new5 free

بررسي تجمع كوتاه مدت عناصر سنگين در اعماق مختلف خاك سطحي شهر سبزوار

59.000تومان

توضیحات

دانلود و مشاهده قسمتی از متن کامل پایان نامه :

دانشگاه بیرجند

دانشکده مهندسی

 

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی معدن-اکتشاف

 

بررسي

تجمع كوتاه مدت عناصر سنگين در اعماق مختلف خاك سطحي شهر سبزوار

 

 

استادان راهنما:

دکتر حسین نوفرستی

دکتر محمد شیوا

 

 

استاد مشاور:

دکتر محمد حسین صیادی

 

نگارش:

………………

 

زمستان 1392

 

چکیده

   امروزه یکی از مسائل حائز اهمیت در جوامع شهری و صنعتی آلودگی خاک می باشد. خاک یکی از منابع مهم و ارزشمند طبیعت است. از میان مهمترین آلاینده های خاک می توان به فلزات سنگین که به واسطه طبیعت غیر قابل تجزیه، سمیت زیاد، اثرات تجمعی در خاک دارند، اشاره کرد.    اين تحقيق با هدف بررسي ميزان غلظت فلزات سنگين در  خاک های سطحی شهر سبزوار در عمق ها و فصول مختلف با استفاده از تکنیک هاي سيستم اطلاعات جغرافيايي و زمين آمار انجام گرفت.  نمونه ها از سه عمق مختلف خاک (20-0 ، 40-20 ، 60-40 سانتي متري(  و در چهار فصل بهار،  تابستان،  پاییز و زمستان 1391 جمع‌آوری و غلظت نيکل، کروم، منگنز، روی، مس و سرب و نیز خصوصيات خاک شامل pH  ، ماده آلي و بافت آنها  انداز ه گيري شد. نتایج تحقیق نشان داد که میانگین غلظت عناصر سرب، مس، کروم، روی، نیکل و منگنز با افزایش عمق بیشتر می شود بطوریکه عنصر کروم بیشترین افزایش غلظت را  با عمق دارا می باشد. میانگین غلظت عناصر کروم (56/176) >سرب(87/109) > منگنز (36/96) > نیکل(79/77) >روی(40/36) >  مس(17/29 ) بود. عناصر سنگین سرب، نیکل، کروم، سرب، منگنز در فصل های پاییز بیشترین میانگین غلظت را نسبت به دیگر فصول دارا بودند.( پاییز> زمستان> بهار>تابستان).

   نتایج آزمون همبستگی نشان داد که بین منگنز(717/0) و نیکل، منگنز وسرب(571/0)، روی و نیکل (573/0) همبستگی قوی در سطح اطمینان 99 درصد وجود دارد. نتایج حاصل از آنالیز خوشه ای نشان داد که در عمق( 40-20 سانتی متری ) ایستگاه های شهربازی و بعثت در یک گروه با بیشترین همبستگی قرار دارند. کمترین همبستگی برای ایستگاه شماره توحید شهر است. بر اساس فاكتورآلودگی همانطور که مشاهده می گردد در اغلب ایستگاه ها درجه آلودگی بیشتر از یک و کمتر از دو می باشد که در مقیاس جدول درجه آلودگی در گروه متوسط قرار می گیرد اما با توجه به شاخص تجمعی مولر غلظت سرب در ایستگاه های مورد نظر در بازه منطقه آلودگی زیاد  با درجه آلودگی چهار قرار می گیرند.

