بررسی تغییرات مکانی غلظت آلاینده‌های سرب و کادمیم در خاک سطحی بخش‌هایی از ایران مرکزی (مطالعه موردی: دشت قم)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 4، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 38، مرداد 1400، صفحه 59-78   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2021.68492.1015

نویسندگان

سمیه صدر^{* 1}؛ زهرا موحدی راد²

¹استادیار گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، کرمان، ایران

²مربی گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، کرمان، ایران

چکیده

آلودگی‌های زیست‌محیطی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر تخریب و تنزل کیفیت اجزای بیوسفر محسوب شده و در این میان فلزات سنگین به دلیل سمیت، تجزیه‌پذیری و تحرک کم در خاک و تجمع زیستی در گیاهان موردتوجه هستند. این پژوهش با هدف تهیه نقشه پراکنش سرب و کادمیم خاک‌های سطحی بخش‌هایی از استان قم به مرکزیت شهر قم، با کاربری‌های متفاوت کشاورزی، شهری و صنعتی بایر در دو شکل کل و قابل جذب انجام گرفته است. توزیع مکانی این عناصر در خاک‌های سطحی با کاربری‌های متفاوت به وسعت 1054 کیلومترمربع بررسی شد. نمونه‌برداری در 209 نقطه با شبکه‌بندی منطقه مطالعاتی انجام و مقدار کل و قابل جذب سرب و کادمیم با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین شد. واریوگرام‌های همه جهته عناصر مذکور توسط نرم‌افزار Variowin ترسیم گردید. به دلیل عدم دستیابی به ساختار مناسب تغییر‌نما در مورد کادمیم، کریجینگ و تهیه نقشه در مورد آن صورت نگرفت. میانیابی به روش کریجینگ نقطه‌ای و با نرم‌افزار WinGslib صورت گرفت. به‌منظور تعیین دقت تخمین‌های انجام شده از MEE، MSEE استفاده گردید. دامنه تغییرات سرب کل با حداقل 6/9 و حداکثر 4/123 میلی‌گرم بر کیلوگرم، مقدار 8/113 گزارش می‌گردد. در این مطالعه حداقل و حداکثر غلظت کادمیوم کل به ترتیب 2/0 و 5/5 بوده است. میانگین غلظت سرب قابل جذب در منطقه مطالعاتی 1/4 میلی‌گرم بر کیلوگرم با حداقل 5/0 و حداکثر 8/34 میلی‌گرم بر کیلوگرم است. بر اساس نقشه‌های پراکنش سرب به نظر می‌رسد عامل مؤثر بر روند افزایشی این عنصر، نوع کاربری ‌باشد. اراضی با کاربری شهری و صنعتی بیشترین مقدار سرب کل و قابل جذب را دارا بودند که نشان از پتانسیل بالای منطقه برای آلودگی است. لذا لازم است اقدامات مدیریتی لازم جهت جلوگیری از بروز حوادث مخرب زیست‌محیطی انجام گیرد.

کلیدواژه‌ها

کریجینگ؛ WinGslib؛ عناصر سنگین؛ استان قم

مراجع

بقائی، امیرحسین؛ دلیری، امیر؛ 1398. تجزیه‌وتحلیل زمین آماری پراکنش سرب و کادمیوم خاک با استفاده از شاخص‌های زیست‌محیطی در منطقه جنوب غرب اصفهان در سال 1396. مهندسی بهداشت محیط. شماره 6(3). 239-250.

خالدان، شقایق؛ تقوی، لعبت؛ پیکان پورفرد، پروانه؛ 1396. بررسی تغییرات مکانی پراکنش سرب و کادمیوم با استفاده از تکنیک‌های زمین‌آمار و GIS (مطالعه موردی: اراضی اطراف مجتمع فولاد مبارکه)، فصلنامه سلامت و محیط‌زیست، شماره 10(2). 151-164.

دادگر، مریم؛ محمد علیها، مسعود؛ زندی اصفهان، احسان؛ 1394. تجزیه‌وتحلیل زمین آماری غلظت آهن و روی در اراضی مرتعی و زراعی مطالعه موردی منطقه آبسرد شهر دماوند، تحقیقات مرتع و بیابان ایران. شماره 22(3). 454-447.

رحیمی، قاسم؛ چرخ آبی، امین؛ 1393. توزیع مکانی کادمیوم در شالیزارهای جنوب غربی اصفهان با استفاده از زمین‌آمار و GIS، آب‌وخاک. شماره 28(4)، 754-765.

رستگار، ایوب؛ جنیدی جعفری، احمد؛ فرزاد کیا، مهدی؛ رضائی کلانتری، روشنک؛ آبادی، احدالله؛ قلیزاده، عبدالمجید؛ 1391. بررسی تأثیر کمپوست مواد زائد شهری بر میزان نشت و جذب فلزات سنگین از خاک شنی رسی لومی. مجله دانشگاه علوم پزشکی سبزوار، شماره 19(3)، 277-286.

