بخشی از مقاله
مقاله بررسی وضعیت آلودگی خاك به فلزات سنگین کبالت و کروم (مطالعه موردي شهرستان نهاوند)
چکیده
کیفیت منابع آب و خاكعمدتاً متأثر ازآلودگیهاي ناشی از فعالیتهاي انسان میباشد، که به صورت منابع آلاینده نقطهاي و غیر نقطهاي نمود مینمایند.آلاینده هاي غیر نقطهاي به عنوان مهمترین عوامل آلوده کننده منابع آب و خاك در مقیاس جهانی به شمار میروند و کشاورزي بیشترین سهم را در ایجاد این آلودگیها دارد. هدف از این مطالعه بررسی تعیین وضعیت آلودگی خاك به فلزات کبالت و کروم در شهرستان نهاوند و تأثیرات ساختارهاي زمین شناسی و کاربري اراضی بر غلظت این فلزات بود. تعداد 39
نمونه خاك مرکب از منطقه مورد مطالعه بر اساس روش سیستماتیک در اواخر شهریور ماه بعد از برداشت محصول جمع آوري گردید. سپس غلظت فلزات کبالت و کروم به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر با استفاده از مد شعله اندازه گیري شد. براي بررسی تغییرات مکانی فلزات سنگین از روش میانیابی کریجینگ در محیط نرم افزار ARC GIS 9.3 استفاده شد. نتایج مطالعه نشان داد شمال غرب منطقه مورد مطالعه بیشترین آلودگی را به این فلزات نشان میدهد. تجزیه و تحلیل نقشه توزیع مکانی فلزات نشان داد که عناصر کبالت و کروم منشأ زمین شناسی و کشاورزي دارند. در واقع این فلزات به طور طبیعی در خاك وجود دارند اما فعالیت-
هاي کشاورزي و استفاده از کودهاي شیمیایی سبب تجمع بیشتر این فلزات در خاك شده است.
وازه هاي کلیدي: توزیع مکانی، کریجینگ معمولی، کشاورزي، فلزات سنگین
مقدمه
افزایش فعالیتهاي صنعتی توام با تولید آلاینده ها یکی از مشکلات جدي و در حال گسترش پیش روي انسان عصر حاضر اسـت.
آلاینده هاي شیمیایی از جمله عوامل مختل کننده محیط زیست به شمار میروند که امروزه تقاضاي استفاده وسیع از مواد شـیمیایی در صنعت و کشاورزي باعث شده که در دنیا همه روزه مواد شیمیایی جدیدي توسط صنایع وارد محیط شـوند. پراکنـدگی وسـیع مواد شیمیایی و فلزات سنگین در محیط، امکان ورود آنها را به چرخه غـذایی فـراهم کـرده اسـت و بسـیاري از ایـن مـواد داراي خاصیت سمیت، جهش زایی، تجمع پذیري و سرطانزایی میباشند .[8]
فعالیت هاي بسیار متمرکز صنعتی و کشاورزي اثرات سویی بر خصوصیات زیسـت محیطـی خـاك و کیفیـت آن، بعنـوان یکـی از مهمترین منابع در دسترس، نهاده است. بنابراین حفاظت از کیفیت خاك ها و جلو گیري از زوال آنهـا از اهمیـت زیـادي برخـوردار است. کیفیت منابع آب و خاكعمدتاً متأثر ازآلودگی هاي ناشی از فعالیت هاي انسان (کشاورزي، صنعت و شهري) می باشد، که بـه صورت منابع آلاینده نقطهاي و غیر نقطهاي نمود می نمایند. تفاوت آلاینده هاي نقطهاي و غیر نقطهاي تنها از لحاظ گسترش مکـانی آنهاست. آلاینده هاي غیر نقطهاي به طور عمده شامل کودهاي شیمیایی، آفتکشها، فلزات سنگین ونمکها می باشند که معمولا در سطح وسیعی گسترده شدهاند .[12] آلاینده هاي نقطهاي مانند محل تخلیه فضولات صنعتی، معمولا در یک محل متمرکز می باشـند.
در سالهاي اخیر نگرانیها بیشتر معطوف آلایندههایی گردیده که داراي غلظـت کمتـر ولـی دامنـه انتشـار وسـیعتـري مـیباشـند.