واژه هاي كليدي : آلودگي خاک، فلزات سنگين،  زمين آمار، Gis

فهرست مطالب

فصل اول: کلیات… 1

1-1- مقدمه. 1

1-1-1-  اهداف تحقيق: 2

1-1-2-  فرضيات تحقيق: 2

1-1-3-  سؤالات تحقيق: 3

1-2- آلودگی زیست محیط… 3

1-3- آلودگی محیط زیست شهری.. 4

1-4- اهمیت خاک… 4

1-5- شیمی عمومی خاک… 5

1-6- فازهای مختلف خاک… 6

1-6-1- فاز جامد خاک… 6

1-6-2- فاز محلول خاک… 7

1-7- آلودگی خاک… 7

1-7-1- تخریب شیمیایی خاک… 8

1-7-2- طبقه بندی عناصر در خاک… 8

1-8- فلزات سنگين.. 10

1-8-1- سرب… 11

1-8-2- کروم. 12

1-8-3- مس…. 13

1-8-4- روی.. 14

1-8-5- نیکل.. 15

1-8-6- منگنز. 16

1-9- منشاء تجمع و آلودگي زيستي فلزات سنگين.. 17

1-9-1-   آلودگي ناشي از منابع طبيعي.. 17

1-9-2- آلودگي ناشي از منابع انسانی.. 17

1-9-3- آلودگي ناشي از فعاليتهاي شهري.. 20

1-9-4- آلودگي ناشي از فعاليتهاي كشاورزي.. 21

1-9-5- آلودگی ناشی از دفع پسماند. 21

1-10-  فاكتورهاي تأثيرپذير ناشي از آلايندگی عناصر سنگین.. 22

1-10-1- شدت تاثیر پذیری فاكتورهاي زيست محيطي.. 23

1-11- ارزيابي اثرات زيست محيطي فلزات سنگین بر خاک… 23

1-12- مقادير استاندارد پيشنهادی عناصر سنگین  از سوي سازمانها و محققان مختلف: 24

1-12-1- حد مجاز سرب با توجه به مرجع استاندارد. 24

1-12-2-  حد مجاز کروم با توجه به مرجع استاندارد. 24

1-12-3- حد مجاز مس با توجه به مرجع استاندارد. 25

1-12-4- حد مجاز روی با توجه به مرجع استاندارد. 25

1-12-5- حد مجاز نيکل با توجه به مرجع استاندارد. 25

1-12-6- حد مجاز منگنز با توجه به مرجع استاندارد. 25

1-13- پیشینه تحقیق در ایران و جهان.. 25

1-13-1- مطالعات صورت گرفته در ایران.. 25

1-13-2-  مطالعات صورت گرفته در جهان.. 27

فصل دوم: مواد و روش ها 32

2-1- مقدمه. 32

2-2- روش گردآوري اطلاعات… 32

2-3- بازديد ميداني و دلايل انتخاب ايستگاه هاي نمونه برداری.. 32

2-4 منطقه مورد مطالعه. 33

2-5- مدت انجام پروژه 34

2-6- نمونه برداري.. 35

2-6-1- تجهیزات نمونه برداری.. 35

2-6-2 شکل قطعه نمونه. 37

2-6-3- سطح گمانه نمونه. 37

2-7- انجام عملیات نمونه برداری پروژه 38

2-7-1 نمونه برداری به کمک استوانه پلی اتیلن.. 39

2-7-2 نمونه برداری توسط دست و ابزارهایی بجز استوانه پلی اتیلن.. 40

2-7-3 -آماده سازی نمونه ها برای آزمایشگاه 42

2-8- ارزيابي خاك منطقه مورد مطالعه. 45

2-8-1- تعيين شاخص تجمع زميني مولر(Igeo) 45

2-8-2- فاکتور آلودگی.. 46

2-8-3-  شاخص جامع فاكتور آلودگی.. 47

2-9-  پردازش داده ها و تجزيه و تحليل آماري.. 48

فصل سوم:  نتايج و بحث… 49

3-1- مقدمه: 49

3-3- مقایسه غلظت عناصر در عمق های مختلف… 54

3-3-1-  مقایسه غلظت عناصر در عمق 20-0. 54

3-3-2- مقایسه غلظت عناصر در عمق 40-20. 55

3-3-3-مقایسه غلظت عناصر در عمق 60-40. 55

3-4- مقایسه میانگین غلظت عناصر بر حسب فصول مختلف سال.. 57

3-4-1- مقایسه غلظت میانگین عناصر (در فصول مختلف) در ایستگاههای مختلف اندازه گیری  61

3-5- تجزیه و تحلیل پارامترهای مورد بررسی در نمونه خاک منطقه بر اساس ضریب همبستگی.. 61

3-5-1-  تفسیر ضریب همبستگی بین پارامترهای موجود در عمق 20-0. 61

3-5-2-  تفسیر ضریب همبستگی بین پارامترهای موجود در عمق 40-20. 63

3-5-3-  تفسیر ضریب همبستگی بین پارامترهای موجود در عمق 60-40. 63

3-6- آناليز خوشه ای شاخص تشابه ميانگين سالانه پارامترهاي بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار 65

3-6-1- تفسیر آنالیز خوشه ای ایستگاه ها در عمق 20-0. 65

3-6-2- آنالیز خوشه ای تفسیر شده ایستگاه ها  در عمق40-20. 66

3-6-3- آنالیز خوشه ای تفسیر شده ایستگاه ها  در عمق60-40. 66

3-6-4- آنالیز خوشه ای میانگین غلظت عناصر در ایستگاه ها  در عمق20 -0. 68

3-6-5- آنالیز خوشه ای میانگین غلظت عناصر در ایستگاه ها  در عمق 40-20. 68

3-6-6- آنالیز خوشه ای میانگین غلظت عناصر در ایستگاه ها  در عمق 60-40. 69

3-7- توصيف سطوح خطر فلزات سنگين بر اساس فاكتورآلودگی  (Cf)  و درجه آلودگی (Cd) در ایستگاه های مورد مطالعه در شهر سبزوار 70

