فصل اول: کلیاتdownload-thesis.com/.../2016/06/download-thesis.com … · Web viewHeavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of

دانلود متن کامل درdownload-thesis.com

دانشگاه بیرجنددانشکده 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:………………

1392زمستان

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

توان به فلزات سنگین که به واسطه مهمترین آالینده های خاک می طبیعت غیر قابل تجزیه، سمیت زیاد، اثرات تجمعی در

کرد. اين تحقيق با هدف بررسي ميزان غلظت اشاره دارند، خاک های سطحی شهر سبزوار در عمق ها و فصول فلزات سنگين در خاک

مختلف با استفاده از تکنیک هاي سيستم اطالعات جغرافيايي و زمين آمارب

http://download-thesis.com/


-60 ، 20-40 ، 0-20انجام گرفت. نمونه ها از سه عمق مختلف خاک ) سانتي متري) و در چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان40

جمع آوری و غلظت نيکل، کروم، منگنز، روی، مس و سرب و نیز1391 شد. نتایج گيري ه انداز آنها بافت و آلي ماده ، pH شامل خصوصيات خاک

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

( < نیکل)36/96( < منگنز )87/109( <سرب)56/176عناصر کروم ) ( بود. عناصر سنگین سرب، 17/29( < مس)40/36( <روی)79/77

های پاییز بیشترین میانگین غلظت را نیکل، کروم، سرب، منگنز در فصل.نسبت به دیگر فصول دارا بودند.) پاییز< زمستان< بهار<تابستان(

( و نیکل، منگنز717/0نتایج آزمون همبستگی نشان داد که بین منگنز) ( همبستگی قوی در سطح573/0(، روی و نیکل )571/0وسرب)

درصد وجود دارد. نتایج حاصل از آنالیز خوشه ای نشان داد99اطمینان سانتی متری ( ایستگاه های شهربازی و بعثت در یک20-40که در عمق)

گروه با بیشترین همبستگی قرار دارند. کمترین همبستگی برای ایستگاه همانطور که مشاهدهشماره توحید شهر است. بر اساس فاكتورآلودگی

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 مطالب1.....................................................................فصل اول: کلیات

ت



1........................................................................- مقدمه1-12.......................................................- اهداف تحقيق:1-1-12....................................................- فرضيات تحقيق:1-1-23.....................................................- سؤاالت تحقيق:1-1-3

3......................................................محیط زیست آلودگی -1-24............................................- آلودگی محیط زیست شهری1-34.................................................................- اهمیت خاک1-45.......................................................- شیمی عمومی خاک1-56.......................................................- فازهای مختلف خاک1-6

6........................................................- فاز جامد خاک1-6-17......................................................- فاز محلول خاک1-6-2

7.................................................................- آلودگی خاک1-78...............................................- تخریب شیمیایی خاک1-7-18.........................................- طبقه بندی عناصر در خاک1-7-2

10.............................................................- فلزات سنگين1-811.................................................................- سرب1-8-112.................................................................- کروم1-8-213..................................................................- مس1-8-314...................................................................- روی1-8-415..................................................................- نیکل1-8-516.................................................................- منگنز1-8-6

17......................- منشاء تجمع و آلودگي زيستي فلزات سنگين1-917................................. آلودگي ناشي از منابع طبيعي -1-9-117..................................- آلودگي ناشي از منابع انسانی1-9-220..............................- آلودگي ناشي از فعاليتهاي شهري1-9-321..........................- آلودگي ناشي از فعاليتهاي كشاورزي1-9-421....................................- آلودگی ناشی از دفع پسماند1-9-5

22.........- فاكتورهاي تأثيرپذير ناشي از آاليندگی عناصر سنگین1-1023...............محيطي زيست فاكتورهاي پذیری تاثیر شدت -1-10-1

23...........خاک بر سنگین فلزات محيطي زيست اثرات ارزيابي -1-11 - مقادير استاندارد پيشنهادی عناصر سنگین از سوي سازمانها و1-12

24................................................................محققان مختلف:24.................- حد مجاز سرب با توجه به مرجع استاندارد1-12-1

