پایان نامه با واژگان کلیدی نسبت تمرکز، عوامل خطر، توسعه شهر

نصر سرب (Pb) 62
4 – 2 – 2 – 2 عنصر روي (Zn) 62
4 – 2 – 2 – 3 عنصر کادميوم 63
4 – 2 – 3 محاسبه‌ي شاخص‌ها 63
4 – 2 – 3- 1 شاخص زمين انباشت (Igeo) 63
4 – 2 – 3- 2 فاکتور غني شدگي (EF) 66
4 – 2 – 3- 2- 1 غني شدگي سرب 68
4 – 2 – 3- 2- 2 غني شدگي روي 68
4 – 2 – 3 – 3 شاخص آلودگي مجموع فلزات (MCI) 69
4 – 2 – 3- 4 فاکتور آلودگي 71
4 – 2 – 3 – 5 شاخص تجمعي آلودگي (MCd): 74
4 – 2 – 3 – 6 تعيين گونه‌ي عناصر بر اساس استخراج ترتيبي انتخابي 74
4 – 2 – 3 – 6 – 1 نتايج حاصل از استخراج ترتيبي سرب 75
4 – 2 – 3 – 6 – 2 نتايج حاصل از استخراج ترتيبي روي: 77
4 – 2 – 3 – 6 – 3 نتايج حاصل از استخراج ترتيبي کادميوم 78
4 – 2 – 1 – 6 – 4 تحرک کادميوم، سرب و روي در خاک‌هاي منطقه 79
4- 2 – 3 – 7 ماتريس همبستگي پارامترهاي خاک 80
فصل پنجم: نتايج و بحث آب 81
5 – 1 بررسي نتايج حاصل از تجزيه و اندازه گيري نمونه‌هاي آب 82
5 – 1 – 1 مقدمه 82
5 – 1 – 2 بررسي پارامترهاي صحرايي pH، EC، TDS و دما در منابع آب منطقه 82
5 – 1 – 2 – 1 هدايت الکتريکي (EC) 83
5 – 1 – 2 – 2 اسيديته (pH) 84
5 – 1 – 2 – 3 دما 84
5 – 1 – 2 – 4 مجموع مواد محلول1 (TDSC) 84
5 – 1 – 3 اندازه گيري آنيون‌ها و کاتيون‌هاي اصلي آب 85
5 – 1 – 3 – 1 درصد خطا يا درصد واکنش 85
5 – 1 – 3 – 2 آنيون‌هاي اصلي منطقه 86
5 – 1 – 3 – 3 کاتيون‌هاي اصلي منطقه 88
5 – 1 – 4 اندازه گيري فلزات سنگين در منابع آب منطقه 89
5 – 2 تعيين کيفيت آب‌هاي منطقه 91
5 – 2 – 1 تعيين کيفيت آب از نظر مصارف آشاميدني و تيپ آب‌هاي منطقه 91
5 – 2 – 1 – 1 نمودار شولر و کيفيت آب آشاميدني 91
5 – 2 – 1 – 2 نمودار پايپر و تعيين تيپ آب‌هاي منطقه 92
5 – 2 – 2 تعيين کيفيت آب از نظر مصارف کشاورزي 93
5 – 2 – 2 – 1 نسبت جذب سديم (SAR): 93
5 – 2 – 2 – 2 درصد سديم ((Na% 95
5 – 2 – 2 – 3 سديم کربنات باقي مانده (RSC) 97
5 – 2 – 2 – 4 درصد سديم محلول (SSP) 97
5 – 2 – 2 – 5 نسبت منيزيم (MR) 98
5 – 2 – 2 – 6 بي‌کربنات سديم باقي مانده (RSBC) 99
5 – 2 – 2 – 7 سختي کل (TH) 100
5 – 2 – 2 – 8 شاخص نفوذ پذيري (PI): 101
5 – 2 – 2 – 9 شاخص کلروآلکالين (CAI) 102
5 – 2 – 2 – 10 شاخص Kelley 103
5 – 2 – 3 آلودگي فلزي در آب‌هاي منطقه 103
5 – 2 – 3 – 1 شاخص فلزي (MI) 104
5 – 2 – 3 – 2 شاخص آلودگي فلزات سنگين (HPI) 105
5 – 2 – 4 ماتريس همبستگي پارامترهاي اندازه گيري شده 106
فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات 108
آلودگي خاک منطقه 109
آلودگي آب منطقه 111
پيشنهادات 112
منابع و مآخذ 113