3-8- توصيف سطوح خطر فلزات سنگين بر اساس شاخص تجمع زميني مولر(Igeo) 70

3-9- توصيف سطوح خطر فلزات سنگين بر اساس شاخص جامع فاکتور آلودگی.. 74

فصل چهارم:  نتيجه گیری و پیشنهادات… 75

4-1- نتیجه گیری نهایی.. 75

4-2- پیشنهادات… 77

منابع.. 78

فهرست اشکال

شکل (2-1) موقعیت مکانی ایستگاه ها 33

شکل(2-2) وسیله نمونه برداری لوله پلی اتیلن.. 36

شکل(2-3) فرو بردن وسیله نمونه برداری پلی اتیلن در خاک… 36

شکل(2-4) سطح مقطع گمانه نمونه برداری.. 38

(شکل2-5) محل نقاط نمونه برداری.. 39

شکل(2-6) خارج کردن نمونه‌ی بدست آمده از استوانه  نمونه گیری.. 40

شکل(2-7) مغزه گلی حاصل از نمونه گیری.. 41

شکل(2-8) نمونه برداری توسط دست… 41

شکل(2-9) توری راک-شیلد. 42

شکل(2-10) ظروف نمونه گیری.. 43

شکل (3-1) غلظت عنصر کروم در بهار 57

شکل (3-2) غلظت عنصر کروم درتابستان.. 58

شکل (3-3) غلظت عنصر کروم در پاییز. 59

شکل (3-4) غلظت عنصر کروم در زمستان.. 60

فهرست نمودارها

نمودار (3-1) مقایسه غلظت عناصر در عمق 20-0 در ایستگاههای مختلف… 54

نمودار (3-2) مقایسه غلظت عناصر در عمق 40-20 در ایستگاههای مختلف… 55

نمودار (3-3) مقایسه غلظت عناصر در عمق 60-40 در ایستگاههای مختلف… 56

نمودار (3-4) آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين سالانه ایستگاه های بررسي شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 20-0. 66

نمودار (3-5 ) آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين سالانه ایستگاه های بررسي شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 40-20. 67

نمودار (3-6 ) آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين سالانه ایستگاه های بررسي شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 60-40. 67

نمودار(3-7) آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين سالانه پارامترهاي بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار در عمق 20-0. 68

نمودار(3-8) آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين سالانه پارامترهاي بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار در عمق 40-20. 69

نمودار(3-9) آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين سالانه پارامترهاي بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 60-40. 70

فهرست جداول

جدول1-1- فلزات در محیطهای شهری و اطراف آنها (کرباسی و بیاتی، 1386) 5

جدول 1-2-  مقدار كروم در سنگهای مختلف)گرم بر تن( Robles-camacho and Armienta , 2000)) 13

جدول (1-3)  شدت تأثيرپذيري فاكتورهاي زيست محيطی.. 23

جدول (1-4) استاندارد توصيه شده در هلند، Gerrard (2000) در عباس نژاد (1384)) 24

جدول (2-1) موقعیت جغرافيايي منطقه مورد مطالعه. 34

جدول(2-2) طبقه بندي كيفيت رسوبات بر اساس شاخص تجمع ژئوشيميايي مولر. 46

جدول (2-3) طبقه بندي مقادير فاكتور آلودگی (Bhuiyana et al, 2010) 47

جدول (2-4) مقادير استاندارد شده شاخص جامع فاكتور آلودگی.. 48

جدول(3-1) پارامترهای آنالیز شده در عمق 20-0. 50

جدول(3-2) پارامترهای آنالیز شده در عمق 40-20. 51

جدول(3-3) پارامترهای آنالیز شده در عمق 60-40. 52

جدول (3-4) وضعیت ماسه، سیلت و رس در اعماق مختلف خاک… 53

جدول(3-4) رابطه  همبستگی پیرسون در عمق 20-0. 62

جدول(3-5) رابطه  همبستگی پیرسون در عمق 40-20. 64

جدول(3-6) رابطه  همبستگی پیرسون در عمق 60-40. 64

جدول(3-7) فاکتور آلودگی در ایستگاه های مورد مطالعه. 71

جدول(3-8) شاخص تجمع زمینی مولر در ایستگاه های مورد مطالعه بر اساس حد زمینه در ایران(sayadi,m.h., 2011) 71