ث



24................- حد مجاز کروم با توجه به مرجع استاندارد1-12-225..................- حد مجاز مس با توجه به مرجع استاندارد1-12-325..................- حد مجاز روی با توجه به مرجع استاندارد1-12-425..................- حد مجاز نيکل با توجه به مرجع استاندارد1-12-525.................- حد مجاز منگنز با توجه به مرجع استاندارد1-12-6

25.....................................- پیشینه تحقیق در ایران و جهان1-1325.............................- مطالعات صورت گرفته در ایران1-13-127............................- مطالعات صورت گرفته در جهان1-13-2

32.......................................................فصل دوم: مواد و روش ها32......................................................................- مقدمه2-132...............................................- روش گردآوري اطالعات2-232.......- بازديد ميداني و داليل انتخاب ايستگاه هاي نمونه برداری2-333..................................................... منطقه مورد مطالعه2-434........................................................- مدت انجام پروژه2-535..............................................................برداري نمونه -2-6

35...........................................- تجهیزات نمونه برداری2-6-137...................................................نمونه قطعه شکل 2-6-237.................................................- سطح گمانه نمونه2-6-3

38....................................پروژه برداری نمونه عملیات انجام -2-739.......................کمک استوانه پلی اتیلن نمونه برداری به2-7-1 نمونه برداری توسط دست و ابزارهایی بجز استوانه پلی2-7-2

40............................................................................اتیلن42........................ -آماده سازی نمونه ها برای آزمایشگاه2-7-3

45....................................- ارزيابي خاك منطقه مورد مطالعه2-845.......................(Igeoتعيين شاخص تجمع زميني مولر)- 2-8-146......................................................- فاکتور آلودگی2-8-247...................................جامع فاكتور آلودگی شاخص- 2-8-3

48...........................- پردازش داده ها و تجزيه و تحليل آماري2-949.........................................................فصل سوم: نتايج و بحث

49.....................................................................- مقدمه:3-154.......................- مقایسه غلظت عناصر در عمق های مختلف3-3

54........................0-20- مقایسه غلظت عناصر در عمق 3-3-155.......................20-40- مقایسه غلظت عناصر در عمق 3-3-2

ج



55........................40-60-مقایسه غلظت عناصر در عمق 3-3-357.- مقایسه میانگین غلظت عناصر بر حسب فصول مختلف سال3-4

- مقایسه غلظت میانگین عناصر )در فصول مختلف( در3-4-161..........................................ایستگاههای مختلف اندازه گیری

- تجزیه و تحلیل پارامترهای مورد بررسی در نمونه خاک منطقه بر3-561......................................................اساس ضریب همبستگی

- تفسیر ضریب همبستگی بین پارامترهای موجود در عمق3-5-120-0...........................................................................61

- تفسیر ضریب همبستگی بین پارامترهای موجود در عمق3-5-240-20.........................................................................63

- تفسیر ضریب همبستگی بین پارامترهای موجود در عمق3-5-360-40.........................................................................63

آناليز خوشه ای شاخص تشابه ميانگين ساالنه پارامترهاي بررسي- 3-665..............شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار

65..........0-20ای ایستگاه ها در عمق - تفسیر آنالیز خوشه3-6-120.66-40ای تفسیر شده ایستگاه ها در عمق - آنالیز خوشه3-6-240.66-60ای تفسیر شده ایستگاه ها در عمق - آنالیز خوشه3-6-3 ای میانگین غلظت عناصر در ایستگاه ها در - آنالیز خوشه3-6-468....................................................................0 -20عمق

ای میانگین غلظت عناصر در ایستگاه ها در - آنالیز خوشه3-6-568..................................................................20-40عمق ای میانگین غلظت عناصر در ایستگاه ها در - آنالیز خوشه3-6-669..................................................................40-60عمق

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

70............................................................................سبزوار - توصيف سطوح خطر فلزات سنگين بر اساس شاخص تجمع3-8

70..............................................................(Igeoزميني مولر) - توصيف سطوح خطر فلزات سنگين بر اساس شاخص جامع3-9

