پديد آورندگان :
آيينه حيدري، مرضيه داﻧﺸﮕﺎه ﺷﻬﯿﺪ ﺑﺎﻫﻨﺮ ﮐﺮﻣﺎن - ﮔﺮوه ﻋﻠﻮم ﺧﺎك , حجازي مهريزي، مجيد داﻧﺸﮕﺎه ﺷﻬﯿﺪ ﺑﺎﻫﻨﺮ ﮐﺮﻣﺎن - ﭘﮋوﻫﺸﮑﺪه ﻓﻨﺎوري ﺗﻮﻟﯿﺪات ﮔﯿﺎﻫﯽ - ﮔﺮوه ﻋﻠﻮم ﺧﺎك , جعفري، اعظم داﻧﺸﮕﺎه ﺷﻬﯿﺪ ﺑﺎﻫﻨﺮ ﮐﺮﻣﺎن - ﮔﺮوه ﻋﻠﻮم ﺧﺎك , يوسفي فرد، مريم دانشگاه پيام نور تهران - داﻧﺸﮑﺪه ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﯿﻌﯽ و ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ
كليدواژه :
آﻟﻮدﮔﯽ زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ , ﺟﺰء ﺑﻨﺪي ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ , زﻏﺎل ﺷﻮﯾﯽ , ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﯿﻦ , ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ دﺳﺘﺮﺳﯽ
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: آلودگي محيط زيست به فلزات سنگين، يكي از ره‌آوردهاي صنعتي شدن اجتماعات بشري مي‌باشد. فلزات سنگين از آلاينده‌هاي پايدار محيط زيست مي‌باشند، كه از نتايج مهم پايداري اين فلزات، انباشته شدن تدريجي فلزات در خاك مي‌باشد. اگرچه مقدار كل فلزات سنگين در خاك يك شاخص مفيد براي ارزيابي آلودگي خاك است، اما نمي‌تواند معيار مناسبي در ارتباط با فراهمي، تحرك و سميت فلزات باشد. فلزات سنگين در خاك به شكل‌هاي مختلف شامل شكل محلول، شكل تبادلي، شكل متصل به مواد آلي، شكل متصل به اكسيدها و شكل باقيمانده وجود دارند كه قابليت دسترسي آن‌ها متفاوت است. با توجه به اطلاعات كم در ارتباط با آلودگي منطقه زرند، اين پژوهش با هدف بررسي وضعيت آلودگي و توزيع شكل‌هاي شيميايي فلزات مس، سرب و كادميوم در خاك‌هاي اطراف كارخانه زغال‌شويي در زرند انجام شد.
مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه در 75 كيلومتري شمال غربي شهرستان كرمان و در نزديكي شهر زرند قرار گرفته است. در اين مطالعه بر اساس پوشش گياهي غالب، چهار منطقه در اطراف كارخانه زغال‌شويي تفكيك و با استفاده از روش نمونه‌برداري سيستماتيك تصادفي، تعداد 135 نمونه مركب (5 نمونه در هر نقطه) از عمق صفر تا 30 سانتي‌متري خاك جمع آوري و به آزمايشگاه انتقال يافت. براي تعيين غلظت كل فلزات سنگين، 20 ميلي‌ليتر محلول پنج نرمال اسيد نيتريك به 2/0 گرم نمونه خاك افزوده و به مدت 10 دقيقه حرارت داده شد. بعد از 24 ساعت، نمونه‌ها سانتريفيوژ و غلظت فلزات در عصاره با استفاده از دستگاه جذب اتمي اندازه‌گيري شد. جهت تفكيك شكل‌هاي شيميايي فلزات سنگين شامل شكل تبادلي، قابل اكسيد (متصل به مواد آلي)، قابل احيا (متصل به اكسيدهاي آهن و منگنز) و شكل باقيمانده از روش عصاره‌گيري متوالي استفاده شد. در پايان هر مرحله، غلظت فلزات سنگين درعصاره‌ها با استفاده از دستگاه جذب اتمي تعيين شد. شاخص زمين‌انباشتگي جهت تعيين ميزان آلودگي در منطقه مورد مطالعه با استفاده از غلظت كل فلزات تعيين شد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد ميانگين غلظت كل فلزات مس، سرب و كادميوم در منطقه از ميانگين غلظت استاندارد ارائه شده توسط دفتر آب و خاك معاونت محيط زيست انساني بيشتر بود. براساس نتايج شاخص زمين‌انباشتگي، هر چهار ناحيه مورد مطالعه داراي آلودگي شديد سرب هستند، در حالي‌كه مس و كادميوم در محدوده غيرآلوده تا كمي آلوده قرار دارند. همچنين نتايج بررسي تغييرات مكاني فلزات مورد مطالعه بيانگر اين بود كه بيشترين مقدار كادميوم و مس در جهت شمال غربي و غرب كارخانه با كاربري كشاورزي مشاهده شد. اين نتايج نشان دهنده وضيعت نگران كننده فلزات مس، سرب و كادميوم در منطقه چهار با كاربري كشاورزي مي‌باشد. نتايج تفكيك شيميايي فلزات مس و سرب در منطقه مطالعاتي نشان داد در هر چهار منطقه شكل باقيمانده اين فلزات داراي بيشترين مقدار و شكل تبادلي كمترين مقدار را به خود اختصاص داده و از روند شكل باقيمانده > شكل متصل به اكسيدهاي آهن و منگنز > شكل متصل به مواد آلي > شكل تبادلي تبعيت مي‌كند.