فهرست جداول
عنوان جدول صفحه

جدول3- 1. شرح نقاط نمونه برداري خاک 35
جدول3- 2. شرح نقاط نمونه برداري آب 37

جدول4- 1. نتايج آناليز عنصري نمونه‌هاي خاک 48
جدول4- 2. پارامترهاي آماري محاسبه شده در خاک‌هاي معدني (n=18) 49
جدول4- 3. پارامترهاي آماري محاسبه شده در خاک‌هاي سد باطله (n=6) 49
جدول4- 4. پارامترهاي آماري محاسبه شده در خاک‌هاي دشت (n=15) 49
جدول4- 5. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي S2 52
جدول4- 6. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي S4 52
جدول4- 7. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي S7.1 53
جدول4- 8. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي 1.S12 53
جدول4- 9. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي S13 53
جدول4- 10. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي S14 53
جدول4- 11. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي T1 53
جدول4- 12. داده‌هاي حاصل از استخراج متوالي نمونه‌ي T7 54
جدول4- 13. درصد دانه‌هاي موجود در نمونه‌هاي خاک و بافت خاک 55
جدول4- 14. ميزان EC، pH ، کربنات و ماده آلي اندازه گيري شده براي نمونه ها 58
جدول4- 15. ميزان اکسيدهاي آهن و منگنز اندازه گيري شده براي نمونه ها 60
جدول4- 16. ميانگين عناصر در پوسته زمين 63
جدول4- 17. مقادير Igeo نمونه‌هاي خاک منطقه 64
جدول4- 18. مقادير EF محاسبه شده براي نمونه ها 67
جدول4- 19. فاکتور آلودگي محاسبه شده براي نمونه‌هاي خاک 72
جدول4- 20. مجموع فاکتور آلودگي خاک‌هاي معدني، باطله و دشت 73
جدول4- 21. فاکتور تحرک نمونه‌هاي تحت استخراج 80
جدول4- 22. ماتريس همبستگي اسپيرمن نمونه‌هاي خاک 80
ج
جدول5- 1. مقادير پارامترهاي pH، EC، TDS و دما در نمونه‌هاي آب منطقه 83
جدول5- 2. مقادير آنيون‌ها و کاتيون‌هاي اصلي نمونه‌هاي آب منطقه 85
جدول5- 3. مقادير فلزات سرب و روي در نمونه‌هاي آب منطقه 90
جدول5- 4. پارامترهاي آمار توصيفي عناصر سرب و روي نمونه‌هاي آب 90
جدول5- 5. مقادير شاخص SAR، EC و رده بندي نمونه‌هاي آب بر طبق آن 94
جدول5- 6. مقادير و رده بندي نمونه‌هاي آب بر اساس درصد سديم و RSC 96
جدول5- 7. مقادير MR، RSBC و SSP مربوط به نمونه‌هاي آب 98
جدول5- 8. ميزان و رده بندي سختي آب هاي منطقه 100
جدول5- 9. مقادير شاخص هاي PI، CAI و KI نمونه هاي آب منطقه 102
جدول5- 10. شاخص‌هاي MI و HPI نمونه‌هاي آب منطقه 106
جدول5- 11. ماتريس همبستگي پارامترهاي آب‌هاي منطقه 107

فهرست اشکال
عنوان شکل صفحه

شکل2- 1. نقشه‌ي راه‌هاي دسترسي به منطقه مورد مطالعه 22
شکل2- 2. موقعيت زون سنندج – سيرجان 23
شکل2- 3. نقشه زمين شناسي منطقه مورد مطالعه 30
ج
شکل3- 1. تصوير نقاط نمونه برداري خاک و آب 36
شکل3- 2. تصوير آزمايشات تعيين بافت خاک 38
شکل3- 3. تصوير آزمايش تعيين م
اده آلي 40

