كاربرد پذيرفتاري مغناطيسي خاك در پايش آلودگي فلزات قابل‌جذب

Application of Soil Magnetic Susceptibility for Monitoring Bioavailable Metals Pollution

يكي از روش‌هاي نوين پايش آلودگي خاك به فلزات سنگين، استفاده از مغناطيس سنجي به‌عنوان يك روش ارزان، ساده، مؤثر و سريع الاجرا مي‌باشد. در اين مطالعه كارايي پذيرفتاري مغناطيسي براي پايش عناصر مغذي گياه شامل آهن، منگنز، روي و مس در فاز قابل‌جذب خاك، به همراه همبستگي آن‌ها با ويژگي­هاي فيزيكو شيميايي خاك گلخانه‌هاي دو شهرستان استان اصفهان (دهاقان و شهرضا) بررسي گرديد. 40 نمونه از خاك سطحي (عمق 20-0 سانتي‌متري) گلخانه‌هاي موردنظر در تابستان 1393 برداشت و پذيرفتاري مغناطيسي نمونه‌ها در دو فركانس پايين (χlf) و فركانس بالا (χhf)توسط دستگاه Bartington MS2 dual frequency sensor اندازه‌گيري شد. نتايج به دست آمده نشان داد در كل منطقه مورد مطالعه بين پذيرفتاري مغناطيسي خاك و عناصر مس، روي و منگنز در فاز قابل‌دسترس همبستگي معني‌دار آماري وجود ندارد. اين امر مي‌تواند به دليل عدم ورود آن‌ها به شبكه ساختماني كاني­هاي فرو مگنتيت باشد. همبستگي منفي ميان فلز آهن و پذيرفتاري مغناطيسي خاك نشان مي‌دهد كه افزايش غلظت اين عنصر در فاز قابل‌جذب، لزوماً دليل بر بالا بودن اين عنصر در ساختار كاني­هاي مغناطيسي خاك نبوده و تأثيري مثبت بر مغناطيس نخواهد داشت. به­ علاوه، بافت رسي و سيلتي با خاصيت مغناطيسي خاك همبستگي معني‌دار مثبت و بافت شني همبستگي معني‌دار منفي نشان داد. همچنين، ميزان پايين پذيرفتاري مغناطيسي در بخش قابل‌جذب ((8-) 10× 7/89 ±30/30 مترمكعب بر كيلوگرم) بيانگر اثر غالب سنگ بستر و ويژگي‌هاي ذاتي خاك بر غلظت فلزات در منطقه مي‌باشد. بر اساس اين مطالعه مي‌توان نتيجه گرفت كه به‌منظور پايش فلزات سنگين در بخش‌هاي قابل‌جذب خاك و همچنين در مناطقي كه تحت تأثير منبع مشخصي از آلودگي نباشد سنجش پذيرفتاري مغناطيسي كارايي بالايي ندارد.

A novel method of monitoring soil pollution by heavy metals is using magnetometry as a cost-effective, simple, efficient, and fast method. In the present study, the potential of the magnetometric method to monitor the plant nutrient elements such as iron, manganese, zinc, and copper in the bioavailable fraction was evaluated. Also, their relationship with the greenhouse soil physicochemical characteristics of two towns of Isfahan Province (Dehaqan and Shahreza) were investigated. A total of 40 topsoil samples were collected (0-20 cm depth) from the study area in summer 2014 and the magnetic susceptibility (χ) of the collected samples was measured at both low and high frequencies (χlf and χhf) using the Bartington MS2 dual frequency sensor. The results indicated that there were no significant correlations between the soil magnetic susceptibility and the bioavailable forms of Cu, Zn, and Mn in the whole of the study area. This could be probably due to lack of penetration of these elements into the lattice structure of the ferromagnetic materials. The negative correlations between magnetic susceptibility and Fe showed that the increase of the bioavailable concentration of Fe is not necessity related to its high contents in the soil magnetic structure, so, it would not affect magnetic susceptibility positively. In addition, there was positive significant correlation between the magnetic susceptibility and clay and silt content as well as a negative significant correlation with sand content. Also, the low values of soil magnetic susceptibility in the bioavailable fraction (30.30 ± 7.89× 10(-8) m3 kg(-1)) reflects the dominant effect of the bedrock and the inherent characteristics of soil on metals concentrations in the region. Based on this study, it can be concluded that in order to monitor the heavy metals in the bioavailable fraction of soils, and also in areas that are not affected by certain sources of pollution, monitoring techniques based on magnetic susceptibility do not have high efficiency.