بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مسیرهای ورود فلزات سنگین به خاک، استفاده از کودهای شیمیایی است. در حال حاضر هیچگونه استاندارد با پایه و اساس علمی برای فلزات سنگین موجود در کودهای شیمیایی مورد استفاده در ایران وجود ندارد. هدف از انجام این مطالعه، تعیین استاندارد برای کادمیم و سرب موجود در کودهای متداول فسفاته برای کشت گندم و برنج به عنوان دو محصول اساسی در سبد غذایی ایرانیان با در نظرگرفتن خطر تهدید سلامت انسان میباشد.
30 نمونه خاک از عمق 0 -30 سانتیمتری از 9 استان جمعآوری شد. برای محاسبه خطر ناشی از فلزات سنگین موجود در کودهای شیمیایی، از معادلات معرفی شده توسط USEPA برای محاسبه RBC ها - غلظت بر اساس ریسک - استفاده شد. RBC برای همه استانهای مورد بررسی، در دوگروه سنی کودکان و بزرگسالان، برای گندم و برنج محاسبه شدند.
بر این اساس مقادیر استاندارد توصیهشده برای کادمیم - mg/kg - در کودهای سوپرفسفات ساده، سوپرفسفات تریپل، منوآمونیوم فسفات و دیآمونیومفسفات بهترتیب عبارتند از: 24/64، 70/84، 80/08 و. 70/84 این مقادیر استاندارد برای سرب - mg/kg - در کودهای سوپرفسفات ساده، سوپرفسفات تریپل، منوآمونیوم فسفات و دیآمونیومفسفات بهترتیب عبارتند از: 375/5، 1079/6، .1079/6 1220/4
مقدمه
افزایش غلظت فلزات سنگین در محیط زیست امروزه به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. منشا فلزات سنگین ممکن است طبیعی و یا در اثر فعالیت های انسانی باشد. غلظت فلزات سنگین در محیط زیست در اثر دور ریختن زباله های شهری و صنعتی، ته نشست های اتمسفری، استفاده از کودهای شیمیایی و دامی، استفاده از آفت کش ها و لجن فاضلاب و یا استفاده از فاضلاب برای آبیاری اراضی افزایش می یابد
توسعه کشاورزی، شهری و صنعتی احتمال انباشت فلزات سنگین درگیاهان خوراکی و در نتیجه تهدید سلامتی انسان را افزایش داده است
مقادیر زیاد عناصر سمی نه تنها رشد گیاهان را محدود می کند، بلکه کیفیت محصولات و همچنین بدلیل ورود به زنجیره غذایی امنیت غذایی انسان را نیز متأثر می سازد. بعلاوه ورود عناصر سمی به بدن انسان حتی در مقادیر کم می توانند در طولانی مدت اثرات مضری بر سلامت انسان داشته باشد .
سرب و کادمیم برای گیاهان و سایر جانداران ضروری نبوده و فقط دارای اثرات سمی می باشند
روش های ارزیابی خطر ابزار مناسبی برای تخمین و پیش گویی خطرات ناشی از فلزات سنگین برای سلامتی انسان هستند.اطلاعات زیادی در این مورد در ایران وجود ندارد. گندم و برنج 2 محصول مهم در ایران هستند و بخش عمده جیره غذایی ایرانیان را تشکیل می دهند. با توجه به الگوی ناصحیح مصرف کود در بسیاری از نقاط کشور بیم آن می رود این کودها با توجه به دارا بودن مقادیری از فلزات سنگین سلامت انسان ها را به مخاطره اندازند. در ایران استاندارد علمی و دقیقی برای کودهای شیمیایی وجود ندارد.
با توجه به اهمیت غلظت کادمیم و سرب در کودهای شیمیایی و عدم وجود استاندارد مناسب، هدف از انجام این مطالعه تعیین استانداردهای لازم در این زمینه با توجه به شرایط و ویژگی های خاک های کشور و ارزیابی خطر سلامتی برای انسان می باشد. به عبارت دیگرهدف از انجام این پژوهش فراهم آوردن ابزاری ساده برای تولید کنندگان و قانون گذاران کودهای شیمیایی است که به کمک آن بتوانند به سادگی تعیین کنند که در یک کود مورد نظر غلظت یک عنصر آلاینده - MOPC - 1 می تواند تهدید کننده سلامت جامعه باشد یا خیر.
مواد و روشها
با توجه به تنوع خاک های ایران، و در نتیجه تفاوت ضرایب جذب این خاک ها برای فلزات سنگین 30 نمونه خاک از نقاط مختلف ایران جمع آوری شد. نمونه های خاک از استان های آذربایجان غربی و شرقی، خراسان، گلستان، قزوین، اردبیل، سمنان، خوزستان، البرز برداشته شدند. نمونه ها بعد از هواخشک شدن برای تعیین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه منتقل شدند.