74....................................................................فاکتور آلودگی75.......................................فصل چهارم: نتيجه گیری و پیشنهادات

75........................................................- نتیجه گیری نهایی4-177.................................................................- پیشنهادات4-2

78...................................................................................منابع

ح



فهرست اشکال33.......................................( موقعیت مکانی ایستگاه ها1-2شکل )36.............................( وسیله نمونه برداری لوله پلی اتیلن2-2شکل)36...........( فرو بردن وسیله نمونه برداری پلی اتیلن در خاک3-2شکل)38................................( سطح مقطع گمانه نمونه برداری4-2شکل)39..........................................( محل نقاط نمونه برداری5-2)شکل.( خارج کردن نمونه ی بدست آمده از استوانه نمونه گیری6-2شکل) .4041.................................( مغزه گلی حاصل از نمونه گیری7-2شکل)41.......................................( نمونه برداری توسط دست8-2شکل)42.....................................................( توری راک-شیلد9-2شکل)43...............................................( ظروف نمونه گیری10-2شکل)

57......................................( غلظت عنصر کروم در بهار1-3شکل )58..................................( غلظت عنصر کروم درتابستان2-3شکل )59......................................( غلظت عنصر کروم در پاییز3-3شکل )60.................................( غلظت عنصر کروم در زمستان4-3شکل )

خ



فهرست نمودارها در ایستگاههای0-20( مقایسه غلظت عناصر در عمق 1-3نمودار )54................................................................................مختلف

در ایستگاههای20-40( مقایسه غلظت عناصر در عمق 2-3نمودار )55................................................................................مختلف

در ایستگاههای40-60( مقایسه غلظت عناصر در عمق 3-3نمودار )56................................................................................مختلف

( آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين ساالنه ایستگاه های4-3نمودار )66...0-20بررسي شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق

( آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين ساالنه ایستگاه های5-3نمودار )20.67-40بررسي شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق

( آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين ساالنه ایستگاه های6-3نمودار )40.67-60بررسي شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق

( آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين ساالنه پارامترهاي7-3نمودار) بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار در عمق

20-0..................................................................................68 ( آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين ساالنه پارامترهاي8-3نمودار)

بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار در عمق40-20................................................................................69

( آناليز خوشه اي شاخص تشابه ميانگين ساالنه پارامترهاي9-3نمودار) بررسي شده نمونه خاک در ايستگاه های مطالعاتی شهرستان سبزوار در

70........................................................................40-60عمق د



فهرست جداول - فلزات در محیطهای شهری و اطراف آنها )کرباسی و بیاتی،1-1جدول1386)..................................................................................5-Robles- مقدار كروم در سنگهای مختلف(گرم بر تن) 2-1جدول

camacho and Armienta , 2000)).......................................1323...............( شدت تأثيرپذيري فاكتورهاي زيست محيطی3-1جدول ) در عباس)Gerrard )2000( استاندارد توصيه شده در هلند، 4-1جدول )

24.......................................................................((1384نژاد )34....................( موقعیت جغرافيايي منطقه مورد مطالعه1-2جدول ) طبقه بندي كيفيت رسوبات بر اساس شاخص تجمع( 2-2جدول)

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

48.......جامع فاكتور آلودگی ( مقادير استاندارد شده شاخص4-2جدول )50.........................0-20( پارامترهای آنالیز شده در عمق 1-3جدول)51.......................20-40( پارامترهای آنالیز شده در عمق 2-3جدول)52.......................40-60( پارامترهای آنالیز شده در عمق 3-3جدول)

53......( وضعیت ماسه، سیلت و رس در اعماق مختلف خاک4-3جدول )62....................0-20( رابطه همبستگی پیرسون در عمق 4-3جدول)64..................20-40( رابطه همبستگی پیرسون در عمق 5-3جدول)64..................40-60( رابطه همبستگی پیرسون در عمق 6-3جدول)71................( فاکتور آلودگی در ایستگاه های مورد مطالعه7-3جدول) ( شاخص تجمع زمینی مولر در ایستگاه های مورد مطالعه بر8-3جدول)