شکل4- 1. نمودار ميله‌اي نسبت تمرکز عناصر سرب، روي و کادميوم در نمونه‌هاي معدني 50
شکل4- 2. نمودار ميله‌اي نسبت تمرکز عناصر سرب، روي و کادميوم در نمونه‌هاي سد باطله 50
شکل4- 3. نمودار ميله‌اي نسبت تمرکز عناصر سرب، روي و کادميوم در نمونه‌هاي دشت 51
شکل4- 4. نمودار تعيين بافت نمونه‌هاي خاک 56
شکل4- 5. نمودار دايره‌اي شاخص غني شدگي سرب در سه نوع خاک 69
شکل4- 6. نمودار دايره‌اي شاخص غني شدگي روي در سه نوع خاک 69
شکل4- 7. نمودار ميله‌اي مربوط به مقادير MCI نمونه‌هاي معدني 70
شکل4- 8. نمودار ميله‌اي مربوط به مقادير MCI نمونه‌هاي باطله 70
شکل4- 9. نمودار ميله‌اي مربوط به مقادير MCI نمونه‌هاي دشت 71
شکل4- 10. نمودار توزيع سرب در فازهاي مختلف خاک 76
شکل4- 11. نمودار توزيع روي در بين فازهاي مختلف خاک 77
شکل4- 12. نمودار توزيع کادميوم در بين فازهاي مختلف خاک 78

شکل5- 1. نمودار شولر نمونه‌هاي آب 92
شکل5- 2. نمودار پايپر مربوط به نمونه‌هاي آب منطقه 93
شکل5- 3. نمودار ويلکاکس مربوط به نمونه‌هاي آب 95
شکل5- 4. نمودار ميله‌اي شاخص MI نمونه‌هاي آب منطقه مورد مطالعه 104
شکل5- 5. نمودار ميله‌اي مربوط به شاخص HPI نمونه‌هاي آب منطقه مورد مطالعه 105

