بخشی از مقاله
مقدمه
حفاظت از صحت عملکرد زراعی و اکولوژیکی خاک، بهعنوان مهم ترین منبع تولید محصولات کشاورزی و یکی از ارکان اساسی حفظ و استمرار بقای بشر یک وظیفه عمومی برای تمامی افراد بهشمار میرود Kabata- - . - Pendias, 2010 همگام با رشد روزافزون صنعت و تکنولوژی، ورود آلایندههای زیستمحیطی و در صدر آنها فلزات سنگین به خاکها، موجبات نگرانی رو به رشد جامعهی جهانی پیرامون خطرات احتمالی آلودگی خاک شده است - نعیمی مرندی و همکاران، . - 1392 مقاومت بالای فلزات سنگین در برابر تجزیهی زیستی، تحرک و پویایی اندک آنها در خاک و تمایل این عناصر برای جذب توسط گیاهان از جمله خصوصیاتی است که سبب شده است تا فلزات سنگین در زمرهی خطرناکترین آلایندههای خاک قرار گیرند . - Fu and Wang, 2011 -
در مجموع، فلزات سنگین موجود در خاکهای مختلف از منابع طبیعی - شامل هوادیدگی سنگ بستر و فرآیندهای خاکسازی - و انسانی - شامل صنایع ذوب و فرآوری فلزات، معدنکاوی، مصرف سوختهای فسیلی و عملیات مختلف کشاورزی - نشأت میگیرند. حال آنکه بهطور معمول عناصر فلزی ناشی از فعالیتهای بشری در خاک، رفتاری متفاوت از عناصری دارند که در نتیجهی هوادیدگی سنگ بستر به خاک اضافه شدهاند Kabata- - . - Pendias, 2010 بنا بر این، در راستای درک بهتر رفتار آلایندههای فلزی در خاک بهمنظور طراحی برنامههای کنترل آلودگی محیط زیست، شناخت منشأ افزایش فلزات سنگین به خاکهای مناطق مختلف میتواند اطلاعات سودمندی در اختیار متخصصان قرار دهد.
در این ارتباط، بررسی نسبت فلزات سنگین ناشی از فعالیتهای بشری به میزان فلزات مشتق شده از عوامل طبیعی، در قالب شاخص غنیشدگی و فاکتور آلودگی از رایجترین راهکارهای مورد استفادهی پژوهشگران محسوب میشود . - Franco -uria et al., 2009 - نظر به تعدّد عوامل مؤثر بر میزان آلایندههای فلزی و تغییرپذیری مکانی ویژگیهای مختلف خاک، بی شک غلظت فلزات سنگین در خاک در بعد مکان تغییرات قابل ملاحظهای دارد. این در حالیاست که داشتن اطلاعات صحیح از الگوی تغییرات مکانی غلظت فلزات سنگین در خاک، پیششرط طراحی برنامههای کنترل آلودگی است - Yang et al., . - 2009 در نتیجه بهنظر میرسد با ترسیم روند تغییرپذیری مکانی میزان غنی شدگی هر یک از فلزات آلاینده، بتوان اطلاعات سودمندی در راستای تفکیک مناطقی از زمین که با درجات مختلفی از افزایش آلایندهها به خاک از سوی بشر مواجه هستند، حاصل نمود. پژوهش حاضر میکوشد تا به این مهم دست یابد.
مواد و روشها
منطقهی مطالعاتی در 6 کیلومتری جنوب زنجان و در اطراف شهرک صنعتی روی واقع شده است. این شهرک در سال 1375 تأسیس شده و دارای 42 واحد بهرهبرداری روی است. در این شهرک سالانه با مصرف بیش ازیک میلیون تن سنگ خام روی، 0/19 میلیون تن فلز روی تولید میشود. در محدوده این شهرک بیش از 2/5 میلیون تن پسماند حاوی فلزات سنگین انباشته شده است و فعالیتهای صنعتی انجامگرفته در آن، احتمال تجمع فلزات سنگین، از جمله روی، سرب و نیکل را فراهم نموده است.مساحت محدودهی مورد مطالعه، بالغ بر 2000 هکتار میباشد و در بین طولهای جغرافیایی 48 24 تا 28 48 شرقی و عرضهای جغرافیایی 36 36 تا 36 39 شمالی قرار گرفته است.
متوسط بارندگی و دمای سالیانهی منطقه، بهترتیب، 313/1 میلیمتر و 11/0 درجهی سلسیوس، و ارتفاع متوسط آن از سطح دریا، 1660 متر میباشد. کاربری عمدهی اراضی موجود در این ناحیه، شامل مناطق صنعتی، کشاورزی، مسکونی، اراضی مرتعی و بایر است. بر اساس نقشهی زمینشناسی 1:100000 زنجان، تراسهای آبرفتی قدیمی واحد زمینشناسی اصلی منطقه بوده و خاکهای مورد مطالعه عمدتاً بر روی نهشتههای آبرفتی کواترنری تکامل یافتهاند. برای انجام این مطالعه، ابتدا تعداد 184 نمونهی خاک سطحی 0-10 - سانتیمتر - در قالب یک الگوی نمونهبرداری شبکهای منظم به فاصلهی 500 متر برداشت گردید. پس از هواخشک نمودن نمونههای برداشتشده و جداسازی ذرات درشت آنها توسط الک، عصارهگیری با استفاده از اسید نیتریک 5 نرمال انجام گرفت و در نهایت غلظت کل عناصر روی، سرب و نیکل نمونهها بهکمک دستگاه جذب اتمی تعیین شد.