71..........................(sayadi,m.h., 2011اساس حد زمینه در ایران)

ذ



( شاخص تجمع زمینی مولر در ایستگاه های مورد مطالعه بر9-3جدول)73..............................اساس حد زمینه در شهر سبزوار)نمونه شاهد(

( شاخص جامع فاکتور آلودگی برای عناصر مورد بررسی در10-3جدول )74..................................................................خاک شهر سبزوار

ر



فصل اول: کلیات

- مقدمه1-1

یکی از انواع آلودگی های محیط زیست، آلودگی خ��اک اس��ت. خ��اک ب��ه عنوان پاالینده ط��بیعت محس��وب ش�ده و ب�ه دلی��ل برخ�ورداری از خ�واص فیزیکی، شیمیایی و زیستی عالوه بر اینکه ت��امین کنن��ده م��واد غ��ذایی می باشد، خاصیت تصفیه کنندگی نیز دارد. در نتیجه تجمع هرگونه ماده ای که سبب کاهش قابلیت استفاده از خاک گ�ردد، آل�ودگی خ�اک گوین��د. ب�ر اث�ر

های مختلف انسانی مانند فعالیتهای معدنی، حمل و نقل، اح��تراق، فعالیتمواد رنگی و... خاک دچار آلودگی می گردد.

درصد از غ��ذای انس��ان95 خاک یکی از منابع ارزشمند طبیعت است که را تامین می کند. برنامه ریزی ب��رای داش��تن خ��اکی س��الم و تولی��د کنن��ده

ه��ای زیس��تی ی��ا ان��رژی ب��ه الزمه بقای انسان است. ورود مواد، ارگانیسم درون خاک سبب تغییر کیفیت خ��اک می ش��ود همچ��نین خ��اک را از ح��الت ط��بیعی خ��ود خ��ارج ک��رده و م��یزان رش��د و نم��و گیاه��ان را ک��اهش می

.)1999دهد(آلووی، آلودگی خاک در ایران در حد کشورهای پیش��رفته نیس��ت ام��ا پیش��رفت

اس��تفاده روزاف��زون انس��ان و قاب��ل توج��ه تکنول��وژی غ��یره، و مع��دنی ه��ای ص��نعتی مخصوص��ا در فع��الیت جدید ابزار و مواد از

ای در راستای آلودگی خاک ای��ران ش��ده اس��ت. باعث ایجاد عوامل بالقوه در دهه گذشته ورود آالینده ها از جمله فلزات سنگین ک��ه در ی��ک مقی��اس وسیع، از منابع طبیعی و انسان-س�اخت وارد محی��ط زیس�ت می ش�ود ب�ه

توانند ب��ا تجم��ع زیس��تی مقدار زیادی افزایش یافته است. این عناصر میمخصوصا در خاک عوارض غير قابل جبراني را ايجاد نمايد.

يكي از عم�ده تر ين من��ابع تولي��د كنن��ده اين عوام��ل س��نگ هاي مع�ادن و ها انس��ان خ��ود ب��ه اش��كال غبارهاي آتشفشاني مي باشند ولي در كنار اين ب��اطري س��ازي در انتش��ار و مختلف مانند صنايع رنگ��رزي، آبك��اري فل��زات

(.�� 1371 افش��ان، )زر فل��زات س��نگين نقش دارد شایان ذکر است که بررسي ميزان اين عناصر س��نگین در من��اطقی ک��ه

محل سکونت، پارکه��ا، ها بیشتر با آن مربوط اند مانند محیط کار، انسان و... از نظ��ر مقايس��ه اي مي توان��د ب��اعث دری��افت زمین ه��ای کش��اورزی

اطالعات جامع تر و راه كار مناسبي در نحوه استفاده از این محی��ط ه��ا و منابع موجود و بهینه کردن و ارتقاء سطح سالمتی انسان و بهب��ود محی��ط

زیست پیرامون گردد.