جدول(3-9) شاخص تجمع زمینی مولر در ایستگاه های مورد مطالعه بر اساس حد زمینه در شهر سبزوار(نمونه شاهد) 73

جدول (3-10) شاخص جامع فاکتور آلودگی برای عناصر مورد بررسی در خاک شهر سبزوار 74

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه

   یکی از انواع آلودگی های محیط زیست، آلودگی خاک است. خاک به عنوان پالاینده طبیعت محسوب شده و به دلیل برخورداری از خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی علاوه بر اینکه تامین کننده مواد غذایی می باشد، خاصیت تصفیه کنندگی نیز دارد. در نتیجه تجمع هرگونه ماده ای که سبب کاهش قابلیت استفاده از خاک گردد، آلودگی خاک گویند. بر اثر فعالیت های مختلف انسانی مانند فعالیتهای معدنی، حمل و نقل، احتراق، مواد رنگی و… خاک دچار آلودگی می گردد.

   خاک یکی از منابع ارزشمند طبیعت است که 95درصد از غذای انسان را تامین می کند. برنامه ریزی برای داشتن خاکی سالم و تولید کننده لازمه بقای انسان است. ورود مواد، ارگانیسم های زیستی یا انرژی به درون خاک سبب تغییر کیفیت خاک می شود همچنین خاک را از حالت طبیعی خود خارج کرده و میزان رشد و نمو گیاهان را کاهش می دهد)آلووی،1999     .(

   آلودگی خاک در ایران در حد کشورهای پیشرفته نیست اما پیشرفت قابل توجه تکنولوژی  و  استفاده روزافزون انسان از مواد و ابزار جدید صنعتی مخصوصا در فعالیت های معدنی  و غیره،  باعث ایجاد عوامل بالقوه ای در راستای آلودگی خاک ایران شده است. در دهه گذشته ورود آلاینده ها از جمله فلزات سنگین که در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان-ساخت وارد محیط زیست می شود به مقدار زیادی افزایش یافته  است. این عناصر می توانند با تجمع زیستی مخصوصا  در خاک عوارض غير قابل جبراني را ايجاد نمايد.

    يكي از عمده‌تر‌ين منابع توليد كننده اين عوامل سنگ‌هاي معادن و غبارهاي آتشفشاني مي‌باشند ولي در كنار اين ها انسان خود به اشكال مختلف مانند صنايع رنگرزي، آبكاري فلزات و باطري سازي در انتشار فلزات سنگين نقش دارد (زر افشان، 1371).
شایان ذکر است که بررسي ميزان اين عناصر سنگین در مناطقی که انسان ها بیشتر با آن مربوط اند  مانند محیط کار، محل سکونت، پارکها، زمین های کشاورزی و… از نظر مقايسه‌اي مي‌تواند باعث دریافت اطلاعات جامع تر و راه كار مناسبي در نحوه استفاده از این محیط ها و منابع موجود  و بهینه کردن و ارتقاء سطح سلامتی انسان و بهبود محیط زیست پیرامون گردد.

   شهرستان سبزوار به علت قرار داشتن در مسیر  تهران-مشهد و مسیر جاده ابریشم  محلی پر تردد و نیز به لحاظ جمعیتی و گسترش شهری دارای جایگاه ویژه ای در استان خراسان رضوی و نیز از نظر پیشرفت  تکنولوژی و صنعت  روند رو به رشدی را دارا می باشد که این عوامل باعث گردیده این منطقه از دیدگاه زیست محیطی مخصوصا از نظر آلودگی  زیستی مورد اهمیت و  بررسی قرار گیرد، لذا با توجه به اهمیت موضوع، مطالعه تجمع فلزات سنگین در خاک منطقه به منظور پایش بررسی میزان آلودگی، جهت ارائه راهکارهای مختلف با هدف کاهش این آلودگی ها و احیای کارکردهای از دست رفته این منطقه ضروری به نظر می رسد.  از این رو در این تحقیق سعی بر آن شد تا با بررسی میزان آلودگی فلزات سنگین در  شهرستان سبزوار، راهکارهای بهینه در جهت حفاظت از آن و نحوه کنترل ورود آلاینده های مختلف، بویژه فلزات سنگین به آن ارائه  گردد.

