بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بسم الله الرحمن الرحیم
اسلاید 2 :
الودگی فلزات سنگین در خاک
فلز سنگین: اصطلاح فلز سنگین معمولا به گروهی از فلزات و شبه فلزات با جرم اتمی نسبتا بالا ( بیشتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب ) گفته می شود که می تواند موجب بروز مشکلات سمیت در موجودات زنده شود.
از نظر بعضی از متخصصین تعریف فوق فلزات سنگین را مناسب نمی دانند بنابراین
تعریف دقیق فلزات سنگین مشکل است و
با این حال از سوی دیگر بسیاری از متخصصین که با آلودگی خاک سر و کار دارند بر این باورند که اصطلاح فلز سنگین در رابطه با فلزات و شبه فلزات که موجب مشکلات سمی می شوند و کیفیت خاک را کاهش می دهند مورد استفاده قرار گیرد.
البته این نظر هم اشکالی که دارد این است که بعضی از فلزات سنگین برای حیوانات و گیاهان ضروری است.
اسلاید 3 :
فلزات سنگین
از نظر زمین شناسی فلزات سنگین عناصر کمیابی هستند که به صورت طبیعی در مقادیر کم (معمولا کمتر از 1000 میلی گرم در کیلو گرم) در سنگها و خاکها وجود دارد ( به استثناء غلظتهای طبیعی در کانیهای معدنی که تشکیل رسوبات معدنی می دهد)
با این حال تعریف بیولوژیکی از اصطلاح عناصر کمیاب برای عناصری که به طور طبیعی در غلظتهای نسبتا کم ( معمولا کمتر از 100 میلی گرم در کیلوگرم) در ماده خشک موجودات زنده به کار می رود.
اسلاید 4 :
جنبه تاریخی فلزات سنگین
از نظر تاریخی بعضی از فلزات سنگین از قبیل طلا، نقره، مس، قلع و سرب برای هزاران سال توسط بشر مورد استفاده قرار گرفته است ( طلا بیشتر از 8000 سال و مس بیشتر از 6000 سال ).
مکانهایی که این فلزات معدن کاوی، استخراج و خالص سازی می شوند یا جاهایی که محصولات مصنوعی از آن ها ساخته شده اند به وسیله این فلزات آلوده شده اند.
تجزیه کربن و روش تخمین عمر از روی دانه گرده موجود در لایه های نمونه های پیت موجود در برخی باتلاقهای اروپا مشخص کرده که آلودگی اتمسفری مس و سرب از معدن و ذوب کاری در بیش از 4000 سال گذشته رخ داده است.
اوج آلودگی در دوره های مهمی مانند عصر برنز، دوره امپراطوری روم، انقلاب صنعتی و دوره مدرن با وجود منابع متنوع و نیز تولید افزایشی مواد آلاینده در آن رخ داده است.
اسلاید 6 :
فلزات سنگین
جدول مربوطه کل تولید سالیانه بسیاری فلزات سنگین در سالهای 1973 تا 2010 نشان داده شده است. در این جدول تولید مس از سایر فلزات بیشتر است و همراه با روی و نیکل در این مدت 37 سال بیشتر شده است. تولید تنگستن بین سالهای 1994 تا 2010 دو برابر شده نقره 60 درصد افزایش یافته و تولید طلا کمابیش در این مدت ثابت مانده است. تولید قلع و سرب بین سالهای 1973 و 1994 کاهش داشته و سپس با افزایش تدریجی تولید کل بر حسب تن بعد 1994 تا سال 2010 نشان داده است.
در مورد جیوه کاهش چشمگیر5 برابری در بین سالهای 1973 تا 1994 داشته و سپس تولید کل نسبتا مشابه در طی 16 سال بعدی نیز همین روال ادامه داشته که این امر ناشی از تغییرات در استفاده از جیوه واعمال کنترلهای محیطی جدی تر است.
اسلاید 7 :
منابع فلزات و شبه فلزات سنگین در خاکها
مقدار کل فلزات سنگین در یک خاک، مجموع عناصر حاصل از کانیهای موجود در مواد مادری که خاک از آن تشکیل شده (منبع سنگ زاد) و نیز عناصر ورودی احتمالی آلودگی انسانی است.
این آلودگی ها شامل ریزشهای اتمسفری ذرات ( قطر کمتر از 30 میکرون)، قطرات باران حاوی فلزات سنگین، اشکال گازی عناصر، کاربرد مستقیم کودهای کشاورزی، مواد شیمیایی کشاورزی و مواد آلی مختلف شامل لجن فاضلاب، کودهای حیوانی، ضایعات غذایی و کمپوستها است.
مواد صنعتی از قبیل خاکستر، ضایعات معادن و تخریب سنگهای ساختمانی خاکهای موجود را الوده کنند و یا مواد مادری خاکهای جدید دست ساز بشر را تشکیل دهند.
