پایان نامه با کلمات کلیدی محیط زیست، مناطق شهری، شهر سبزوار، همبستگی پیرسون

دانلود پایان نامه

) غلظت عنصر کروم در زمستان 60

فهرست نمودارها
نمودار (3-1) مقایسه غلظت عناصر در عمق 20-0 در ایستگاههای مختلف 54
نمودار (3-2) مقایسه غلظت عناصر در عمق 40-20 در ایستگاههای مختلف 55
نمودار (3-3) مقایسه غلظت عناصر در عمق 60-40 در ایستگاههای مختلف 56
نمودار (3-4) آنالیز خوشه ای شاخص تشابه میانگین سالانه ایستگاه های بررسی شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 20-0 66
نمودار (3-5 ) آنالیز خوشه ای شاخص تشابه میانگین سالانه ایستگاه های بررسی شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 40-20 67
نمودار (3-6 ) آنالیز خوشه ای شاخص تشابه میانگین سالانه ایستگاه های بررسی شده در منطقه مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 60-40 67
نمودار(3-7) آنالیز خوشه ای شاخص تشابه میانگین سالانه پارامترهای بررسی شده نمونه خاک در ایستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار در عمق 20-0 68
نمودار(3-8) آنالیز خوشه ای شاخص تشابه میانگین سالانه پارامترهای بررسی شده نمونه خاک در ایستگاه های مطالعاتی شهر سبزوار در عمق 40-20 69
نمودار(3-9) آنالیز خوشه ای شاخص تشابه میانگین سالانه پارامترهای بررسی شده نمونه خاک در ایستگاه های مطالعاتی شهرستان سبزوار در عمق 60-40 70

فهرست جداول
جدول1-1- فلزات در محیطهای شهری و اطراف آنها (کرباسی و بیاتی، 1386) 5
جدول 1-2- مقدار کروم در سنگهای مختلف)گرم بر تن( Robles-camacho and Armienta , 2000)) 13
جدول (1-3) شدت تأثیرپذیری فاکتورهای زیست محیطی 23
جدول (1-4) استاندارد توصیه شده در هلند، Gerrard (2000) در عباس نژاد (1384)) 24
جدول (2-1) موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه 34
جدول(2-2) طبقه بندی کیفیت رسوبات بر اساس شاخص تجمع ژئوشیمیایی مولر 46
جدول (2-3) طبقه بندی مقادیر فاکتور آلودگی (Bhuiyana et al, 2010) 47
جدول (2-4) مقادیر استاندارد شده شاخص جامع فاکتور آلودگی 48
جدول(3-1) پارامترهای آنالیز شده در عمق 20-0 50
جدول(3-2) پارامترهای آنالیز شده در عمق 40-20 51
جدول(3-3) پارامترهای آنالیز شده در عمق 60-40 52
جدول (3-4) وضعیت ماسه، سیلت و رس در اعماق مختلف خاک 53
جدول(3-4) رابطه همبستگی پیرسون در عمق 20-0 62
جدول(3-5) رابطه همبستگی پیرسون در عمق 40-20 64
جدول(3-6) رابطه همبستگی پیرسون در عمق 60-40 64
جدول(3-7) فاکتور آلودگی در ایستگاه های مورد مطالعه 71
جدول(3-8) شاخص تجمع زمینی مولر در ایستگاه های مورد مطالعه بر اساس حد زمینه در ایران(sayadi,m.h., 2011) 71
جدول(3-9) شاخص تجمع زمینی مولر در ایستگاه های مورد مطالعه بر اساس حد زمینه در شهر سبزوار(نمونه شاهد) 73
جدول (3-10) شاخص جامع فاکتور آلودگی برای عناصر مورد بررسی در خاک شهر سبزوار 74

