ارزیابی کروم افیولیت‎ ها و آبهای زیرزمینی و پتانسیل آلایندگی زیست ‎محیطی آن در جنوب شرقی بیرجند

زمین شناسی اقتصادی

مقاله 6، دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 7، آذر 1391، صفحه 335-350   

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/econg.v4i2.16500

نویسندگان

زهرا خالدی^* ؛ حسین محمدزاده

فردوسی مشهد

چکیده

وجود کروم (VI) در آبهای زیرزمینی به شرایط Eh و pH آب بستگی داشته و ترکیبات آن اغلب محلول و در محیطهای اکسیدکننده سمیت و تحرک بیشتری دارند. در این مقاله، ضمن بررسی تمرکز کروم در واحدهای افیولیتی جنوب شرقی بیرجند، غلظت آن در رسوبات و منابع آب زیرزمینی و همچنین پتانسیل آلایندگی زیست‎محیطی آن مورد برسی قرار گرفته است. بدین منظور، 17 نمونه آب (2 نمونه آب باران و 15 نمونه آب زیرزمینی) و 8 نمونه رسوب از رسوبات منطقه، نمونه برداری شده است. غلظت کاتیون‎ها (کاتیون‎های اصلی و کروم) و غلظت آنیون‎های نمونه های آب به ترتیب توسط دستگاههای ICP-AES و IC در آزمایشگاه هیدروژئوشیمی دانشگاه اوتاوا-کانادا، غلظت کروم نمونه های رسوب از روی نتایج آنالیز XRF و غلظت فازهای حاصل از عصاره‎گیری متوالی (SSE) کروم با استفاده از دستگاه جذب اتمی (AA) در آزمایشگاه ژئوشیمی دانشگاه فردوسی تعیین شده است. میانگین غلظت کروم در رسوبات و در منابع آب به ترتیب ppm 627 و ppm 026/0 است و با توجه به pH رسوبات و Eh-pH منابع آب، کروم موجود در منابع آب منطقه از نوع کروم (VI) می‎باشد. همچنین نتایج عصاره‎گیری متوالی، نشان می‎دهد که بیشترین مقدار کروم به بترتیب در فازهای مواد ماندگار، متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، متصل به کربنات، مواد آلی، تبادل پذیر و محلول است. بررسی هیدروژئوشیمی منابع آب زیرزمینی، نشان می‎دهد که میانگین غلظت TDS, EC و pH به ترتیب 509 میلی‎گرم بر لیتر، µS/cm1045 و 1/8 می‎باشد و غلظت یونهای -Mg2+, Na+, Cl و SO42- در برخی منابع آب بیشتر از حد مطلوب WHO و استاندارد 1053 ملی ایران است. با توجه به تقسیم بندی ,WQI 20% منابع آب دارای کیفیت بسیار عالی، 60% دارای کیفیت خوب و 20% دارای کیفیت ضعیف هستند.

کلیدواژه‌ها

افیولیت؛ کروم؛ رسوب؛ ‎عصاره ‎گیری متوالی؛ عامل‎ تحرک؛ آب‎ زیرزمینی؛ WQI؛ بیرجند

مراجع

[1] Guertin J., Jacobs J., Avakian C. ," Cr (VI) handbook, Written by Independent Environmental Technical Evaluation Group", (IETEG), CRC press, (2005).

[2] Fendorf S. E., "Surface reactions of chromium in soils and waters", Geoderma, 67(1995) 55-71.

[3] Alexander E. B., "Morphology, fertility and classification of productive soils on serpentinized peridotites in California", Geoderma, 41(1988) 337-351.

[4] Nagy L., Proctor J., "Plant growth and reproduction on a toxic alpine ultramafic soil: adaptation to nutrient limitation", New Phytol, 137(1997) 267-274.

[5] Oze J. C., "Chromium geochemistry of serpentinite and serpentin soils", Deparment of Geology and Environmental Sciences and the Committee on Graduate Studies of Stanford University(2003).

[6] Steinpress M. G., "Hexavalent Chromium in Groundwater: Natural Occurrences Versus the Erin Brockovich Effect", Groundwater Resources Association of California, (2001).

