بررسی آلودگی خاک های دشت شازند به عناصر سنگین و تهیه نقشه آلودگی خاک ها به روش کریجینگ شاخص

سابقه و هدف: امروزه آلودگی فلزات سنگین به طور گسترده ای بر روی کره زمین گسترش یافته است و باعث ایجاد آشفتگی محیط زیست و خطرات جدی برای سلامتی انسان شده است. به طور کلی علت اصلی این مسئله سرعت سریع شهرنشینی، تغییرات کاربری اراضی و صنعتی سازی خصوصا در کشورهای در حال توسعه با جمعیت بسیار بالا است. هدف این مطالعه ارزیابی کریجینگ شاخص و منشا آلودگی فلزات سنگین در خاک سطحی اراضی کشاورزی دشت شازند واقع در استان مرکزی بود.مواد و روش ها: منطقه مورد مطالعه بخشی از اراضی اطراف مجموعه صنایع در دشت شازند می باشد. نمونه خاک های سطحی (۲۳۰ نمونه) از عمق صفر تا ۱۵ سانتی متری خاک در سال ۱۳۹۸ بر اساس الگوی تصادفی طبقه بندی شده جمع آوری شد. غلظت کل (شبه کل) فلزات آرسنیک، روی، سرب،کادمیم، مس و نیکل اندازه گیری شد.. از تخمینگر کریجینگ شاخص که احتمال مقادیر متغیر که بالاتر از یک آستانه معلوم هستند را تعیین می کند، برای تهیه نقشه های خطر فلزات سنگین استفاده شد. سطح آلودگی خاک های منطقه با استفاده از شاخص زمین انباشتگی و فاکتور غنی شدگی اندازه گیری گردید. به منظور تعیین منشا احتمالی فلزات سنگین، تجزیه مولفه اصلی (PCA) در نرم افزار SPSS نسخه ۲۲ مورد استفاده قرار گرفت.یافته ها: میانگین غلظت آرسنیک، روی، سرب،کادمیم، مس و نیکل به ترتیب ۷۸/۱۵۱، ۰۴/۱۰۴، ۸۸/۳۷، ۱۷/۱، ۴۸/۱۳ و ۹۸/۹۲ میلی گرم بر کیلوگرم بود.. با مقایسه میانگین غلظت کل فلزات با میانگین خاک های جهانی مشاهده می شود که غلظت سرب ، کادمیم، آرسنیک، نیکل و روی به ترتیب ۴/۱، ۶/۲، ۱۸، ۵/۳ و ۷/۱ برابر بیشتر است، که نشان می دهد منطقه مورد مطالعه دارای سطح بالای آلودگی این فلزات است. حدود ۹۰ % و ۱۰۰ % نمونههای خاک به ترتیب برای کادمیم و آرسنیک غلظتی بیشتر از میانگین خاک های جهانی داشتند. بر اساس تجزیه مولفه اصلی سه مولفه، ۸۱ درصد از کل واریانس را به خود اختصاص دادند. نتایج تجزیه مولفه اصلی نشان داد که مولفه اول (سرب روی) به علت مقدار بالای بار عاملی چرخش یافته این فلزات میتواند به عنوان مولفه آنتروپوژنیکی تعریف شود. میانگین غلظت این فلزات بیشتر از مقادیر زمینه است منشا این فلزات ممکن است از ضایعات، باطلهها و زهکشی اسید معدن سرب و روی عمارت باشد. مولفه دوم (نیکل و مس) میتواند به عنوان مولفه زمینشناسی بیان شود. این فلزات احتمالا از منابع زمینشناسی منشا میگیرند. مولفه سوم شامل آرسنیک است. آرسنیک در خاک ممکن است ناشی از فعالیتهای انسانی شامل خروج گازهای صنعتی (پالایشگاه، پتروشیمی و نیروگاه)، معدن کاری، و تعلیق مجدد غبارات اتمسفری باشد. با توجه به سطح گسترده زمینهای کشاورزی در منطقه مورد مطالعه، منشا کادمیم در منطقه نیز ممکن است ناشی از مصرف کودهای فسفر باشد. کریجینگ شاخص نشان داد که خطر زیاد آلودگی فلزات سنگین به صورت زیر است: آرسنیک> کادمیوم> نیکل> سرب> روی> مس. مقادیر فاکتور غنی شدگی محاسبه شده برای نمونه های خاک از بدون غنی شدگی تا غنی شدگی قابل توجه متغیر بود. میانگین شاخص زمین انباشتگی برای سرب، کادمیم، مس، نیکل، روی و آرسنیک به ترتیب ۳۷/۰، ۵۹/۱، ۵۳/۲-، ۴۸/۰-، ۶۳/۰- و ۹/۲ به دست آمد.تیجه گیری: نتایج تجزیه مولفه اصلی نشان داد که منشا سرب، روی، آرسنیک و کادمیم ممکن است ناشی از فعالیت های انسانی باشد، درحالی که منشا مس و نیکل عمدتا در ارتباط با منابع زمین شناسی است. نقشه های خطر نیز نشان داد که منطقه مورد مطالعه دارای خطر زیاد آلودگی فلزات سنگین است. نتایج فاکتور غنی شدگی نشان داد که مس، نیکل و روی دارای بدون غنی شدگی تا غنی شدن کم، سرب دارای غنی شدگی متوسط و کادمیم و آرسنیک غنی شدگی قابل توجهی دارند. ارزیابی شاخص زمین انباشتگی نشان داد که مس، نیکل و روی دارای (سطح غیرآلوده)، سرب (غیرآلوده تا آلودگی متوسط) ، کادمیم (آلودگی متوسط) و آرسنیک ( آلودگی متوسط تا شدید) بودند.

کلیدواژه ها:

کریجینگ شاخص ، تجزیه مولفه اصلی ، آنتروپوژنیکی ، نقشه های خطر