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه

یکی از انواع آلودگی های محیط زیست، آلودگی خاک است. خاک به عنوان پالاینده طبیعت محسوب شده و به دلیل برخورداری از خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی علاوه بر اینکه تامین کننده مواد غذایی می باشد، خاصیت تصفیه کنندگی نیز دارد. در نتیجه تجمع هرگونه ماده ای که سبب کاهش قابلیت استفاده از خاک گردد، آلودگی خاک گویند. بر اثر فعالیت های مختلف انسانی مانند فعالیتهای معدنی، حمل و نقل، احتراق، مواد رنگی و… خاک دچار آلودگی می گردد.
خاک یکی از منابع ارزشمند طبیعت است که 95درصد از غذای انسان را تامین می کند. برنامه ریزی برای داشتن خاکی سالم و تولید کننده لازمه بقای انسان است. ورود مواد، ارگانیسم های زیستی یا انرژی به درون خاک سبب تغییر کیفیت خاک می شود همچنین خاک را از حالت طبیعی خود خارج کرده و میزان رشد و نمو گیاهان را کاهش می دهد)آلووی،1999 .(
آلودگی خاک در ایران در حد کشورهای پیشرفته نیست اما پیشرفت قابل توجه تکنولوژی  و  استفاده روزافزون انسان از مواد و ابزار جدید صنعتی مخصوصا در فعالیت های معدنی  و غیره،  باعث ایجاد عوامل بالقوه ای در راستای آلودگی خاک ایران شده است. در دهه گذشته ورود آلاینده ها از جمله فلزات سنگین که در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان-ساخت وارد محیط زیست می شود به مقدار زیادی افزایش یافته است. این عناصر می توانند با تجمع زیستی مخصوصا در خاک عوارض غیر قابل جبرانی را ایجاد نماید.
یکی از عمده‌تر‌ین منابع تولید کننده این عوامل سنگ‌های معادن و غبارهای آتشفشانی می‌باشند ولی در کنار این ها انسان خود به اشکال مختلف مانند صنایع رنگرزی، آبکاری فلزات و باطری سازی در انتشار فلزات سنگین نقش دارد (زر افشان، 1371).
شایان ذکر است که بررسی میزان این عناصر سنگین در مناطقی که انسان ها بیشتر با آن مربوط اند مانند محیط کار، محل سکونت، پارکها، زمین های کشاورزی و… از نظر مقایسه‌ای می‌تواند باعث دریافت اطلاعات جامع تر و راه کار مناسبی در نحوه استفاده از این محیط ها و منابع موجود و بهینه کردن و ارتقاء سطح سلامتی انسان و بهبود محیط زیست پیرامون گردد.
شهرستان سبزوار به علت قرار داشتن در مسیر تهران-مشهد و مسیر جاده ابریشم محلی پر تردد و نیز به لحاظ جمعیتی و گسترش شهری دارای جایگاه ویژه ای در استان خراسان رضوی و نیز از نظر پیشرفت تکنولوژی و صنعت روند رو به رشدی را دارا می باشد که این عوامل باعث گردیده این منطقه از دیدگاه زیست محیطی مخصوصا از نظر آلودگی زیستی مورد اهمیت و بررسی قرار گیرد، لذا با توجه به اهمیت موضوع، مطالعه تجمع فلزات سنگین در خاک منطقه به منظور پایش بررسی میزان آلود
گی، جهت ارائه راهکارهای مختلف با هدف کاهش این آلودگی ها و احیای کارکردهای از دست رفته این منطقه ضروری به نظر می رسد. از این رو در این تحقیق سعی بر آن شد تا با بررسی میزان آلودگی فلزات سنگین در شهرستان سبزوار، راهکارهای بهینه در جهت حفاظت از آن و نحوه کنترل ورود آلاینده های مختلف، بویژه فلزات سنگین به آن ارائه گردد.

1-1-1- اهداف تحقیق:

• بررسی و تعیین میزان  غلظت عناصر سنگین سرب، روی، مس، منگنز، کروم و نیکل در اعماق مختلف خاک های سطحی در فصول مختلف سال   
• مقایسه تجمع غلظت عناصر سنگین مورد مطالعه در ایستگاه های مختلف با استفاده از شاخص های مختلف
• مقایسه میزان غلظت  عناصر سنگین مورد مطالعه در منطقه مورد مطالعه با استانداردهای جهانی
• بررسی رابطه بین پارامترهای مورد مطالعه و میزان غلظت عناصر سنگین
• شناخت منایع آلاینده منطقه مورد مطالعه

1-1-2- فرضیات تحقیق:

• میزان متفاوتی از غلظت عناصر سنگین در اعماق مختلف خاک های سطحی در فصول مختلف سال وجود دارد.   
• شاخص های تجمع عناصر سنگین در ایستگاه های مختلف، نشان دهنده تجمع متفاوت عناصر در ایستگاه های مختلف می باشد.  
• میزان غلظت  عناصر سنگین در منطقه مورد مطالعه از استانداردهای جهانی بالاتر است.
• پارامترهای مورد مطالعه بر میزان غلظت عناصر سنگین تاثیر دارند.
1-1-3- سؤالات تحقیق:

• میزان عناصر سنگین نیکل‌، کروم، منگنز، روی، مس و سرب در منطقه مورد مطالعه چقدر می‌باشد؟
• آیا میزان عناصر سنگین نیکل‌، کروم، منگنز، روی، مس و سرب در مناطق منطقه مورد مطالعه با هم تفاوت دارد ؟
• آیا میزان غلظت عناصر سنگین نیکل‌، کروم، منگنز، روی، مس و سرب در فصول مختلف با هم تفاوت دارد ؟
• آیا میزان عناصر سنگین نیکل‌، کروم، منگنز، روی، مس و سرب در عمق های مختلف با هم تفاوت دارد ؟
• آیا میزان عناصر سنگین نیکل‌، کروم، منگنز، روی، مس و سرب بین منطقه مورد مطالعه با منطقه بکر (حد استاندارد) تفاوت دارد ؟
• در صورت اختلاف مقدار عناصر سنگین نیکل‌، کروم، منگنز، روی، مس و سرب با حد استاندارد چه راهکارهای باید انجام داد تا از لحاظ زیست محیطی و سلامتی انسان به سمت حد مطلوب پیش برود ؟

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   رتبه بندی، فراوانی تجمعی، سری های زمانی، ضریب همبستگی

