بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی خاك به فلزات سنگین به دلیل سمیت و پایداري آنها در محیط زیست و نگرانی از نظر سلامت عمومی حائز اهمیت می باشند. در این تحقیق، غلظت کل فلزات سنگین آهن، کبالت و وانادیوم در286 نمونه خاك سطحی استان همدان اندازه گیري شد. میانگین غلظت عناصر آهن: 3/94 -/+0/68، کبالت: 18/95-/+3/89 و وانادیوم: 109/41 - /+22/38 میلی گرم بر کیلوگرم بدست آمد. ضرایب همبستگی پیرسون ارتباط قوي این سه فلز را با یکدیگر نشان داد.
از روش کریجینگ معمولی براي کبالت و کریجینگ گسسته براي آهن و وانادیوم با مدل نمایی براي درون یابی توزیع غلظت فلزات استفاده شد، نقشه هاي توزیع مکانی فلزات نشان داد عوامل موثر بر تجمع کلیه عناصر، ساختار زمین شناسی می باشد اما فعالیتهاي کشاورزي نیز به دلیل مصرف بالاي کود هاي شیمیایی در اراضی کشاورزي، در افزایش میزان این عناصر تأثیر گذار هستند. در بین سنگ بستر ها، سنگ بستر شیل، آذرین، سنگ آهک و ماسه سنگ بیشترین غلظت طبیعی عناصر مورد مطالعه را در بر داشت.
.1 مقدمه
فعالیتهاي بسیار متمرکز صنعتی و کشاورزي میتوانند اثرات سویی بر خصوصیات زیست محیطی خاك ها و کیفیت آنها ، بعنوان یکی از مهمترین منابع در دسترس، بجا بگذارد. حفاظت از کیفیت خاكها و جلوگیري از زوال آنها از اصول اولیه براي نیل به توسعه پایدار است. فلزات سنگین از مهمترین آلاینده هاي خاك میباشند. افزایش سطوح این عناصر با توجه به پایداري آنها در محیط زیست، منجر به جلب توجه محققان در دهههاي اخیر شده است. فلزات سنگین به فلزاتی گفته میشود که داراي چگالی نسبتاً بالا - عناصر فلزي با جرم اتمی بیشتر از آهن - 55/8 g/mol یا جرم حجمی بیشتر از - - 5 g/cm3 بوده و در غلظتهاي کم سمی باشند
این فلزات به طور طبیعی در غلظت هاي کم در خاكها و سنگها یافت میشوند، اما فعالیتهاي انسانی سبب افزایش مقادیر رهاسازي و انتشار آنها در محیطزیست می شود .[21] انباشتگی فلزات سنگین در خاك چه به صورت طبیعی و چه ازطریق فعالیتهاي انسانی، مشکلات و مسائلی را به همراه خواهد داشت
منابع مهم انسانی ورود فلزات سنگین به خاك شامل معدن کاري، صنایع ، حمل و نقل جادهاي، کورهسوزانی پسماند و استفاده از کودها و سموم شیمیایی کشاورزي می باشد. همچنین انتشار از طریق آتشفشانها، فرآیندهاي گاززدایی در پوسته زمین، آتش سوزي جنگل یا ترکیب شیمیایی مواد مادري نیز میتواند از منابع طبیعی ورود آنها به خاك باشد
به طور کلی اهمیت ارزیابی میزان فلزات سنگین در خاك به دلایل زیر می باشد:
1. امکان تجمع فلزات سنگین در خاك و بیوسفر بدلیل پایداري آنها
2. اثرات زیان آور فلزات سنگین حتی در غلظت هاي کمتر از حد استاندارد .
3. امکان تبدیل آنها به مواد سمی در اثر پارهاي فعل و انفعالات شیمیایی
جدول 1 مهمترین اثرات آهن، کبالت و وانادیوم را مشخص می کند.