[7] Fantoni D., Bronzzo G., Canepa M., Cipoli F., Marini L., Ottonello G., Zuccolini N. V., "Natural Hexavalent Chromium in ground water interacting with ophiolittic rocks", Environmental Geology, (2002) 871-882.

[8] Tessier A., Campbell P. G. C., Bisson M., "Sequential extraction for the separation of particulate trace metals", Analytical Chemistry, 51(1979) 844-851.

[9] فرقانی‎تهرانی گ.، "عوامل مؤثر بر گونه‎سازی فلزات سنگین در رسوبات بستر محیطهای آبگین(مطالعه‎ موردی)"، هفتمین کنفرانس زمین‎شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه صنعتی شاهرود (1390). ص326

[10] Sauve S., Hendershot W., Allen H. E., "Solid-Solution partitioning of metals in contaminated soils: dependence on pH, total metal burden, and organic matter", Environmental Science and Technology, 34(7) (2000) 1125-1131.

[11] "گزارش تمدید ممنوعیت محدوده‎ مطالعاتی بیرجند"، شرکت آب منطقه‎ای خراسان جنوبی، (1387). ص3-4.

[12] افتخارنژاد ج.، اوهانیان ت.، طاوسیان ش.، "نقشه‎ زمین‎شناسی بیرجند 1:100،000"، سازمان زمین‎شناسی کشور، تهران-ایران (1366).

[13] کاردان مقدم ح.، رحیم زاده ز.، ساداتی پور س. ع.، معزی‎فر ز.، "بررسی آلاینده‎های زیست محیطی غیر صنعتی بر روی آبهای زیرزمینی دشت بیرجند"، چهارمین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران (1389)، ] لوح فشرده.[

[14] Method 9045D, "Soil And Waste pH", (2004).

[15] Yong R. N., Phadungchewit Y.," pH influence on selectinity and retention of heavy metals in some clay soil", Geotech, 30(1993) 821-833.

[16] Kabala C., Singh B. R., "Fractionation and Mobility of Copper, lead, and zinc in Soil Profile in the vicinity of a Copper Smelter", Journal Environmental Quality, 30(2001) 485-495.

[17] Bower C. A., Reitmeir R. F., Fireman M., "Exchangeable cation analysis of saline and alkali soils", Soil Science, 73(1952) 251-261.

[18] Leoppert R. H., Suarez G. L., "Carbonates and Gypsum, (1996). In: Sparks D.L., Methods of

Soil Analysis. Part 3, Chemical Methods", Madison, Wisconsin, USA(1996).

[19] Walkley A., Black I. A., "An examination of the Degtareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method", Soil Science, 37(1934) 29–38.

[20] Bouyoucos G. J., "Hydrometer method improved for making particle size analysis of soils", Agron. 56(1962) 464-465.

[21] World Health organization(WHO)," Guidelines for Drinking-water Quality", 4rd ed (2011).

[22] صداقت م.، "زمین و منابع آب (آبهای زیرزمینی)"، انتشارات دانشگاه پیام نور (1372).

[23] استاندارد ملی ایران (1053)، آب آشامیدنی- ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی. ویرایش 5 (1388). ص 1-18.

[24]Han G., Liu C. Q., "Water geochemistry controlled by carbonate dissolution: a study of the river waters draining karst-dominated terrain, Guizhou Province, China", Chemical Geology, 204 (2004)1 – 21

[25] Kumar A., Dua A., "Water quality index for assessment of water quality of river Ravi at Madhopur(India)". Journal of Environmental Science, 8(1) (2009) 49-57.

[26] Ramakrishniah C. R., Sadashivaiah C., Ranganna C., "Assessment of Water Quality Index for the Groundwater in Tumkur Taluk, Karnataka State, India", Journal of Chemistry, 6(2) (2009) 523-530.

[27] باریک‎بین ب.، "بررسی وضعیت کیفی و کمی کروم در منابع آب آشامیدنی شهر بیرجند و ارائه‎ راه حل مناسب حذف آن" (پایان نامه‎ کارشناسی ارشد) دانشگاه تربیت مدرس (1376). ص 90-100.