11



شهرستان سبزوار به علت قرار داشتن در مسیر تهران-مشهد و مسیر جاده ابریشم محلی پر تردد و نیز ب��ه لح��اظ جمعی��تی و گس��ترش ش��هری

ای در استان خراسان رض��وی و ن��یز از نظ��ر پیش��رفت دارای جایگاه ویژه تکنولوژی و صنعت روند رو ب��ه رش��دی را دارا می باش��د ک��ه این عوام��ل ب��اعث گردی��ده این منطق��ه از دی��دگاه زیس��ت محیطی مخصوص��ا از نظ��ر آلودگی زیستی مورد اهمیت و بررسی قرار گیرد، لذا با توجه ب��ه اهمیت موضوع، مطالعه تجمع فلزات س�نگین در خ�اک منطق�ه ب�ه منظ�ور پ�ایش بررسی میزان آلودگی، جهت ارائه راهکارهای مختلف با هدف ک��اهش این آلودگی ها و احیای کارکردهای از دست رفته این منطقه ضروری ب��ه نظ��ر می رسد. از این رو در این تحقیق سعی بر آن شد ت��ا ب��ا بررس��ی م��یزان آلودگی فلزات سنگین در شهرستان س��بزوار، راهکاره��ای بهین��ه در جهت حف��اظت از آن و نح��وه کن��ترل ورود آالین��ده ه��ای مختل��ف، ب��ویژه فل��زات

سنگین به آن ارائه گردد.

- اهداف تحقيق:1-1-1

س��نگین س��رب، روی، غلظت عناصر تعیین م��یزان و بررسی ه��ای مس، منگ��نز، ک��روم و نیک��ل در اعم��اق مختل��ف خ��اک

فصول مختلف سال سطحی درس��نگين م��ورد مطالع��ه در غلظت عناصر تجمع مقايسه

های مختلف با استفاده از شاخص های مختلف ایستگاهس��نگين م��ورد مطالع��ه در عناصر م��يزان غلظت مقايسه

منطقه مورد مطالعه با استانداردهای جهانیبررسی رابطه بین پارامترهای مورد مطالعه و م��یزان غلظت

عناصر سنگینشناخت منایع آالینده منطقه مورد مطالعه

- فرضيات تحقيق:1-1-2

س��نگین در اعم��اق مختل��ف غلظت عناصر میزان متف��اوتی از سال وجود دارد. های سطحی در فصول مختلف خاک

ه��ای مختل��ف، س��نگين در ایس��تگاه عناصر شاخص های تجمع نشان دهنده تجمع متفاوت عناص��ر در ایس��تگاه ه��ای مختل��ف

می باشد. س��نگين در منطق��ه م��ورد مطالع��ه از عناصر م��يزان غلظت

استانداردهای جهانی باالتر است.

12



پارامترهای م�ورد مطالع�ه ب�ر م�یزان غلظت عناص�ر س�نگین تاثیر دارند.

- سؤاالت تحقيق:1-1-3

درو س��رب مس روی، منگ��نز، ک��روم، نيکل ،ميزان عناصر س��نگين منطقه مورد مطالعه چقدر مي باشد؟

درو سرب نيکل ، کروم، منگنز، روی، مسآيا ميزان عناصر سنگين مناطق منطقه مورد مطالعه با هم تفاوت دارد ؟

و نيکل ، ک��روم، منگ��نز، روی، مسآيا ميزان غلظت عناصر س��نگين در فصول مختلف با هم تفاوت دارد ؟سرب

درو سرب نيکل ، کروم، منگنز، روی، مسآيا ميزان عناصر سنگين عمق های مختلف با هم تفاوت دارد ؟

و س��رب نيکل ، ک��روم، منگ��نز، روی، مسآيا ميزان عناصر س��نگين بين منطقه م��ورد مطالع�ه ب��ا منطق��ه بک��ر )ح��د اس��تاندارد( تف��اوت

دارد ؟،در صورت اختالف مقدار عناصر سنگین نيکل ، ک��روم، منگ��نز، روی

و سرب با حد اس��تاندارد چ�ه راهکاره�ای بای��د انج��ام داد ت�ا از مس لحاظ زیست محیطی و سالمتی انسان به سمت حد مطل��وب پیش