سازمان حفاظت محیط‌زیست، معاونت محیط‌زیست انسانی، دفتر آب‌وخاک. استانداردهای کیفیت منابع خاک و راهنماهای آن.

سیفی، یونس؛ میرزایی، روح‌الله؛ 1396. مقایسه روش‌های درون‌یابی مکانی جهت پهنه‌بندی غلظت فلزات سنگین در خاک سطحی شهرستان آران و بیدگل. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. شماره 18(1)، 131-147.

صادق، نرگس؛ رضایی، محمدرضا؛ صیادی اناری، محمدحسین؛ 1398. ارزیابی آلودگی به فلزات سنگین سرب، کروم و کادمیوم تحت تأثیر نوع کاربری در خاک و گیاه زعفران (مطالعه موردی: فردوس). پژوهش‌های زعفران. شماره 7(1)، 1-12.

صدر، سمیه؛ افیونی، مجید؛ 1396. بررسی توزیع وانادیوم در اراضی با کاربری‌های کشاورزی و صنعتی در استان اصفهان. محیط‌شناسی. شماره 43(2)، 207-218.

عبداللهی، سمانه؛ دلاور، محمد امیر؛ شکاری، پرویز؛ 1391. پهنه‌بندی توزیع مکانی سرب، روی و کادمیم و ارزیابی آلودگی خاک‌های منطقه انگوران، استان زنجان، آب‌وخاک، شماره 26(6)، 1410-1420.

عموئی، عبدالایمان؛ محوی، امیرحسین؛ ندافی، کاظم؛ 1390. مقایسه میزان سرب، کادمیوم و روی در خاک مناطق صنعتی، کشاورزی و بزرگراه آمل و بابل (1387). دانشگاه علوم پزشکی بابل، شماره 14(1)، 77-82.

فیض نیا، سادات؛ مختاری، احمدرضا؛ جعفری، محمد؛ قانعی، محمدجواد؛ خداییان، زیبا؛ 1398. بررسی پراکنش سرب و شاخص‌های زیست‌محیطی آن در خاک‌های مجاور معدن سرب و روی کوشک – بافق، مرتع و آبخیزداری، شماره 72(2)، 517-526.

محمدی، جهانگرد؛ 1385. پدومتری (آمار مکانی). جلددوم. انتشارات پلک.

محمدی، صدیقه؛ 1397. تحلیل توزیع مکانی فلزات سنگین مس، روی و آرسنیک در خاک اطراف کارخانه ذوب مس خاتون‌آباد شهربابک. تحقیقات کاربردی خاک. شماره 6(4)، 84-96.

ملکی، صدیقه؛ خرمالی، فرهاد؛ کریمی، علیرضا؛ 1393. ﺗﻬﯿﻪ ﻧﻘﺸﻪ ﮐﺮﺑﻦ آﻟﯽ ﺧﺎک ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﺗﻮﭘﻮﮔﺮاﻓﯽ و زمین‌آمار در ﺑﺨﺸﯽ از ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺗﻮﺷﻦ، اﺳﺘﺎن ﮔﻠﺴﺘﺎن. پژوهش‌های آب و خاک (علوم خاک و آب). شماره 28(2). 459-468.

 

Ajoyi A, Kamson F., 1983. Determination of lead in roadside in Logos city by atomic absorption spectrophotometry. Environment International 9: 397-400

Alloway BJ, 1990 Heavy Metals in Soils Blackie and Son, Ltd Glasgow and London.

Behera SK, Shukla AK., 2015. Spatial distribution of surface soil acidity, electrical Conductivity, soil organic carbon content and exchangeable Potassium, calcium and Magnesium in some cropped acid Soils of India. Land Degradation & Development 26: 71–79

BenAchiba W, Lakhdara A , Gabtenib N, Du Laingc G, Verlooc M, Boeckxd P, Van Cleemputd P, Jedidi N, Gallali, T., 2010. Accumulation and fractionation of trace metals in a Tunisian calcareous soil amended with farmyard manure and municipal solid waste compost. Journal of Hazardous Materials 176: 99-108

Bhunia GS, Shit PK, Chattopadhyay R., 2018. Assessment of spatial variability of soil properties using geostatistical approach of lateritic soil (West Bengal, India). Annals of Agrarian Science 16(4):436-443

Cao S, Lu A, Wang J, Huo L., 2017. Modeling and mapping of cadmium in soils based on qualitative and quantitative auxiliary variables in a cadmium contaminated area. Science of the Total Environment 580: 430-439