1-1-1-  اهداف تحقيق:

  • بررسیو تعیین میزان  غلظت عناصر سنگین سرب، روی، مس، منگنز، کروم و نیکل در اعماق مختلف خاک های سطحی در فصول مختلف سال
  • مقايسهتجمع غلظت عناصر سنگين مورد مطالعه در ایستگاه های مختلف با استفاده از شاخص های مختلف
  • مقايسهميزان غلظت  عناصر سنگين مورد مطالعه در منطقه مورد مطالعه با استانداردهای جهانی
  • بررسی رابطه بین پارامترهای مورد مطالعه و میزان غلظت عناصر سنگین
  • شناخت منایع آلاینده منطقه مورد مطالعه

1-1-2-  فرضيات تحقيق:

  • میزان متفاوتی ازغلظت عناصر سنگین در اعماق مختلف خاک های سطحی در فصول مختلف سال وجود دارد.
  • شاخص های تجمععناصر سنگين در ایستگاه های مختلف، نشان دهنده تجمع متفاوت عناصر در ایستگاه های مختلف می باشد.
  • ميزان غلظتعناصر سنگين در منطقه مورد مطالعه از استانداردهای جهانی بالاتر است.
  • پارامترهای مورد مطالعه بر میزان غلظت عناصر سنگین تاثیر دارند.

1-1-3-  سؤالات تحقيق:

  • ميزان عناصر سنگين نيکل‌،کروم، منگنز، روی، مس و سرب در منطقه مورد مطالعه چقدر  مي‌باشد؟
  • آيا ميزان عناصر سنگين نيکل‌، کروم، منگنز، روی، مسو سرب در مناطق منطقه مورد مطالعه با هم تفاوت دارد ؟
  • آيا ميزان غلظت عناصر سنگين نيکل‌، کروم، منگنز، روی، مسو سرب در فصول مختلف با هم تفاوت دارد ؟
  • آيا ميزان عناصر سنگين نيکل‌، کروم، منگنز، روی، مسو سرب در عمق های مختلف با هم تفاوت دارد ؟
  • آيا ميزان عناصر سنگين نيکل‌، کروم، منگنز، روی، مسو سرب بين منطقه مورد مطالعه با منطقه بکر (حد استاندارد) تفاوت دارد ؟
  • در صورت اختلاف مقدار عناصر سنگین نيکل‌، کروم، منگنز، روی، مسو سرب با حد استاندارد چه راهکارهای باید انجام داد تا از لحاظ زیست محیطی و سلامتی انسان به سمت حد مطلوب پیش برود ؟

1-2- آلودگی زیست محیط

 آلودگی اصطلاحی است که معنای آن برای افراد گوناگون تفاوت  می کند یک تعریف بخردانه می تواند این گونه بیان شود که آلودگی عبارت است از ” مقدار بیش از حد مجاز چیزی در مکانی نا مناسب”. این مطلب می تواند بطور کامل در بر گیرنده مواد طبیعی هم باشد.

   تعریف سازمان بهداشت جهانی(WHO) از آلودگی این چنین است:

وجود موادی در بسترهای محیط زیست (آب، هوا، خاک) اعم از ذرات، مواد شیمیایی و بیولوژیکی به میزان شدت، حالت و مدتی که اثر نامطلوب بر سلامت انسان، حیوان و گیاه می گذارد و یا مانع استفاده بهینه از آن محیط گردد، آلودگی خوانده می شود.

از منابع آلودگی می توان به فرآوری و کاربرد فلزات اشاره نمود. فلزات گروه 10-14 جدول مندلیف در مقایسه با فراوانی آنها مصرف زیادی داشته و درجه های  متغیری از مسمومیت زایی دارند. این عناصر ممکن است در حین معدنکاری و دیگر عملیات فرآوری به شکل انحلال پذیر و یا غبار در اتمسفر و یا بصورت ته نشست در خاک رها شوند. مثلا هنگام استخراج روی، آلودگی بسیار مسمومیت زای کادمیوم ممکن است رخ دهد زیرا اغلب با هم یافت می شوند.

1-3- آلودگی محیط زیست شهری

آلودگی محیط های شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا بیشتر جمعیت جهان در این محیط ها زندگی می کنند. آلودگی شهری از منابع زیادی ناشی شده و وسایل نقلیه موتوری در حال حاضر مهمترین منبع هستند. در بسیاری از مناطق شهری، شستشوی محوطه کارخانه ها منجر به آلودگی می گردند، حتی در شهرهای مدرن در بسیاری از کشورها اگرچه صنایع از مناطق شهری خارج شده اند فعالیت های صنعتی گذشته، سرزمین های آلوده ی وسیعی را باقی گذارده است. بعلاوه در بسیاری از مناطق شهری سوخت های فسیلی همچنان برای گرم کردن خانه ها استفاده می شود. آلودگی در محیط های شهری می تواند از استفاده کود در پارک ها و فضاهای سبز شهری، باغ ها، استفاده از افت کش ها، آتش سوزی باغ ها، آتش بازی ها ناشی شده که در آلودگی خاکها و اتمسفر می افزایند. یک منیع دیگر آلودگی شهری دفع پسماندها و زباله ها در باغ ها و مناطق باز و سوزاندن کنترل نشده است. بسیاری از آلاینده ها از منابع شهری حاصل شده و عناصر بسیاری نیز در خاک شهرها و  مناطق اطراف آنها تجمع می یابند(جدول1-1 )(کرباسی و بیاتی، 1386).