برود ؟

محیط زیست آلودگی -1-2

آلودگی اصطالحی است که معنای آن ب��رای اف��راد گون��اگون تف��اوت می کند یک تعریف بخردانه می تواند این گونه بی�ان ش��ود ک�ه آل�ودگی عب�ارت اس��ت از " مق��دار بیش از ح��د مج��از چ��یزی در مک��انی ن��ا مناس��ب". این

مطلب می تواند بطور کامل در بر گیرنده مواد طبیعی هم باشد.( از آلودگی این چنین است:WHO تعریف سازمان بهداشت جهانی)

وجود موادی در بسترهای محی��ط زیس��ت )آب، ه��وا، خ��اک( اعم از ذرات، م��واد ش��یمیایی و بیول��وژیکی ب��ه م��یزان ش��دت، ح��الت و م��دتی ک��ه اث��ر نامطلوب بر سالمت انسان، حیوان و گی��اه می گ��ذارد و ی��ا م��انع اس��تفاده

شود. بهینه از آن محیط گردد، آلودگی خوانده می از منابع آلودگی می توان به فرآوری و کاربرد فلزات اشاره نمود. فل��زات

جدول مندلیف در مقایس��ه ب��ا ف��راوانی آنه��ا مص��رف زی��ادی14-10گروه زایی دارن��د. این عناص��ر ممکن داشته و درجه های متغیری از مسمومیت

است در حین معدنکاری و دیگر عملیات فرآوری به شکل انحالل پذیر و ی�ا غبار در اتمسفر و یا بصورت ته نشس��ت در خ��اک ره��ا ش��وند. مثال هنگ��ام

13



زای ک��ادمیوم ممکن اس��ت رخ استخراج روی، آلودگی بس��یار مس��مومیتدهد زیرا اغلب با هم یافت می شوند.

- آلودگی محیط زیست شهری1-3

آلودگی محیط های شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار است زی��را بیش��تر جمعیت جهان در این محیط ها زندگی می کنن�د. آل�ودگی ش��هری از من��ابع زیادی ناشی شده و وسایل نقلیه موت��وری در ح��ال حاض��ر مهم��ترین منب��ع هستند. در بسیاری از مناطق شهری، شستشوی محوطه کارخانه ها منجر به آل��ودگی می گردن��د، ح��تی در ش��هرهای م��درن در بس��یاری از کش��ورها

های صنعتی گذشته، اگرچه صنایع از مناطق شهری خارج شده اند فعالیت ی وسیعی را باقی گذارده است. بعالوه در بسیاری از سرزمین های آلوده

ه�ای فس�یلی همچن�ان ب�رای گ�رم ک�ردن خان�ه ه�ا مناطق شهری سوخت های شهری می تواند از استفاده کود استفاده می شود. آلودگی در محیط

در پارک ها و فضاهای سبز شهری، باغ ها، استفاده از افت کش ه��ا، آتش ها، آتش بازی ها ناشی ش��ده ک�ه در آل�ودگی خاکه�ا و اتمس��فر سوزی باغ

می افزایند. یک منیع دیگر آل��ودگی ش��هری دف��ع پس��ماندها و زبال��ه ه��ا در ها و مناطق باز و سوزاندن کنترل نشده است. بس��یاری از آالین��ده ه��ا باغ

از من��ابع ش��هری حاص��ل ش��ده و عناص��ر بس��یاری ن��یز در خ��اک ش��هرها و(.1386 ()کرباسی و بیاتی، 1-1مناطق اطراف آنها تجمع می یابند)جدول

- اهمیت خاک1-4

خاک ها در تداوم حیات و در تکامل و حتی در پی��دایش حی��ات ن��یز ت��اثیر عمده به جای گذاش��ته ان��د، و ن��یز فع��الیت ه��ای دیگ��ری ن��یز ک��ه ش��اید در پیدایش و تکامل حیات اهمیت شایانی داشته است، انجام داده ان��د ک��ه 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 باترکیبات گیاهان و جانوران

