بخشی از مقاله
مقدمه
تغییرپذیری مکانی و گسترش جغرافیایی غلظت عناصر سنگین در حقیقت جنبه کلی شناسایی مکانهای آلوده است که توسط شاخهای از علم آمار به نام زمینآمار قابل بررسی میباشد. ارزیابی نواحی آلوده با فلزات سنگین به طور قابل ملاحظهای در تصمیمگیری برای مدیریت در آینده مورد نیاز است. علم زمین آمار روش پیشرفتهای است که برای تعیین توزیع مکانی غلظت فلزات سنگین و ارزیابی آلودگیها بکار میرود. این تکنیک به طور گسترده توسط دانشمندان علم محیط زیست، برای توصیف مکانهای آلوده مورد استفاده قرار گرفته است .[1] زمین آمار قادر به ارائه مجموعه وسیعی از تخمینگرهای آماری به منظور برآورد خصوصیت مورد نظر در مکانی که نمونهبرداری نشده است، با استفاده از نقاط نمونهبرداری شده میباشد .[2] از آنجایی که شهرستان زنجان درصد بالایی از جمعیت و صنایع مختلف استان را در خود جای داده است، اثرات انسان بر محیط در این شهرستان محسوستر بوده و احتمال آلودگیهای خاک، آب و هوا به خاطر عوامل مذکور در این ناحیه بیشتر میباشد. موقعیت مطلوب جغرافیایی و داشتن راههای ارتباطی مناسب از جمله عوامل توسعه روزافزون صنایع در این شهرستان میباشد. لذا هدف از این مطالعه بررسی غلظت کل عناصر سنگین کادمیم و آهن در خاکهای شهری، کشاورزی و مرتعی اطراف شهر زنجان و ارزیابی منابع آلودگی احتمالی این خاکها است.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه با مساحتی بالغ بر 2000 کیلومتر مربع بخشی از اراضی مرکزی استان زنجان میباشد که بین مدارهای 36 درجه و 20 دقیقه تا 36 درجه و 41 دقیقه عرض شمالی و 48 درجه و 19 دقیقه تا 48 درجه و 53 دقیقه طول شرقی قرار گرفته است. نمونهبرداری بر اساس شبکهبندی آشیانهای، از عمق 0 تا 10 سانتی-متری در منطقه انجام شد. بدین ترتیب کل منطقه به شبکههایی با ابعاد 3×3 کیلومتری تقسیم شد و در اراضی شهری برای بررسی ابعاد مختلف آلودگی توسط انسان شبکههای ایجاد شده به ابعاد 1/5×1/5 کیلومتری تقلیل یافته و نمونهبرداری انجام شد. در کل تعداد 241 نمونه خاک سطحی از کل منطقه برداشته شد. عصارهگیری غلظت کل عناصر سنگین با استفاده از اسید نیتریک 5 نرمال [6] انجام شد و غلظت آهن کل با دستگاه جذب اتمی پرکین - المر مدل Analyst 200 و غلظت کادمیم کل با دستگاه جذب اتمی مجهز به کوره گرافیتی مدلRAYLEIGH WF-1E اندازهگیری شد.
محاسبه و ترسیم تغییرنما برای متغیرهای نرمال توسط برنامه Variowin 2.2 صورت گرفت. با توجه به اینکه اعتبار تغییرنما با مقدار حداقل MEE1 - میانگین خطای تخمین - و RMSE2 - مجذور میانگین مربعات خطای تخمین - سنجیده میشود و از طرف دیگر مقدار این پارامترها به اندازه و مقدار دادههای ورودی بستگی دارد، برای اطمینان از کیفیت مدل برازش داده شده، بین دادههای واقعی3 و پیشبینی شده4 توسط مدل، همبستگی - R - گرفته شد .[4] پس از تعیین بهترین مدل، نقشههای کریجینگ توسط نرمافزار ArcGIS 9.3 برای هر پارامتر ترسیم گردید. همچنین کلیه محاسبات آماری با استفاده از نرمافزار آماری SPSS 16.0 انجام پذیرفت.