1-4- اهمیت خاک

   خاک ها در تداوم حیات و در تکامل و حتی در پیدایش حیات نیز تاثیر عمده به جای گذاشته اند، و نیز فعالیت های دیگری نیز که شاید در پیدایش و تکامل حیات اهمیت شایانی داشته است، انجام داده اند که از جمله آنها می توان به نکات زیر اشاره نمود:

* حفاظت ملکول های آب از تجزیه شدن توسط پرتو فرابنفش

* در اختیار قرار دادن فسفات ها و یون های فلزی حدواسط

* پایین نگهداشتن پتانسیل اسمزی آب

* تامین قابلیت جذب نسبتا زیاد کاتیون های اصلی در نسبتی مشابه با ترکیبات گیاهان و جانوران

* تامین محلول غنی در کاتیون ها

جدول1-1- فلزات در محیط های شهری و اطراف آنها (کرباسی و بیاتی، 1386)
مناطق شهری
(غبارخیابانی)
کادمیوم
کروم
مس
سرب
نیکل
قلع
روی
مناطق شهری
(خاک)
کادمیوم
سرب
مس
روی
مناطق زراعی و اطراف شهرها
(خاک)
کادمیوم
مس
سرب
روی

1-5- شیمی عمومی خاک

   خاک مخلوطی از جامدات معدنی و آلی، هوا، آب و میکرو ارگانیسم ها است. واکنش های مواد جامد بر کیفیت هوا و آب اثر می گذارد و میکرو ارگانیسم ها تعدادی از واکنش های خاک را تسریع می کنند. شیمی خاک هر چند تمام این واکنش ها را در بر می گیرد، اما تاکید آن بیشتر بر محلول خاک، یعنی غشای نازک محلول در اطراف ذرات خاک است (دبیری، 1382).

1-6- فازهای مختلف خاک

   خاک یک سیستم چند جزئی است و از فازهای جامد، مایع، گاز و موجودات زنده تشکیل شده است. شیمی خاک بطور اصولی با فازهای جامد و مایع و بر هم کنش آنها سروکار دارد.

  1-6-1- فاز جامد خاک

    شامل دو جزء غیر آلی و آلی است. اجزای غیر آلی از اندازه های بسیار ریز کلوئیدی تا قلوه سنگهای درشت و تعداد زیادی از کانی های اولیه و ثانویه را شامل می شود. اجزای آلی، بقایای گیاهان و جانوران در مراحل مختلف تجزیه را در بر می گیرد. مقدار اجزای آلی خیلی کمتر از اجزای غیر آلی است.

1-6-1-1- مواد غیر آلی خاک

  اجزای غیر آلی خاک، ساختار بلورین مشخصی دارند و کانی ها را بوجود می آورند. در اکثر خاک‌ها، اجزای شن و سیلیس از کانی های اولیه تشکیل شده اند، این مواد در دمای بسیار بالا به وجود آمده اند.

فراوان‌ترین کانی های اولیه در خاک ها کوارتز و فلدسپات ها هستند. کانی های فرعی که مقادیر آنها در خاک کمتر است، شامل میکا، پیروکسن، آمفیبول و الوین می باشد. فراوانترین کانی های کربنات دار خاک ها کلسیت است. پیریت غالبا با شیست و رگه های زغال سنگ توام است که در شرایط کاهشی در خاک ها ممکن است تشکیل شود.

1-6-1-2- مواد آلی خاک

  بقایای گیاهان و جانوران عالی به عنوان منبع تغذیه برای میکرو ارگانیسم های خاک مورد استفاده قرار می گیرند. اجسام غیر هوموسی شامل کربوهیدرات ها و ترکیبات وابسته، پروتئین ها و مشتقات آن، چربی ها و فرآورده های دیگر می باشد.

مواد آلی، غیر هوموسی شامل ریشه ها و اندامهای هوایی گیاهان مختلف در حال پوسیدن نیز می شود که با قرار گرفتن در واکنش های آنزیمی و شیمیایی تشکیل پلیمرهای جدیدی به نام هوموس را می دهد. هوموس مخلوطی کمپلکس از مواد کلوئیدی و بی شکل قهوه ای یا قهوه ای تیره که به تجزیه میکروبی مقاوم است و از تغییر بافت های اصلی درست شده و یا توسط میکرو ارگانیسم های خاک سنتز شده است. اثرات دراز مدتی از قبیل تامین ساخت مطلوب، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و افزایش ظرفیت نگهداری آب بجای می گذارد(دبیری، 1382).