ها * تامین محلول غنی در کاتیون

های شهری و اطراف آنها )کرباسی و بیاتی، - فلزات در محیط1-1جدول1386)

کادمیوممناطق شهری14



)غبارخیابانی(

کروممس

سربنیکلقلع

روی

مناطق شهری)خاک(

کادمیومسربمسروی

مناطق زراعی واطراف شهرها

)خاک(

کادمیوممس

سربروی

- شیمی عمومی خاک1-5

ارگانیسم ه��ا خاک مخلوطی از جامدات معدنی و آلی، هوا، آب و میکرو ه��ای م��واد جام��د ب��ر کیفیت ه��وا و آب اث��ر می گ��ذارد و اس��ت. واکنش

های خاک را تسریع می کنند. شیمی ارگانیسم ها تعدادی از واکنش میکرو گیرد، اما تاکید آن بیشتر ب��ر خاک هر چند تمام این واکنش ها را در بر می

محلول خ��اک، یع��نی غش��ای ن��ازک محل��ول در اط��راف ذرات خ��اک اس��ت(.1382)دبیری،

- فازهای مختلف خاک1-6

خاک یک سیستم چند ج��زئی اس��ت و از فازه��ای جام��د، م��ایع، گ��از و موجودات زنده تشکیل شده است. شیمی خاک بطور اص��ولی ب��ا فازه��ای

جامد و مایع و بر هم کنش آنها سروکار دارد.

15



- فاز جامد خاک1-6-1

شامل دو ج��زء غ��یر آلی و آلی اس��ت. اج��زای غ��یر آلی از ان��دازه ه��ای بسیار ریز کلوئیدی تا قلوه سنگهای درش��ت و تع��داد زی��ادی از ک��انی ه��ای اولیه و ثانویه را شامل می شود. اجزای آلی، بقایای گیاهان و ج��انوران در مراحل مختلف تجزیه را در بر می گیرد. مقدار اج��زای آلی خیلی کم��تر از

اجزای غیر آلی است.

- مواد غیر آلی خاک1-6-1-1

اجزای غیر آلی خاک، ساختار بلورین مشخصی دارند و کانی ها را بوجود می آورن��د. در اک��ثر خاک ه��ا، اج��زای ش��ن و س��یلیس از ک��انی ه��ای اولی��ه

تشکیل شده اند، این مواد در دمای بسیار باال به وجود آمده اند. فراوان ترین کانی های اولیه در خ��اک ه��ا ک��وارتز و فلدس��پات ه��ا هس��تند. ک��انی ه��ای ف��رعی ک��ه مق��ادیر آنه��ا در خ��اک کم��تر اس��ت، ش��امل میک��ا، پیروکسن، آمفیبول و الوین می باشد. فراوان��ترین ک��انی ه��ای کربن��ات دار خاک ها کلسیت است. پیریت غالبا با شیست و رگه های زغال سنگ ت��وام

.است که در شرایط کاهشی در خاک ها ممکن است تشکیل شود

- مواد آلی خاک1-6-1-2

بقای��ای گیاه��ان و ج��انوران ع��الی ب��ه عن��وان منب��ع تغذی��ه ب��رای ارگانیسم های خ��اک م��ورد اس��تفاده ق��رار می گیرن��د. اجس��ام غ��یر میکرو

هوموسی شامل کربوهیدرات ها و ترکیبات وابسته، پروتئین ها و مشتقاتآن، 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 آن��زیمی و شیمیایی تشکیل پلیمرهای جدیدی به ن��ام هوم��وس را می ده��د. هوم��وس

ای یا قه��وه ای ت��یره مخلوطی کمپلکس از مواد کلوئیدی و بی شکل قهوه که به تجزیه میکروبی مقاوم اس��ت و از تغی��یر ب��افت ه��ای اص��لی درس��ت

ارگانیسم های خاک سنتز شده است. اث��رات دراز شده و یا توسط میکرو مدتی از قبیل تامین ساخت مطل��وب، اف��زایش ظ��رفیت تب��ادل ک��اتیونی و