[28] محمدزاده ح.، صادقی ع.، "بررسی Cr+6 و هیدروشیمی آبهای زیرزمینی دشت علی آباد بیرجند"، هفتمین همایش علوم دارویی ایران، مشهد (1379) ص236.

[29] Khaledi Z., Mohammadzadeh H., "Investigation of Cr+6 and its health issues in Ali_Abad plain, southeastern part of Birjand_Iran", The first international symposium on medical geology, Tehran_Iran (2010) 229.

[30] موسوی س. م.، دهرآزما ب.، زرین‎کوب م. ح.، "بررسی آلودگی عناصر Cr, B, As و Pb در منابع آب زیرزمینی جنوب دشت بیرجند"، هفتمین کنفرانس زمین‎شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه صنعتی شاهرود (1390). ص293.

[31] Bartlett R. J., Kimble J. M., "Behavior of chromium in soils, I. Trivalent forms, II. Hexavalent forms", Journal of Environment Quaity. 5(1976) 379–386.

[32] Rai D., Zachara J. M., Eary L. E., Ainsworth C. C., Amonette J. E., Cowan C. E., Szelmeczka R. W., Resch C. T., Schmidt R. L., Girvin D. C., Smith S. C., "Chromium reactions in geological materials", Interim Report, Electric Power Research Institute (EPRI), EA-5741, (1988).

[33] Korte N. E., Skopp J., Fuller W. H., Niebla E. E., Aleshii B. A., "Trace element movement in soils: influence of soil physical and chemical properties", Soil Science, 122(1976) 350–359.

[34] Owor M., Hartwig T., Muwanga A., Zachmann D., Pohl W., "Impact of tailings from the Kilembe copper mining district on Lake George", Environmental Geology, 51(2006) 1065-1075.

[35] Forstner U., Wittmann G. T. W., "Metal pollution in the aquatic environment", Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, (1983) 247-269.

[36] Horsfall M., Spiff A.,"Speciation and bioavailability of heavy metals in sediment of Diobu River, Port Harcourt, Nigeria. Europ”, Journal Science Research, 6(3) (2005) 20-36.

[37] Schwarzenbach R. P, Gschwend P. M. Imboden D. M., (1993) "Environ. Org. Chem. John Wiley and Sons", Inc., New York. 259-261.

[38] Kestern M., Forstner U., "Speciation of trace elements in sediments (1989), In: Osakwe S.A., Chemical speciation and mobility of some heavy metals in soils around Automobile Waste Dumpsits in Northen part of Niger Delta, South Central Nigeria", Journal Applied Science Environ. 14(4) (2010) 123-130.

[39] Ahumada I., Mendoza J., Ascar L., "Sequential extraction in soils irrigated with waste water", Soil Science and Plant Analyss, 30 (1999) 1057-1519.

[40] Ma L. Q., Rao N., "Chemical fractionation of cadmium, copper, nickel and zinc in contaminated soils” , Journal Environmental Quality, 26(1997) 259-264.

[41] Garnier J., Quantin C., Guimaraes E., Becquer T., "Can chromite weathering be a source of Cr in soils", Mineral. Mag, 72(2008) 49–53.

[42] Oze C., Bird D. K., Fendorf S., "Genesis of hexavalent chromium from natural sources in soi land groundwater", Proc. Natl. Acad. Sci. 104 (2007) 6544–6549.

[43] Amacher M, Baker D. "Redox reactions involving chromium, plutonium, and manganese in soils", Final Report. DE-ASO8-77DPO4515. Inst. For Res. on Land and Water Resources, Penn. State University, (1982). In: Fendorf S.E., Zasoski R.J., “Chromium (III) oxidation by δ-MnO2. Journal Environmental Science & Technology, 26(1) (1992) 79-85.

[44] ATSDR, "Toxicological Profile for Chromium, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service", (2008).

[45] "گزارش محرمانه بیماریها در منطقه بیرجند"، دانشگاه علوم پزشکی بیرجند (1388).