 1-6-2- فاز محلول خاک

  فاز مایع اغلب به نام محلول خاک شناخته می شود که این فاز شامل آب و یون های محلول است که در این محیط تبادلات شیمیایی بسیار صورت می گیرد و عناصر تحت اثر عوامل مختلف مانند Ph به حالت محلول باقی مانده یا رسوب می کنند.(دبیری، 1382).

1-7- آلودگی خاک

منابع

زر افشان ، ع  .(1371 ) تاريخچه كشف عناصر شيميايي ، انتشارات و آموزش انقلاب اسلامي ، ص 31-12 .

کرباسی،ع.ر؛بیاتی،آ،1386، ژئوشیمی زیست محیطی، انتشارات کاوش قلم

دبیری،م.1382، آلودگی محیط زیست(هوا،آب،خاک،صوت)، انتشارات اتحاد

عرفان منش،م؛افیونی،م، 1385. آلودگی محیط زیست آب، خاک و هوا. چاپ اول. انتشارات ارکان.318ص.

کتک لاهیجانی،ع؛کامران پوری،ح؛امینی،ع،1384. آلودگی فلزات سفید رود در رسوبات دلتای سفید رود. مجله علوم دریایی ایران.4(3):52-42.

ركني ، ن . (1378) اصول بهداشت مواد غذايي ، چاپ سوم، انتشارات و چاپ دانشگاه تهران ، 154-1 صفحه.

سازمان حفاظت محيط زيست (1372) روشهاي استاندارد اندازه گيري آب و فاضلاب ، ص 75-7 .

پايگاه ملي داده‌هاي علوم زمين،1381     http://www.ngdir.ir/

زبیری، م. زیست سنجی (بیومتری) جنگل، ۱۳۸۶. انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوم، ۴۰۵صفحه.

نمیرانیان، م. ۱۳۸۵. اندازه­گیری درخت و زیست­سنجی جنگل، انتشارات دانشگاه تهران، ۵۷۴ صفحه.

نقشه ی رژیم رطوبتی و حرارتی خاکهای ایران، موسسه ی تحقیقات خاک و آب.

 حق نیا، ع.، 1375. پیدایش و طبقه بندی خاک، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد. شماره 193

راهنمای طبقه بندی اراضی، نشریه ی شماره ی 766، موسسه ی تحقیقات خاک و آب

 نقشه زمین شناسی سبزوار با مقیاس 1/250000 سازمان زمین شناسی کشور

 فقاهتی،ر، ۱۳۹۲.  مقایسه روش­های مختلف نمونه­برداری از لحاظ دقت و هزینه در جنگل­هاي بلوط ایرانی (مطالعه موردی: جنگل­های مارگون استان کهگیلویه و بویراحمد). پایان نامه کارشناسی ارشد جنگلداری، دانشکده کشاورزی و پژوهشکده منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج، ۱۱۷ صفحه.

آرهايتمن، و. دونالد، تي. (1380) دستور كار آزمايشگاه تجزيه دستگاهي ( ترجمه) سلاجقه، ع . توسلي ، و . موسوي ، ر. مركز نشر دانشگاهي چاپ اول ، صفحه 330-363

Alloway, B. J. 1990. Heavy metals in soils, Blackie Academic Professional,  London.

Anderson, D.M, and morel, 1978. Copper sensitivity of Gonyaulax tamarensis Limnol. Oceanogr. 23:283-295

Aldrich ,C., Feng , D. (2000) Removal of heavy metals From waste water effluents by biosorpitiv  flutation , Minerals Engineering , 13(10) :1199-1138

Lindsay, W.L. (1979).”Chemical equilibria in soils”: Gohn Wiley and Sons, New York. 449pp.

Nascimento, C. W. A. D., B. Xing. 2006. Phytoextraction: A review on enhanced metal availability and plantaccumulation. Sci. Agric. (Piraci caba, Braz). 63, 299-311.

Shariat panahi M Principles Quality and Water and wastewater Treatment Tehran University Press 1998 P. 137[Persian].

Robles-camacho J; Armienta MA (2000).”Natural chromium contamination of groundwater at Leon Valley,Mexico”. J Geochem Explor 68:167-181.

Alloway, B. J., 1990. Heavy metals in soils, Blackie Academic Professional,  London

  Long, E.R., MacDonald, D.D., Smith, S.L., Calder, F.D., 1995. Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments. Environmental Management 19: 81–97.