جدول .1 اثرات مضر سه فلز سنگین - آهن، کبالت و وانادیوم - و میزان مجاز آن از دیدگاه 1] EPA و [22
ذوب فلزات
فاچینلی و همکاران - 2001 - در مطالعات خود براي تعیین توزیع مکانی فلزات سنگین و منابع آن به این نتیجه رسیدند که غلظت کبالت توسط سنگ بستر کنترل میشود ، همچنین مطالعه میکو و همکاران - 2006 - نشان داد که غلظت عنصر آهن و کبالت وابسته به سنگ بستر است
مطالعات ایناکیو و همکاران - 2008 - نیز براي تهیه اطلس ژئوشیمیایی خاك پرتغال حاکی از آن است که وانادیوم توسط فعالیتهاي معدن کاري - ته نشستهاي سنگ معدن - کنترل میشود.
اغلب مطالعات در مورد آلودگی فلزات سنگین مانند ارزیابی اثرات زیست محیطی فلزات سنگین با تعیین توزیع مکانی آنها آغاز می شود. بدلیل واریانس بالاي داده هاي زیست محیطی بسیاري از محققان با مسائل مربوط به ارزیابی و تفسیر بهتر این داده ها مواجه اند. در این زمینه لزوم بکارگیري روش هاي پیشرفته آماري ضرورت دارد. روش هاي زمین آماري از ابزارهاي مفید براي آنالیز داده هاي پیوسته از نظر زمانی و مکانی می باشد. روش هاي درون یابی با استفاده از زمین آمار داراي برخی مزایا در مقایسه با تکنیک هاي معمول درون یابی مانند وزن دهی معکوس فاصله یا سطوح روند پلی نومیال می باشند
علم زمین آمار از دقیق ترین روش هایی است که علاوه بر توصیف تغییرات مکانی و زمانی داده ها قادر به تهیه نقشه هاي کمی توزیع آلودگی با حداقل واریانس ممکن می باشد[11] و این روش ها امکان کمی نمودن توزیع مکانی غلظت عناصر را فراهم می کند
هدف اصلی این مطالعه تعیین توزیع مکانی فلزات آهن،کبالت و وانادیوم در خاك هاي سطحی استان همدان با استفاده از روش هاي زمین آمار می باشد.
2. مواد و روش ها
2. .1 منطقه مورد مطالعه
استان همدان به وسعت 19493 کیلومتر مربع از شمال به استان زنجان و قزوین، از جنوب به استان لرستان، از مشرق به استان مرکزي و از مغرب به استانهاي کرمانشاه و کردستان محدود می شود و بین مدار هاي 33 - درجه و 59 دقیقه - تا 35 - درجه و 48 دقیقه - عرض شمالی از خط استوا و - 47 درجه و 34 دقیقه - تا 49 - درجه و 36 دقیقه - طول شرقی از نصف النهار گرینویچ قرار گرفته است. این استان داراى 9 شهرستان، 19شهر، 17 بخش و 43 دهستان می باشد. که ارتفاع آن از سطح دریا، 1749 متر است.
.3 .2 لایه هاي کمکی
تشکیلات زمین شناسی غالب در منطقه شامل تراسهاي آبرفتی مربوط به دوره زمین شناسی کواترنري و همین طور تشکیلات آهک اوربیتالین و شیل و مارل مربوط به اواخر دوره کرتاسه و ماسه سنگ دگرگون شده مربوط به دوره ژوراسیک و گدازههاي آندزیتی و سنگ آهک ریفی مربوط به اوایل نئوژن و و اواخر پالئوژن میباشد - نقشه زمین شناسی سازمان زمین شناسی ایران - . خاكهاي منطقه خاکهاي کم عمیق تا نیمه عمیق سنگریزه دار سبک تا متوسط همراه با تجمع مقداري مواد آهکی میباشد
به دلیل اهمیت نقشه کاربري اراضی در تجزیه تحلیل نتایج آلودگی فلزات سنگین نقشه کاربري اراضی با استفاده از سري زمانی تصاویر سنجنده Awifs - ماهواره اي - IRS-P6 به روش طبقه بندي نظارت شده تهیه شد
