بررسي غلظت عناصر سنگين مس، روي و آرسنيك خاك با استفاده از RS و GIS (مطالعه موردي: حوزه آبخيز كبودرآهنگ، رزن و خونجين- تلخاب در استان همدان)

Study of heavy metals concentration Copper, Zinc and Arsenic soil using GIS and RS techniques (Case study: Kaboudarahang, Razan and Khonjin- Talkhab catchment in Hamedan province)

هدف از اين تحفيق بررسي اثر آلودگي هاي غيرنقطه اي كشاورزي بر ميزان غلظت فلزات سنگين مس، روي و آرسنيك و تهيه نقشه پتانسيل آلودگي خاك به اين عناصر با استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي، زمين آمار و سنجش از دور است. با استفاده از روش نمونه‌برداري سيستماتيك- تصادفي طبقه بندي شده 135 نمونه خاك سطحي (20-0 سانتيمتري) از منطقه-اي به وسعت 7262 كيلومتر مربع جمع آوري و غلظت كل عناصر، خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك شامل pH و ماده آلي براي كليه نمونه ها اندازه‌گيري شد. براي پهنه بندي غلظت فلزات سنگين ابتدا با كمك آناليز همبستگي مكاني، مناسبترين روش پهنه بندي با استفاده از توابع MAE و MBE انتخاب گرديد. سپس نقشه پهنه بندي غلظت فلزات سنگين روي و مس با استفاده از روش كريجينگ معمولي و مدل نمايي و فلز آرسنيك با استفاده از روش كريجينگ معمولي و مدل كروي تهيه شد. همچنين براي بررسي تجزيه و تحليل نقشه هاي توزيع غلظت فلزات از نقشه هاي كاربري اراضي، زمين شناسي و نقشه برآورد غلظت زمينه فلزات سنگين استفاده شد. نقشه كاربري اراضي با استفاده از سري زماني تصاوير ماهواره اي AWIFS و اعمال طبقه بندي فازي و با كاپاي 88/0 و دقت 90% تهيه گرديد. تجزيه و تحليل نقشه پهنه بندي فلزات سنگين نشان داد كه عناصر مس و روي منشا زمين شناسي و كشاورزي دارند و عنصر آرسنيك از مواد مادري منشا مي گيرد ولي فعاليت‌هاي كشاورزي به دليل مصرف بيش از حد كودهاي شيميايي مي‌تواند باعث افزايش هر چه بيشتر اين عناصر در خاك شود.

In this study, we investigated the effect of agricultural land concentrations of heavy metals including Copper, Arsenic and Zinc and mapping of soil contamination potential the elements in the areas studied using the collected data, GIS, Geo-statistics and remote sensing were conducted. First, using 135 surface soils (0-20cm) classified random systematic sampling in the region area 7262 square kilometers were collected and total element concentrations, soil characteristics, including the pH and organic matters were measured. Interpolation for heavy metals concentrations were done by geo-statistics methods, and assisting location correlation analysis, interpolation suitable method was chosen using MAE and MBE function. For heavy metals concentration maps, Copper and Zinc, we used Ordinary Kriging and exponential model and for Arsenic Ordinary Kriging and Spherical models. For analyzing the metalʹs concentration distribution maps of pollution time series satellite images were used. For this purpose, five time series of satellite images of IRSP6 sensor Awifs (6 March, 3 April, 27 April, 9 June, 18 July and 16 August) were prepared. Using conventional classification methods and advanced satellite imagery maps of Land Use in 2009 was prepared. Finally fuzzy classification method map due to having the higher kappa coefficient as a final land use map was selected. Site analysis of studied heavy metal interpolation maps assisted by GIS and remote sensing assistive showed that Copper and Zinc have geological and agricultural origins. And Arsenic has originated from bedrock, but agricultural activities according to excessive consumption of chemical fertilizers can increase most of these elements in soil.