غلظت کل فلزات در یک خاک، مجموع ورودی ها منهای هدر رفت از طریق مصرف گیاهان برداشت شده یا چرا شده، فرسایش بادی یا آبی ذرات خاک، آبشویی پروفیل خاک و هدر روی به وسیله تبخیر اشکال گازی عناصر است.
Mtotal=(Mpm+Matm+Msed+Mf+Mac+Mtm+Mom+Mic)-(Mcr+Me+Ml+Mv)
که در این معادله pm مواد مادری، atm ریزشهای اتمسفری، sed رسوب، f کود، ac مواد شیمیایی کشاورزی، tm مواد صنعتی، om مواد آلی، ic سایر الوده کننده های غیر آلی، cr برداشت محصول، e فرسایش، l آبشویی و v تبخیر است.
اسلاید 8 :
منابع حاصل از موادسنگی(سنگ زاد) فلزات سنگین
بر اساس اطلاعات مکانی، منبع سنگی( لیتولوژیک) ( کانی های زمین شناسی در مادری خاک) عامل اصلی غلظت کل فلزات سنگین در خاکهای جهان است. ده عنصر اکسیژن، سیلیسیم، آلومینیم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم، منیزیم، فسفر و تیتانیوم بیش از 99 درصد عناصر کل پوسته رمین را تشکیل می دهد.و بقیه عناصر جدول تناوبی همگی فقط 1 درصد توده پوسته زمین را می سازد. و معمولا غلظت هریک از آنها از 1000 میلی گرم در کیلو گرم تجاوز نمی کند. به جز در کانیهای معدنی که در آنها غلظت طبیعی به شمار می رود.
اسلاید 10 :
در جدول بالا غلظت فلزات در قسمت بالایی پوسته زمین و در انواع سنگهای آذرین و رسوبی بیان شده است.در قسمت بالای پوسته زمین باریم و منگنز دارای بیشترین و نقره و کادمیم دارای کمترین غلظت در بین عناصردر خاکهای جهان نشان داده شده است.
غلظت روی در مقایسه با غلظت عناصر مس، سرب و نیکل افزایش قابل مشاهده ای نشان داده است.
در گروه سنگهای آذرین باریم مس، منگنز، وانادیم و روی کروم در بازالت و گابرو دارای بیشترین مقدار است. در حالی که کبالت، کروم و نیکل در گروه سنگهای فوق بازی و سرپانتین دارای بالاترین مقدار است.
اسلاید 11 :
انواع سنگهای مهم منبع فلزات سنگین خاکها
1- شیل های سیاه
شیل های سیاه، شامل شیل های نفتی و قیری، مواد آلی و رس زیادی دارند و به طور قابل توجهی حاوی طیف وسیعی از فلزات سنگین و سایر عناصر کمیاب غنی هستند. این سنگها می توانند به طور معنی داری غلظتهای زیادی از عناصر Ag، As، Au، Ba، Cd، Cr، Cu، Hg، Mo، Ni، Pb، Sb، Se، Th، Ti، U، V، W، Zn و عناصر گروه پلاتین در خاکهای تشکیل شده را افزایش دهند. این سنگها عمدتا در حوزه های دریایی تشکیل شده و غالبا شیل های سیاه دریایی فلز دار نامیده می شوند.
اسلاید 12 :
انواع سنگهای مهم منبع فلزات سنگین خاکها
2- سنگ آهک
سنگهای آهکی اساسا شامل دانه های کلسیت به دست آمده از موجودات میکروسکوپی هستند. حوزه های دریایی که این موجودات و رسوبات شیمیایی کربنات کلسیم در آن تجمع می یابند می توانند مقادیر زیادی فلزات سنگین را دریافت کنند و بنابراین می توانند سنگهای آهکهایی با غلظت های زیاد از این عناصر را در برخی از مناطق به وجود بیاورند.
اسلاید 13 :
انواع سنگهای مهم منبع فلزات سنگین خاکها
3- فسفریت ها
فسفریت ها سنگهای رسوبی دارای غلظتهای زیاد کانی های فسفات دار، عمدتا از نوع آپاتیت که معمولا به چندین روش تشکیل شده است. معمولا روی کف اقیانوس، و اغلب با سایر لایه های رسوبی شامل سنگ آهک، شیل ها، چرت ها و ماسه سنگ ها همراه هستند.
فسفریت ها معمولا از نظر چند فلز سنگین تا حدی نسبت به شیل های سیاه غنی هستند برای مثال به ترتیب مقدار Ag، U، Cd 20، 30 و 50 برابر غلظت این عناصر در شیل های سیاه است.