(.1382گذارد)دبیری، افزایش ظرفیت نگهداری آب بجای می

- فاز محلول خاک1-6-2

16



فاز مایع اغلب به نام محلول خاک شناخته می ش��ود ک�ه این ف�از ش��امل آب و یون های محلول اس��ت ک��ه در این محی��ط تب��ادالت ش��یمیایی بس��یار

ب��ه ح�التPhصورت می گیرد و عناص��ر تحت اث��ر عوام��ل مختل��ف مانن��د (.1382محلول باقی مانده یا رسوب می کنند.)دبیری،

- آلودگی خاک1-7

منابع

( تاريخچه كشف عناص��ر ش��يميايي ، انتش��ارات و1371زر افشان ، ع .) .12-31آموزش انقالب اسالمي ، ص

، ژئوشیمی زیست محیطی، انتش��ارات ک��اوش1386کرباسی،ع.ر؛بیاتی،آ،قلم

، آلودگی محیط زیس��ت)ه��وا،آب،خ��اک،ص��وت(، انتش�ارات1382دبیری،م.اتحاد

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

17



. آل��ودگی فل��زات س��فید1384کتک الهیجانی،ع؛کامران پ��وری،ح؛امی��نی،ع،.42-52(:3)4رود در رسوبات دلتای سفید رود. مجله علوم دریایی ایران.

( اصول بهداشت مواد غذايي ، چاپ سوم، انتشارات و1378ركني ، ن . ) صفحه.1-154چاپ دانشگاه تهران ،

( روشهاي استاندارد ان��دازه گ��يري1372سازمان حفاظت محيط زيست ) .7-75آب و فاضالب ، ص

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

. انتش��ارات دانش��گاه۱۳۸۶زب��یری، م. زیس��ت س��نجی )بیوم��تری( جنگ��ل، صفحه.۴۰۵تهران، چاپ دوم،

س��نجی جنگ��ل، انتش��اراتگیری درخت و زیس��ت. اندازه۱۳۸۵نمیرانیان، م. صفحه.۵۷۴ دانشگاه تهران،

نقشه ی رژیم رطوب��تی و ح��رارتی خاکه��ای ای��ران، موسس��ه ی تحقیق��اتخاک و آب.

. پی��دایش و طبق��ه بن��دی خ��اک، انتش��ارات دانش��گاه1375 ح��ق نی��ا، ع.، 193فردوسی مشهد. شماره

، موسس��ه ی766راهنم��ای طبق��ه بن��دی اراض��ی، نش��ریه ی ش��ماره ی تحقیقات خاک و آب

س��ازمان زمین1/250000 نقش��ه زمین شناس��ی س��بزوار ب��ا مقی��اس شناسی کشور

برداری از لحاظ دقت وهای مختلف نمونه مقایسه روش .۱۳۹۲ فقاهتی،ر،

های مارگون اس��تانهاي بلوط ایرانی )مطالعه موردی: جنگلهزینه در جنگل دانش�کده کهگیلویه و بویراحمد(. پایان نامه کارشناس��ی ارش�د جنگل�داری،

صفحه.۱۱۷کشاورزی و پژوهشکده منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج،

( دستور كار آزمايشگاه تجزي��ه دس��تگاهي1380آرهايتمن، و. دونالد، تي. ) ) ترجمه( سالجقه، ع . توسلي ، و . موس��وي ، ر. مرك��ز نش��ر دانش��گاهي

363-330چاپ اول ، صفحه 18


http://www.ngdir.ir/


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) :1199-1138Lindsay, 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. Backgroundlevels of heavy metals in surficial sediments of the Gulf of Lions (NWMediterranean): An approach based on 133Cs normalization and lead isotope measurements. Environmental Pollution 138: 167-177.

19



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. NOAAHAZMAT Report 99-1, Seattle, WA, Coastal Protection and RestorationDivision, 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.

20



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 fromthe 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

21



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

22



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 NoferestiDr. Mohammad Shiva

Advisor(s):

……………………

Winter 2014

23


Documents

فصل اول: کلیاتdownload-thesis.com/.../2016/06/download-thesis.com … · Web viewHeavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of