آلودگی هاي غیر نقطهاي یا به طور طبیعی اتفاق می افتند (مانند انباشت نمکها در خاك) ویا ناشی از کـاربرد مسـتقیم آنهـا توسـط انسان هستند ( مانند آفتکشها و کودهاي شیمیایی). صرفنظر از نحوه ورود؛ این آلودگی هـا معمـولا از فعالیـت هـاي انسـان ناشـی می شوند. در حال حاضر منابع آلاینده هاي غیر نقطهاي به عنوان مهمترین عوامل آلوده کننده منابع آب و خاك در مقیاس جهانی بـه شمار میروند و کشاورزي بیشترین سهم را در ایجاد این آلودگیها دارد .[13]
اهمیت سیستمهاي اطلاعات جغرافیایی و زمین آمار در مطالعات خاك شناسی کاملا آشکار است. بطوریکه با استفاده از روشهـاي
GIS و Geostatistic می توان میزان آلودگی هاي موجود در خاك را به بهترین شکل ممکن به تصویر کشید. امروزه روشهاي زمین آمار با مزایا و اولویتهاي بالا جایگزین روشهاي آمار کلاسیک گردیده است که قادر به شناسائی تغییرات مکانی و زمانی آلاینده ها با دقت بالا و محاسبه خطاي تخمیباشدنآن می . در دهه اخیر دانشمندان خاك کاربرد GIS را به عنـوان ابـزاري در سـازمان دهـی دادهها و تصور مکانی مدل تخمین آلودگی منابع غیر نقطهاي به کار بردند .[18]
با توجه با اهمیت آگاهی از میزان تجمع و پراکنش فلزات سنگین در خاك سطحی، مطالعات متعـددي در کشـور در مـورد فلـزات سنگین صورت گرفته است. امینی و همکاران [10] در خاك هاي سطحی استان اصفهان و تقـی پـور [2] در خـاك هـاي شهرسـتان همدان و بهار مطالعاتی را در زمینه تغییرات مکانی فلزات سنگین انجام دادهاند. به دلیل برخورداري شهرستان نهاوند از پتانسیل بالا براي تولیدات کشاومتعاقبارزي و ً تأثیر فعالیت هاي کشاورزي، نظیر استفاده از کودهاي شیمیایی مختلف بر روي کیفیت خاك، گیاه و نهتاًی سلامت انسان، این پژوهش به منظور بررسی تعیین وضعیت آلودگی خاك به فلزات کبالت و کروم در شهرسـتان نهاونـد و تأثیرات ساختارهاي زمین شناسی و کاربري اراضی بر غلظت این فلزات انجام گرفت.
مواد و روش
منطقه مورد مطالعه
شهرستان نهاوند با مساحتی حدود 1623 کیلومتر مربع در جنوب غربی استان همدان بین مدارهاي 34°26' تا 39°33' عرض شمالی و'47°53 تا 48°33' طول شرقی قرار گرفته است. این شهرستان 7/6 درصد از کل مساحت استان همدان را در بر گرفته و از شمال به شهرستان تویسرکان، از جنوب به شهرهاي الشتر و نورآباد (استان لرستان) از شرق به شهرستانهاي ملایر و بروجرد و از غرب به کنگاور محدود است. موقعیت شهرستان نهاوند در استان همدان و ایران در شکل 1 ارائه شده است. میزان متوسط بارندگی سالیانه در منطقه حدود 360 میلیمتر با حداقل 221 میلیمتر تا حداکثر 479 میلیمتر است .[1] مهمترین محصولات زراعی این شهرستان عبارتند از گندم، چغندرقند، ترهبار (خیار، هندوانه، توتون و دانههاي روغنی).
شکل.1 موقعیت شهرستان نهاوند در ایران و استان همدان
سازندهاي زمین شناسی غالب در منطقه شامل تراسهاي آبرفتی مربوط به دوره زمین شناسی کواترنري، تشکیلات آهک اوربیتالین، شیل و مارن مربوط به اواخر دوره کرتاسه، ماسه سنگ دگرگون شده مربوط به دوره ژوراسیک و گدازههاي آندزیتی و سنگ آهک ریفی مربوط به اوایل نئوزن و اواخر پالئوزن میباشد (شکل.(2 خاكهاي منطقه خاكهاي کم عمق تا نیمه عمیق سنگریزه دار سبک تا متوسط بافت همراه با تجمع مقداري مواد آهکی میباشد. بافت خاك نیز به طور عمده لومی رسی و لومی است .[1]
شکل.2 نقشه زمین شناسی شهرستان نهاوند
ARC GIS 9.3
نمونه برداري و آنالیز نمونههاي خاك
روش نمونهبرداري بر اساس روش سیستماتیک انجام گرفت. براي این کار ابتدا منطقه مورد نظر با استفاده از نرم افزار GIS و
تصویر ماهوارهاي از منطقه، به شبکههاي تقسیم بندي شد، محل اتصال شبکهها به هم به عنوان نقاط نمونهبرداري تعیین شد.
نمونهبرداري در اواخر شهریور ماه بعد از برداشت محصولگرفتانجام . در نمونهبرداري پس از نقطهیابی، در محل نقطه یک پلات 20*20 متر( ماکروپلات) زده و داخل آن به صورت V برعکس سه پلات 3*3 متر ( میکروپلات) زده شد، سپس از داخل هر میکروپلات تعداد 5 نمونه خاك به صورت ضربدري از عمق 0-20 سانتیمتر برداشت و با ایستادن در وسط ماکروپلات توسط دستگاه GPS موقعیت نقطه نمونهبرداري ثبت گردید. در مجموع 39 نمونه خاك مرکب از منطقه برداشت گردید.
نمونههاي خاك پس از هوا خشک شدن، از الک 2 میلیمتري عبور داده شدند. عصارهگیري براي تعیین غلظت کل فلزات سنگین نیز با استفاده از HCL و HNO3 صورت گرفت .[11] سپس غلظت فلزات کبالت و کروم به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر با استفاده از مد شعله اندازه گیري شد. pH نمونهها در گل اشباع خاك با استفاده از pH متر متراهم مدل 744، EC با EC متر مدل
jenway 4310، درصد ماده آلی به روش تیتراسیون با استفاده از فروسولفات آمونیوم، دي کرومات پتاسیم و اسید سولفوریک غلیظ اندازه گیري گردید.