برای بررسی هم دماهای جذب کادمیم 2/5 گرم از هر خاک - در دو تکرار - در لولههای سانتریفیوژ 50 میلی لیتری ریخته شد و پس از اضافه کردن 25 میلی لیتر محلول کادمیم نیترات - 0/024، 0/048، 0/1، 0/2، 0/4، 0/8، 1/6، و 3/2 میلی مولار کادمیم در کلسیم نیترات 0/005 مولار - در دمای 25 درجه سانتیگراد در انکوباتور به مدت 24 ساعت تکان داده شدند. پس از رسیدن به زمان تعادل لولهها از انکوباتور خارج گردیده و پس از سانتریفیوژ کردن، غلظت کادمیم در محلول زلال روئی با استفاده از دستگاه جذب اتمی قرائت گردید. مقدار کادمیم جذب سطحی شده در نمونه ها از طریق تفاوت کادمیم در محلول های اولیه و نهایی اندازه گیری، و دادههای حاصل به معادلات خطی لانگ مویر، فروندلیچ، خطی و ون های برازش داده شده و مورد مقایسه قرارگرفت.
برای بررسی هم دماهای جذب سرب محلول نیترات سرب - 0/025، 0/05، 0/1، 0/2، 0/4، 0/8، 1/6، 3/2، 6/4 و 12/8 میلی مولار سرب در کلسیم نیترات 0/005 مولار - به نمونه ها اضافه شد. بقیه مراحل مشابه مراحل انجام شده برای کادمیم می باشد - قرائت غلظت سرب در عصارههای توسط دستگاه ICP OES انجام شد - .
با توجه به ضرایب جذب بدست آمده از خاک های مختلف و با توجه به خطر ناشی از مصرف محصولات برنج و گندم می توان رابطه بین این ضرایب جذب و غلظت در گیاه و میزان خطر ایجاد شده برای سلامت انسان را تعیین کرد. سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا - USEPA - فرمول هایی برای این منظور ارائه داده است:
RBC=
= خلاصه فاکتور جذب آلاینده از طریق تماس پوستی با خاک یا کود
= خلاصه فاکتور جذب آلاینده از طریق خورده شدن تصادفی خاک/ کود
= خلاصه فاکتور جذب آلاینده از طریق خوردن گیاه رشد یافته در خاک تیمار شده با کود
=THI میزان خطر قابل قبول - بدون واحد -
=AR نرخ مصرف کود - g/m2-y -
Fraction Of Nutrient =FON ، بدون واحد
=SACF فاکتور ضریب انباشت خاک - m2-y/g -
= IRs نرخ بلعیدن خاک - mg d-1 - ،
= IRc نرخ بلعیدن گیاه - kg d-1 - ،
= EF تناوب قرارگیری در معرض آلودگی - - d y-
1، = ED دوره قرار گیری در معرض آلودگی
- - y، = BW وزن بدن - - kg،
=CF ضریب تبدیل - 10-6 kg mg-1 - ،
=SA سطح پوست در تماس با خاک - cm2event-1 - ،
=AF ضریب چسبندگی خاک به پوست - - mgcm-2، =ABS ضریب جذب - بدون واحد - .
=RAF - Relative Absorption Factor - فاکتور جذب نسبی - بدون واحد - .
=PUF ضریب جذب گیاه
=TOXمقدار سمیت - mg/kg-d -
یکی از ویژگی های RBC ها امکان محاسبه سریع آن ها برای کودهای مختلف است. بنابراین RBC ها برمبنای وجود 1 درصد از ماده غذایی محاسبه می شوند. این RBC ها unit RBC یا RBC واحد نامیده می شوند. اینunit RBC ها به راحتی قابل محاسبه برای درصد واقعی عناصر موجود در کود مورد بررسی می باشند Adjusted RBC . - adjusted RBC - ها از حاصلضرب unit RBC ها در درصد عنصر غذایی موجود در کود - FON - بدست می آیند. در کودهای فسفاته درصد فسفات - P2O5 - نشان دهنده مقدار پارامتر FON می باشد.
این فاکتور تعیین می کند که چقدر از فلز مورد نظر بطور سالانه در اثر کاربرد کود در خاک انباشته می شود. انباشت و رفتار MOPC موجود در خاک در اثر استفاده از کودها به عوامل زیر بستگی دارد:
-1 مدت زمان کشت و کار - y - ،
-2 نرخ استفاده از کودها - AR - ،
-3 غلظت MOPC در کودها و
-4 سرنوشت و انتقال MOPC در خاک.
که عامل آخر خود به شرایط خاک، شرایط اقلیمی و پارامترهای مخصوص به هر MOPC - از جمله شکل MOPC، ضریب آب، خاک و ... - وابسته است. USEPA برای تخمین فاکتور انباشت MOPC در خاک در اثر کاربرد کودها مدل هایی را ارائه داده است . - USEPA 1990, 1993 - این مدل ها توسط CDFA2 - 1998 - به منظور تعیین RBC ها اصلاح شدهاند.
نتایج و بحث
برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد بررسی در جدول 1 خلاصه شده اند.
جدول -1 ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد بررسی
در مورد فاکتورهای مورد نیاز محاسبات تا حد امکان از آمار و اطلاعات بومی مربوط به ایران استفاده شده است. در مواردی که مقدار بومی برای ایران وجود نداشته است از مقادیر معتبر و علمی بین المللی استفاده شده است.
جدول 2 نشان دهنده مقادیر RBC های محاسبه شده برای کودهای فسفاته جهت کشت گندم و برنج می باشد.این مقادیر برای دو گروه سنی کودکان و بزرگسالان محاسبه شده اند. طبیعی است که کمترین مقدار این غلظت ها به عنوان حد بحرانی آن عنصر معرفی می شود.