نتایج و بحث
خلاصهای از وضعیت آمار توصیفی کادمیم و آهن کل در جدول 1 نشان داده شده است. میانگین غلظت کادمیم کل در خاک 0/97 میلیگرم بر کیلوگرم بوده و دامنه تغییرات آن 3/87 با حداقل 0/24 و حداکثر 4/11 میلیگرم بر کیلوگرم میباشددر. نمونه هایی که از مناطق شهری برداشته شده است مقدار کادمیم کل نسبتاً بالاست. استفاده از کودهای دامی در فضای سبز شهر و فرونشست جوی حاصل از فعالیت کارخانه سرب و روی از مهم-ترین عوامل افزایش غلظت کادمیم در این کاربری میتواند باشد. امینی - 1383 - مهمترین عامل افزایش کادمیم را در منطقه اصفهان، استفاده از کودهای حیوانی و فسفره دانست که سهم ورود کادمیم از طریق کود حیوانی 6 تا 65 درصد گزارش کرد .[1] همچنین در مناطق کشاورزی به خاطر استفاده از کودهای فسفره و همچنین آب آلوده در تجمع کادمیم در این کاربری میتواند نقش داشته باشد .[5]
گلچین - 1384 - در بررسی خود در خاک-های اطراف شرکت ملی سرب و روی زنجان میزان کادمیم قابل جذب برای گیاه در لایه سطحی خاک 0 - تا 15 سانتیمتر - را در تمام نمونهها بیشتر از 2 میلیگرم بر کیلوگرم خاک گزارش کرد که حاکی از آلودگی شدید این خاکها به فلز کادمیم بود. ایشان فاضلاب کارخانه را از مهمترین منابع آلاینده خاکهای اطراف دانست .[3] شکل 1 پراکنش مکانی کادمیم کل را در منطقه مورد بررسی نشان میدهد. با توجه به شکل، مقدار کادمیم در شهر سلطانیه - جنوب شرقی منطقه - بیشتر است و همچنین، در قسمت جنوب تا غرب منطقه این افزایش غلظت دیده میشود. از طرف دیگر این آلودگی کادمیم از اطراف کارخانه سرب شروع شده و تقریباً تمام شمال غرب منطقه از غلظت بالای کادمیم برخوردار است.
میانگین غلظت آهن در منطقه مطالعاتی 16745/0 میلیگرم برکیلوگرم با دامنه تغییرات 3738/9، حداقل 8437/5 و حداکثر 27500/0 میلیگرم بر کیلوگرم میباشد. وجود مواد مادری آذرین مانند آندزیت و رسوبی مانند شیل و ماسهسنگ از عوامل ماده مادری تأثیرگذار بر غلظت آهن در منطقه می تواند باشد. شکل 2 نقشه پراکنش مکانی آهن را در منطقه مورد بررسی نشان میدهد. با توجه به شکل قسمت شمال شرقی و جنوب غربی غلظت بالاتری از آهن کل را نشان میدهند. این مناطق کاملاً با نقشه زمینشناسی منطقه مطابقت دارند و قسمت اعظم آن شامل انواع سنگهای آذرین و همچنین سنگ رسوبی مانند شیل میباشد.
شکل - 1 - پراکنش مکانی کادمیم کل - mg/kg - حاصل از کریجینگ معمولی در منطقه مورد مطالعه. مهمترین نقاط در منطقه مطالعاتی به ترتیب جادههای اصلی - - ، شهر زنجان - - ، شهر سلطانیه - - ، کارخانه سرب و روی - - و مجتمعهای صنعتی - - ، روی نقشه نشان داده شده-اند.نتایج کنترل اعتبار تغییرنما برای پارامترهای مورد بررسی به همراه مدل برازش داده شده به آن در جدول 2 ارائه شده است. با توجه به جدول بر دادههای تمامی عناصر مدل کروی برازش داده شد. دامنه تأثیر به ترتیب 4640 و 3840 متر مربوط به کادمیم و آهن میباشد. کادمیم وابستگی مکانی خیلی قوی و آهن وابستگی مکانی متوسط نشان دادند.