Roussiez, V., Ludwig, W., Probst, J.L., Monaco, A., 2005. Background

levels of heavy metals in surficial sediments of the Gulf of Lions (NW

Mediterranean): An approach based on 133Cs normalization and lead isotope measurements. Environmental Pollution 138: 167-177.

Liaghati, T., Preda, M., and Cox, M., 2003. Heavy metal distribution and controlling factors within coastal plain sediments, Bells Creek catchment,

southeast Queensland, Australia. Environment International 29: 935-948.

Buchman, M.F., 1999. NOAA screening quick reference tables. NOAA

HAZMAT Report 99-1, Seattle, WA, Coastal Protection and Restoration

Division, National Oceanic and Atmospheric Administration, 12 p.

 Abrahim, G. M. S. and Parker, R. J. 2008. Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand, Environ Monit Assess, 136:227–238.

 Bhuiyana, M. A. H.; Parvez, L.; Islam, M. A.; Dampare, S. B. and Suzukia, S. 2010. Heavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of Bangladesh, Journal of Hazardous Materials, 173:384–392.

 Muller, G. 1969. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geojournal, 2:108-118.

 Li, L. G.; Xue, L. D. and Ming, L. Q. 2008. Heavy metals contamination characteristics in soil of  different mining activity zones, Trans. Nonferrous Met. Soc., 18:207-211.

 Roussiez, V., Ludwig, W., Probst, J.L., and Monaco, A., 2005. Background levels of heavy metals in surficial sediments of the Gulf of Lions (NW Mediterranean): An approach based on 133Cs normalization and lead isotope measurements. Environmental Pollution 138: 167-177.

lio, Ch., Xu, J., Zhang, P., and Dai, M., 2009. Have Metals in the Surface sediment in Lanzhou reach of  yellow River, china. Bull of environ Contamin and Toxic. 82:26-30 

Sayadi,m.h., 2011, Variations in the heavy metal accumulations within the surface soils from

the Chitgar industrial area of Tehran

Persaud, D.R., and Hayton, A., 1993. Guidelines for the protection and management of aquatic sediments in Ontario. Standards  Development Branch. Ontario  Ministry of Environment and Energy. Toronto, Canada. 48p.

Evaluation of short-term accumulation of heavy metals in surface soil at various depths in Sabzevar City

 

Abstracts:

Nowadays one of the important issues in urban and industrial society is soil pollution. Soil is one of the most valuable natural resources. The most significant soil contaminant is heavy metals, which can be due to non-biodegradable, high toxicity, cumulative impacts on soil. This study investigated the concentrations of heavy metals in the surface soils of Sabzevar city in different depth and seasons using GIS, geostatistics techniques.  The Soil samples were collected from three different depths (20-0, 40-20, 60-40 cm) and four seasons of spring, summer, autumn and winter. The concentration of Ni, Cr, Mn, Zn, Cu and Pb along with pH, organic matter, and texture were analyzed. The results showed that the mean concentration of Pb, Cu, Cr, Zn, Ni and Mn with increasing depth becomes greater as more pronounced in Cr. Average concentrations of Cr (176.56)> Pb (109.87)> Mn (96.36)> Ni (77.79)> Zn (36.40)> Cu (29.17), respectively obtained. The highest mean concentration of heavy metals under studied were observed in autumn and followed by autumn> winter> spring> summer. Pearson correlation analysis showed there are strong correlation between manganese-nickel (0.717), manganese-lead (0.571) and zinc-nickel (0.573) with 99% confidence level. The results of the cluster analysis showed that the group of stations 3 and 5 are associated with the highest and lowest correlation is for Station 1.According to the pollution factor in most stations, degree of contamination is greater than 1 and less than 2 grade, so scale pollution is moderate. However according to the geo-accumulation index, the concentration of Pb in stations 1, 2, 3, 4 and 5 is located in the range of high degree of contamination level.

Key words: Soil pollution, Heavy metals, Geostatistics, GIS

Department of Mining Engineering

Faculty of Engineering

The University of Birjand

 

Evaluation of short-term accumulation of heavy metals in surface soil at various depths in Sabzevar City

Thesis

Submitted in Partial Fulfillment of the

Requirements for the Degree of Master of Science (M.Sc.)

in Mining Engineering, Exploration

By:

Reza Tavakol

Supervisor(s):

Dr. Hossain Noferesti

Dr. Mohammad Shiva

Advisor(s):

……………………

Winter 2014

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “بررسي تجمع كوتاه مدت عناصر سنگين در اعماق مختلف خاك سطحي شهر سبزوار”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

2 + 8 =