Cortés JL, Bautista F, Delgado C, Quintana P, Aguilar D, Garcia A, Figueroa C, Gogichaishvili A., 2017. Spatial distribution of heavy metals in urban dust from Ensenada, Baja California, Mexico. The Revista Chapingo Serie Horticultura 23(1): 235-248

Engelhart M, Kruger M, Kopp J, Dichtl N., 2000. Effect of disintegration on an aerobic degradation of sewage excess sludge in downflow stationary fixed film digesters. Water Science and Technology 41: 171–179

FOEFL (Swiss Federal Office of Environment, Forest and Landscape) 1998. Commentary on the ordinance relating to pollutants in soils (VBBO of July 1, 1998) Bern

Hagner M, Romantschuk M, Penttinen OP, Egfors A, Marchand C, Augustsson A., 2018. Assessing toxicity of metal contaminated soil from glassworks sites with a bat-tery of biotests. Science of the Total Environment 613–614, 30-38

Jancev S, Bogoevski S, Bliznakovska B., 2010. Results of the Preliminary Regional Eco Geochemical Mapping of the Agricultural Soil Samples from the Skopje City Area. Journal of Environmental Protection and Ecology 11(3): 854-865

Johnson LE, Bishop TFA, Birch GF. 2017. Modelling drivers and distribution of lead and zinc concentrations in soils of an urban catchment (Sydney estuary, Australia). Science of the Total Environment 598, 168-178

Kabata-pendias A, Pendias H. 1992. Elements of group II In: Trace elements in soils and plants 2nd Edition, CRC Press, Boca Raton, Ann Arbor London.

Kabata-pendias A., 2010. Trace elements in soils and plants Fourth Edition CRC press Talor and francis Group, LLC.

Karlen DL, Wienhold BJ, Kang S, Zobeck TM, Andrews SS., 2011. Indices for soil management decisions. Soil Management: Building a Stable Base for Agriculture 39-50

Khairy M, barakat A, mostafa A, wade T., 2011. Multielement determination by flame atomic absorption of road dust samples in delta region Egypt. microchemical journal 97: 234-242

Lasat MM, 2002. Phytoextraction of toxic metals: A review of biological mechanisms. Journal of Environmental Quality 31(1): 109-120.

Lindsay WL, Norvell WA., 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Science Society of America Journal 42: 421-428

Lv J, Yu Y., 2018. Source identification and spatial distribution of metals in soils in a typical area of the lower Yellow River eastern China. Environmental Science and Pollution Research 25, 21106-21117

Meng Y, Cave M, Zhang C., 2020. Identifying geogenic and anthropogenic controls on different spatial distribution patterns of aluminum, calcium and lead in urban topsoil of Greater London. Authority area. Chemosphere 238: 124541

Merrington G, Oliver I, Smernik RJ, McLaughlin MJ., 2003. The influence of sewage sludge properties on sludge-borne metal availability. Advances in Environmental Research 8: 21-36

Mombo S, Foucault Y, Deola F, Gaillard I, Goix S, Shahid M, Schreck E, Pierart A, Dumat C., 2015. Management of human health risk in the context of kitchen gardens polluted by lead and cadmium near a lead recycling company. Journal of Soils and Sediments 16(4), 1214-1224

Morton-Bermea O, Hernadez Alvarez E , Gaso I, Seqovia N., 2002. Heavy metal concentrations in surface soils from Mexico City. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 68(3):383-388

Muchuweti M, Birkett JW, Chinyanga E, Zvauya R., 2006. Heavy metal content of vegetables irrigated with mixtures of wastewater and sewage sludge in Zimbabwe: Implications for human health, Agriculture. Ecosystems and Environment 112:41-48

Muñoz-Nájera MA, Tapia-Silva FO, Barrera-Escorcia G, Ramírez-Romero P., 2020. Statistical and geostatistical spatial and temporal variability of physico-chemical parameters, nutrients, and contaminants in the Tenango Dam, Puebla, Mexico. Journal of Geochemical Exploration 209: 106435

Naidu R, Kookana RS, Sumner ME, Harter RD, Tiller KG., 1997. Cadmium sorption and transport in variable charge soils: a review. Journal of Environmental Quality 26: 602-607

Pais IJ, Benton Jones J., 1997. The handbook of Trace Element Publishing by: Luice St Press Boc a Raton Florida USEPA 2162-2168

Skrbic B, Mladenovic N., 2010. Chemometric interpretation of Heavy Metal Patterns in Soils.Worldwide Chemosphere 80: 1360-1369

Wang Y, Duan X, Wang L., 2020. Spatial distribution and source analysis of heavy metals in soils influenced by industrial enterprise distribution: Case study in Jiangsu Province. Science of the Total Environment 710:134953

Zhen J, Pei T, Xie S., 2019. Kriging methods with auxiliary nighttime lights data to detect potentially toxic metals concentrations in soil. Science of the Total Environment 659:363-371