اسلاید 14 :
انواع سنگهای مهم منبع فلزات سنگین خاکها
4 سنگهای فوق بازی یا فرامافیک
انواع مختلف سنگهای فوق بازی شامل سرپانتین، پیریدودیت و پیروکسین ها در بسیاری از نقاط مختلف دنیا وجود دارند. اگر چه خاکهای بوجود آمده روی این سنگها زیاد نیست اما به علت غلظت نسبتا زیاد نیکل، کروم و کبالت و نیز نسبت کم کلسیم به منیزیم و مقادیر کم فسفر و پتاسیم که فقط گونه های گیاهی سازگار می توانند تحمل کنند قابل توجه هستند.
غلظتهای بالاتر از 10000 میلی گرم بر کیلوگرم نیکل در خاکهای تشکیل شده روی این سنگها مشاهده شده است. در حالی که غلظتهای معمول نیکل در خاکهای بوجود آمده از سایر سنگها غالبا 500 میلی گرم بر کیلوگرم است.
اسلاید 15 :
انواع سنگهای مهم منبع فلزات سنگین خاکها
5-سنگ آهن های رسوبی
تمام رسوبات غنی از اکسید آهن، شامل سنگهای آهن که دارای بیش از 30 درصد اکسید آهن
معمولا غلظتهای نسبتا زیادی فلزات همراه شامل As، Ba، Cu، Mn، Mo، Ni، Pb، V، Zn در سنگهای آهن رسوبی مشاهده می شود.
اسلاید 16 :
انواع سنگهای مهم منبع فلزات سنگین خاکها
منابع انسانی (انسان زاد) فلزات سنگین
فلزات سنگین حاصل از منابع انسان زاد می توانند به عنوان آلاینده contaminant یا pollutant قلمداد شود. اما به طور قرار دادی برای اصطلاح الاینده ها از contamination به جای pollution در زمینه خاک و زمین استفاده می شود.
برای وقوع آلودگی خاک بایستی فلزات سنگین از یک منبع آلوده کننده در محل مشخصی به خاک منتقل شود.
اسلاید 17 :
منابع انسان زاد
فرایندهای اصلی انتقال آلاینده ها فلزات سنگین از منبع به خاک عبارتند از:
حرکت هوا (باد) و رسوبات گرد و خاک، ذرات کوچکتر از 30 میکرومتر (آئروسل) و شکل های گازی فلزات ( مانند جیوه)
آب جاری (رواناب و یا رودهای سیلابی) و به دنبال آن ته نشینی خاک حاوی فلزات در مناطق پایین دست یا روی خاکهای آبرفتی در مورد رودهای سیلابی
حرکت در اثر نیروی گرانش سنگهای غنی از فلز و خاک یا مواد معدنی آلوده به طرف پایین دست شیب
قرار گرفتن عمدی مواد حاوی فلزات سنگین به وسیله تراکتورها، سم پاش ها، کودپاش ها، کامیونها و ماشین آلات خاکبرداری
آلودگی به دو صورت گسترده ( در مناطق بزرگ ) و موضعی رخ می دهد.
اسلاید 18 :
منابع انسان زاد
ریزش اتمسفری
رسوب اتمسفری گسترده ترین شکل آلودگی به علت انتقال دوربرد است که می تواند به حمل ذرات در مسافت طولانی ( هزاران کیلومتر) منجر شود. آلودگی ناشی از ریزش اتمسفری شامل مواد آلاینده موارد زیر است:
انتشار از کوره های الکتریکی- نیروگاههای تولید الکتریسیته زغال سنگ و نفت سوز- ریخته گری و صنایع استخراج حرارتی فلزات- نشر از اگزوزموتور خودرو و گرد و غبار لاستیک و سایش لنت ترمز، دود و سایر انتشارات حاصل از گرمایش خانگی و صنعتی- آتش سوزی غیر مترقبه- آتش سوزی و خوردگی سازه های فلزی-
انتقال ذرات حاوی فلزات از اتمسفر به خاک یا آب می تواند به صورت ریزش مرطوب، خشک یا نامرئی انجام شود. اما هنگام پایش غالبا به صورت نهشته های ترکیبی توده ای جمع آوری و اندازه گیری می شود.
اسلاید 19 :
منابع انسان زاد
فرایند آلودگی به روش ریزش اتمسفری اغلب نسبت به سایر مکانیسم ها اغلب برای مدت طولانی تری ادامه می یابد. و ورودی کل از این مسیر می تواند قابل توجه باشد.
توزیع مکانی آلاینده ها که از این طریق به خاک می رسند یکنواخت ترین شکل بوده و غلظت های فلزات لایه سطحی پروفیل خاک بیشترین مقدار را دارد.
اسلاید 20 :
منابع انسان زاد
نهشته های سیلابی و رسوبی
ذرات حاوی فلزات سنگین از منابع مختلف به صورت معلق در رودخانه ها حمل شده و هنگامی که سیلاب رخ می دهد بیشتر این ذرات معلق روی خاکهای آبرفتی ته نشین می شوند.
یکی از معمولترین منابع قدیمی آلودگی فلزات سنگین خاکهای آبرفتی رسوب تفاله های معدنهای فلزات است.