1- 1 مقدمه
يکي از نتايج توسعه شهرنشيني و صنعتي شدن، پيامدهاي منفي آن بر منابع طبيعي است (Dimitrovska et al., 2012). امروزه فلزات سنگين از نگراني‌هاي عمده‌ي تمامي جوامع مي‌باشند (Kalhori et al., 2012). آلودگي محيط زيست بوسيله‌ي فلزات سنگين بطور عمده به فعاليت‌هاي انساني، توليدات صنعتي، فعاليت‌هاي کشاورزي، سوزاندن سوخت‌هاي فسيلي، معدن کاري و فرآوري فلزات بستگي دارد (Pagananelli et al., 2004). نواحي اطراف معادن با غلظت‌هاي بالايي از فلزات سنگين غني شده است، و مي‌تواند اثرات سمي بر روي گياهان، حيوانات و انسان‌ها بگذارد (Shikazono et al., 2008). فلزات سنگين بدليل غيرقابل تجزيه بودن و اثرات فيزيولوژيکي مخرب بر روي موجودات و اکوسيستم‌ها حتي در غلظت‌هاي کم به عنوان عوامل خطرناک و مخرب براي محيط زيست به شمار آمده و اثرات کوتاه مدت و بلند مدتي را بر آن خواهند داشت. در اين ميان، کادميوم و جيوه در رده‌ي اول و مس، کروم، نيکل، سرب و روي در رده‌ي دوم خطرزايي براي اکوسيستم مي‌باشند (چراغي و بلمکي، 1386). خاک‌هاي کشاورزي به طور مستقيم يا غيرمستقيم بر سلامت عمومي تأثيرگذار مي‌باشند. در اين خاک‌ها آلودگي فلزات سنگين ممکن است سبب دخالت در رشد گياه و نيز آسيب به سلامت انسان‌ها از طريق ورود به زنجيره غذايي شود (شهبازي و ديگران، 1391).
همچنين آلودگي فلزات سنگين مي‌تواند اثرات مضري بر روي منابع آب شيرين مانند سدها، درياچه‌ها، رودخانه‌ها و آبخوان‌هاي زيرزميني داشته باشد (Dong et al., 2009). امروزه در اکثر نواحي از آب‌هاي زير زميني براي مصارف گوناگون و بخصوص کشاورزي استفاده مي‌شود (Ashraf et al., 2011). بنابراين در صورت آلودگي، اين آب‌ها مي‌توانند مشکلاتي را براي موجودات استفاده کننده از اين آب‌ها به طور مستقيم يا غيرمستقيم ايجاد کنند. از اين رو پايش آب و خاک در مناطق معدني امري ضروري و مهم است.
از آن جا که زمينهاي کشاورزي دشت لنجان در اطراف معدن سرب و روي ايرانکوه واقع شده‌اند لذا، بررسي منابع آب و خاک اين منطقه جهت ارزيابي آلودگي آن‌ها و بررسي رفتار ژئوشيميايي فلزات سنگين ضروري است. اين پژوهش به منظور نيل به اين اهداف انجام شده است.
1 – 1 – 1 فلزات سنگين
به عناصر سمت چپ جدول تناوبي که معمولأ در محلول، تشکيل کاتيون مي‌دهند فلز گفته مي‌شود. فلزات سنگين فلزهايي با عدد اتمي 20 و بزرگتر از آن هستند. عناصر واسطه‌ي آرسنيک (As) و سلنيوم (Se) و نيز سرب (Pb)، جيوه (Hg) و کادميوم (Cd) بيش‌ترين توجه زيست محيطي را به خود معطوف نموده‌اند (نلسون ايباي، 1390).
منشأ فلزات سنگين و خصوصيات فيزيکو شيميايي خاک‌ها تعيين کننده‌ي اشکال شيميايي آن‌ها در محيط مي‌باشند (نلسون ايباي، 1390).
اشکال شيميايي يک فلز رفتار آن را در محيط و همچنين ظرفيت انتقال مجدد آن را مشخص مي‌کند. فاکتورهاي اساسي تأثير گذار بر روي تحرک فلزات عبارت از مقدار مواد ارگانيک، ظرفيت تبادل کاتيوني، بافت خاک، Eh و pH مي‌باشد (Kashem et al., 2011).
بسته به نوع عنصر مهم‌ترين عوامل مؤثر بر تحرک آن نيز تغيير مي‌کند (نلسون ايباي، 1390).
1 – 1 – 2 فلزات واسطه‌ي سرب، روي و کادميوم:
در شرايط قليايي و pH بالا اين عناصر اکسي هيدروکسيدهاي انحلال ناپذير و يا در حضور کربنات، کربنات‌هاي انحلال ناپذير تشکيل مي‌دهند. در شرايط اسيدي و pH پايين جذب سطحي اين فلزات ناچيز بوده ولي با افزايش pH جذب سطحي فرايندي مهم مي‌باشد که سبب خروج فلزات از محلول از راه جذب سطحي بر روي ذرات و رسوبات مي‌شود. هنگام مواجهه با مواد آلي حل شده (اسيدهاي هوميک) اين عناصر با ماده‌ي آلي تشکيل کمپلکس مي‌دهند. ميزان جذب سرب در مواد هوميک بيش‌تر از روي و در روي بيش‌تر از کادميوم است. اکسي هيدروکسيدهاي آهن و منگنز نيز جاذب‌هاي مناسبي براي اين عناصر مي‌باشند. در اغلب شرايط اکسايش-کاهش، اين عناصر در محلول به صورت گونه‌هاي کاتيوني دو يا سه ظرفيتي وجود دارند (نلسون ايباي، 1390).