پس از انجام توصیف آماری دادهها در محیط نرمافزاری اسپیاساس، فاکتور آلودگی فلزات آلاینده با استفاده از معادلهی ذیل محاسبه گردید : - Hankson, 1980 - که در این معادله CFmetal فاکتور آلودگی هر فلز دلخواه، Cmetal وCb a ckg r o u n d بهترتیب، غلظت فلز در خاک سطحی و در زمینهی خاک میباشند. در این پژوهش، کمترین غلظت اندازهگیری شده برای هر عنصر فلزی بهعنوان غلظت زمینهی آن عنصر در خاک مد نظر قرار گرفت. برای ارزیابی ساختار مکانی فاکتور آلودگی عناصر آلاینده، ابتدا با استفاده از نرمافزار وریووین، تابع سمیواریوگرام - که نشاندهندهی ارتباط بین فاصلهی نمونهها از یکدیگر و مقدار سمیواریانس دادهها میباشد - ، برای تمامی متغیرها ترسیم گردید. در نهایت، نقشههای کریجینگ معمولی فاکتور آلودگی فلزات سنگین مورد بررسی با استفاده از نرمافزار سورفر تهیه شد.
نتایج و بحث
مقایسهی مقادیر میانگین غلظت کل فلزات سنگین مورد بررسی در این مطالعه با مقادیر میانگین جهانی قابل قبول این عناصر - Kabata-Pendias, 2010 - گویای آناست که خاکهای منطقه به روی و سرب آلوده هستند؛ در حالیکه غلظت کل نیکل در خاک کمتر از حد مجاز جهانی آن است. بر اساس بالا بودن نسبی ضریب تغییرات فلزات روی و سرب و پایین بودن نسبی این ویژگی برای عنصر نیکل - جدول - 1، میتوان گفت بهترتیب، عوامل انسانی و طبیعی مسوول کنترل توزیع این عناصر در خاک هستند. با بررسی فاکتور آلودگی این عناصر فلزی، درک بهتری از سهم عوامل انسانی و طبیعی در کنترل توزیع آنها حاصل میشود. اطلاعات مربوط به فاکتور آلودگی فلزات سنگین مورد مطالعه همراه با ویژگیهای مربوط به تحلیل ساختار مکانی آنها در جدول 2 ارایه شده است.
نتایج موجود در جدول 2 بیان گرآناست که مقادیر میانگین فاکتور آلودگی برای عناصر سرب و روی بهطور قابل ملاحظهای بالا میباشد. هر چه مقدار عددی این شاخص برای عنصر خاصی بالاتر باشد، بیانگر آناست که سهم عوامل غیر طبیعی نسبت به عامل مادهی مادری، در پراکنش آن عنصر در خاک سطحی بیشتر است . - Rodriguez Martin et al., 2006 - بنابر این میتوان گفت مقادیر نسبتاً بالای میانگین فاکتور آلودگی در این مطالعه حاکی از آن است که توزیع عناصر سرب و روی در منطقهی مطالعاتی تابع عوامل انسانی و بهطور مشخص فعالیتهای صنعتی مربوط به فرآوری فلز روی میباشد. حال آنکه در مقایسه با این دو عنصر، میانگین فاکتور آلودگی عنصر نیکل مقدار نسبتاً اندکی دارد - جدول . - 2 در نتیجه، بهنظر میرسد که توزیع این عنصر در خاکهای اراضی مطالعاتی کمتر تحت تأثیر فعالیتهای صنعتی شهرک روی قرار گرفته است؛ بلکه هوادیدگی سنگ بستر و فرآیندهای خاکسازی موجب انتقال مقادیری از این عنصر از اعماق به سطح خاک شدهاند.
نتایج ارزیابی ساختار مکانی فاکتور آلودگی فلزات سنگین مورد بررسی گویای آناست که الگوی تغییرپذیری این متغیر، برای هر سه عنصر از مدل کروی پیروی نموده و دارای کلاس همبستگی مکانی متوسط میباشد - جدول . - 2 از سویی، تفاوت مشهودی در مقدار عددی دامنهی تأثیر عناصر روی و سرب با عنصر نیکل دیده میشود. شکل 1 نقشههای پهنهبندی فاکتور آلودگی عناصر مورد بررسی با استفاده از تخمینگر کریجینگ معمولی را نشان میدهد.