نتيجه‌گيري: فلزات مس، سرب و كادميوم باتوجه به ميانگين غلظت ارايه شده توسط دفتر آب و خاك معاونت محيط زيست انساني در وضيعت نگران كننده‌اي قرار دارند با اين وجود نتايج جزء‌بندي شيمايي نشان داد كه شكل باقيمانده فلزات سنگين كه قابليت دسترسي پاييني دارد بيشترين شكل را به خود اختصاص داده است. براساس نتايج شاخص زمين‌انباشتگي فلز سرب در محدوده آلودگي قرار دارد، اما بررسي توزيع فلزات در مناطق مورد مطالعه نشان داد كه در مقايسه با كادميوم و مس بخش عمده‌اي از سرب كل به شكل باقيمانده در خاك رسوب كرده است. بر اساس اين نتايج فلزات كادميوم و مس دراين مناطق نسبت به فلز سرب خطرسازتر بوده و امكان انتقال اين فلزات به چرخه غذايي بيش از فلز سرب مي‌باشد
چكيده لاتين :
Background and objectives: Environmental pollution by heavy metals has been known as a serious problem associated with industrialization. Due to high stability nature, heavy metals could be accumulated in soils at toxic levels and insert to human food chain. The total concentration of heavy metals can indicate the extent of contamination, but is not usually an accurate indication of the bioavailability, mobility and phyto-toxicity and thus the fractionation procedures have been used to show environmental risks of toxic metals. Heavy metals in soils occurred in soluble, exchangeable, organically bound, oxides bound and residual fractions. There is limited information about bioavailability heavy metals in soils around coal washing factories of Iran. This study was conducted to investigate the distribution of chemical fractions of copper, lead and cadmium in a coal washing factory located in Zarand.
Materials and Methods: The study area (Zarand coal washing plant) is located about 70 kilometers from Kerman city (Western Iran). A nested grid sampling scheme was adopted using Google Earth. In this study, 4 areas were selected according to dominant vegetation. Composite soil samples (5 samples per point) were systematically collected from 0 to 30 cm depth. Soil samples were air dried and passed through a 2 mm sieve. For determination of total concentration of heavy metals (Cu, Cd and pb), 20 mL of 5N HNO3 was added to 0.2 g of soil samples and heated for 10 minutes and then kept at room temperature for 24 h. after centrifuge, the concentration of heavy metals was determined using atomic absorption spectrometer. Chemical fractions of heavy metals including acid-soluble/exchangeable fraction, reducible (bound to Fe-Mn oxides), oxidizable (bound to organic matter) and residual fractions were sequentially extracted. After each successive extraction, separation was carried out by centrifugation at 3000 rpm for 30 min. the supernatant was filtered with Whatman 42 filter. The concentration of Cu, Cd and pb in supernatant was determined using atomic absorption spectrophotometer.
Results: The results showed that the total contents of Cu, Pb and Cd in 4 areas was higher than the standard range provided by Iranian soil and water office of human environment Bureau, showing the serious pollution of studied heavy metals in soils. Based on Geoaccumulation Index (GI), site 4 were highly polluted by Pb whereas Cu and Cd were in non- polluted to slightly polluted status. Spatial distribution of heavy metals showed that the highest content of Cd, Pb and Cu were found in the northwest and the west direction of factory with agricultural land use showing the alarming status of this area. In all sites, the residual and exchangeable fractions of heavy metals had the greatest and lowest values among other fractions, respectively. The distribution of studied metals (Cu, Cd and Pb) were lined in the order of residual fraction > reducible fraction > oxidizable fraction > exchangeable fraction.
Conclusion: According to average concentration presented by soil and water office of human environment Bureau, Cu, Pb and Cd values are in alarming status. The changes in chemical fractions of Cu and Pb following the order of residual> Reducible > Oxidizable fraction > exchangeable. Based on Geoaccumulation Index (GI), the areas were highly polluted by Pb. The results showed that in comparison with Cd and Cu, the main fraction of Pb is deposited in residual fraction in soil. Based on these results, the Cd and Cu are more dangerous than Pb in this region and are capable to transport in food chain.