1 – 1 – 3 توزيع فلزات سنگين در محيط
روش‌هاي متعددي براي تعيين توزيع طبيعي و انسان زاد فلزات در محيط سطحي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. يکي از ا
ين روش‌ها، مطالعه‌ي زمين شيميايي ناحيه‌اي است که در آن عناصر فلزي به خاک‌ها، رودها و آب زيرزميني وارد مي‌شود. هدف از اين گونه مطالعات، جمع آوري اطلاعاتي در مورد غلظت زمينه‌ي فلزات و نواحي با غلظت‌هاي بالا و بي‌هنجار فلز است. با نمونه برداري از انواع مختلف مواد مي‌توان منشأ فلزات موجود در منطقه را تعيين نمود (نلسون ايباي، 1390).
خاک‌ها به عنوان بخشي از اکوسيستم زميني نقش اکولوژيکي قابل توجهي را در چرخه‌ي عناصر ايفا مي‌نمايند. مقدار فلزات سنگين خاک تحت تأثير چندين فاکتور مي‌باشد که عبارت از ترکيب شيميايي و کاني شناسي سنگ مادر، مقدار مواد ارگانيک، توزيع سايز ذرات، افق‌هاي خاک، سن، سيستم زهکشي، زندگي گياهي، دخالت‌هاي انسان و ورود آئروسول‌ها به خاک است (Gnandi et al., 2002).
1 – 1 – 4 چرخه‌ي طبيعي عناصر
زمين متشکل از چهار مخزن زمين کره (زمين جامد)، آب کره (رودها، درياچه‌ها، آب‌هاي زيرزميني و اقيانوس‌ها)، هواکره (پوشش گازي) و زيست کره (جانداران) مي‌باشد. برهم کنش ميان اين مخازن، انتقال و سرنوشت فلزات مختلف را تعيين مي‌کند. به استثناي شار کيهاني بسيار فرعي، منشأ همه‌ي فلزات زمين کره است. هوا کره، زيست کره و آب کره مخازن موقت فلزات به شمار مي‌آيند. از طريق فعاليت‌هاي آتشفشاني ذرات فلزي به صورت‌هاي غبار و گاز از زمين کره به هواکره وارد مي‌شوند. هوازدگي شيميايي و سيالات ماگمايي سبب ورود فلز به آب کره مي‌شود. براي بيش‌تر فلزات هواکره به عنوان يک مخزن بسيار کوتاه مدت عمل مي‌کند، زيرا اکسايش مهم‌ترين فرايند در هواکره است. فلزات در فواصل طولاني به شکل ذرات ريز يا هواويزهاي گازي انتقال مي‌يابند. فلزات در نهايت توسط بارش خشک و‌تر و يا تنفس از جو خارج مي‌شوند. گياهان و جانوران فلزات را از راه تنفس (به شکل گازي)، بلع (خوردن) و جذب عناصر در طي رشد گياه به دست مي‌آورند. فلزات توسط فساد مواد آلي، رسوب گذاري و دفع از زيست کره خارج مي‌شوند. سيالات ماگمايي و هوازدگي، دفع توسط گياهان و جانوران و بارش خشک و ‌تر از فرايندهاي انتقال فلز به آب کره مي‌باشند. pH، پتانسيل اکسايش-کاهش، و حضور جذب کننده‌هايي چون کاني‌هاي رسي و اکسي هيدروکسيدها انتقال و زمان ماندگاري فلزات در آب کره را کنترل مي‌کنند (نلسون ايباي، 1390).
1 – 1 – 5 چرخه‌هاي انسانزاد
فعاليت‌هايي همچون کشاورزي و يا ساخت جاده‌ها، به هم ريختگي سطح و تحرک فلز را در پي دارند. معدن کاري فلزات سبب خروج آن‌ها از سنگ کره مي‌شود. بهسازي زمين و دفع پسماند باعث بازگرداندن فلزات به زمين کره و آب کره مي‌شوند. ورود انسانزاد فلزات به هواکره از طريق سوزاندن سوخت‌هاي فسيلي و برخي فعاليت‌هاي ديگر امکان پذير است. فلزات موجود در هواکره از طريق تنفس و بلع وارد بدن انسان مي‌شوند که اگر از حد مجاز افزايش يابد سبب ايجاد خطراتي براي

دیدگاهتان را بنویسید