1-2- آلودگی زیست محیط

آلودگی اصطلاحی است که معنای آن برای افراد گوناگون تفاوت می کند یک تعریف بخردانه می تواند این گونه بیان شود که آلودگی عبارت است از ” مقدار بیش از حد مجاز چیزی در مکانی نا مناسب”. این مطلب می تواند بطور کامل در بر گیرنده مواد طبیعی هم باشد.
تعریف سازمان بهداشت جهانی(WHO) از آلودگی این چنین است:
وجود موادی در بسترهای محیط زیست (آب، هوا، خاک) اعم از ذرات، مواد شیمیایی و بیولوژیکی به میزان شدت، حالت و مدتی که اثر نامطلوب بر سلامت انسان، حیوان و گیاه می گذارد و یا مانع استفاده بهینه از آن محیط گردد، آلودگی خوانده می شود.
از منابع آلودگی می توان به فرآوری و کاربرد فلزات اشاره نمود. فلزات گروه 10-14 جدول مندلیف در مقایسه با فراوانی آنها مصرف زیادی داشته و درجه های متغیری از مسمومیت زایی دارند. این عناصر ممکن است در حین معدنکاری و دیگر عملیات فرآوری به شکل انحلال پذیر و یا غبار در اتمسفر و یا بصورت ته نشست در خاک رها شوند. مثلا هنگام استخراج روی، آلودگی بسیار مسمومیت زای کادمیوم ممکن است رخ دهد زیرا اغلب با هم یافت می شوند.

1-3- آلودگی محیط زیست شهری

آلودگی محیط های شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا بیشتر جمعیت جهان در این محیط ها زندگی می کنند. آلودگی شهری از منابع زیادی ناشی شده و وسایل نقلیه موتوری در حال حاضر مهمترین منبع هستند. در بسیاری از مناطق شهری، شستشوی محوطه کارخانه ها منجر به آلودگی می گردند، حتی در شهرهای مدرن در بسیاری از کشورها اگرچه صنایع از مناطق شهری خارج شده اند فعالیت های صنعتی گذشته، سرزمین های آلوده ی وسیعی را باقی گذارده است. بعلاوه در بسیاری از مناطق شهری سوخت های فسیلی همچنان برای گرم کردن خانه ها استفاده می شود. آلودگی در محیط های شهری می تواند از استفاده کود در پارک ها و فضاهای سبز شهری، باغ ها، استفاده از افت کش ها، آتش سوزی باغ ها، آتش بازی ها ناشی شده که در آلودگی خاکها و اتمسفر می افزایند. یک منیع دیگر آلودگی شهری دفع پسماندها و زباله ها در باغ ها و مناطق باز و سوزاندن کنترل نشده است. بسیاری از آلاینده ها از منابع شهری حاصل شده و عناصر بسیاری نیز در خاک شهرها و مناطق اطراف آنها تجمع می یابند(جدول1-1 )(کرباسی و بیاتی، 1386).

1-4- اهمیت خاک

خاک ها در تداوم حیات و در تکامل و حتی در پیدایش حیات نیز تاثیر عمده به جای گذاشته اند، و نیز فعالیت های دیگری نیز که شاید در پیدایش و تکامل حیات اهمیت شایانی داشته است، انجام داده اند که 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 با ترکیبات گیاهان و جانوران
* تامین محلول غنی در کاتیون ها

جدول1-1- فلزات در محیط های شهری و اطراف آنها (کرباسی و بیاتی، 1386)
مناطق شهری
(غبارخیابانی)
کادمیوم

کروم

مس

سرب

نیکل

قلع

روی
مناطق شهری
(خاک)
کادمیوم

سرب

مس

روی
مناطق زراعی و اطراف شهرها
(خاک)
کادمیوم

مس

سرب

روی

1-5- شیمی عمومی خاک

خاک مخلوطی از جامدات معدنی و آلی، هوا، آب و میکرو ارگانیسم ها است. واکنش های مواد جامد بر کیفیت هوا و آب اثر می گذارد و میکرو ارگانیسم ها تعدادی از واکنش های خاک را تسریع می کنند. شیمی خاک هر چند تمام این واکنش ها را در بر می گیرد، اما تاکید آن بیشتر بر محلول خاک، یعنی غشای نازک محلول در اطراف ذرات خاک است (دبیری، 1382).

1-6- فازهای مختلف خاک

خاک یک سیستم چند جزئی است و از فازهای جامد، مایع، گاز و موجودات زنده تشکیل شده است. شیمی خاک بطور اصولی با فازهای جامد و مایع و بر هم کنش آنها سروکار دارد.

1-6-1- فاز جامد خاک

شامل دو جزء غیر آلی و آلی است. اجزای غیر آلی از اندازه های بسیار ریز کلوئیدی تا قلوه سنگهای درشت و تعداد زیادی از کانی های اولیه و ثانویه را شامل می شود. اجزای آلی، بقایای گیاهان و جانوران در مراحل مختلف تجزیه را در بر می گیرد. مقدار اجزای آلی خیلی کمتر از اجزای غیر آلی است.

1-6-1-1- مواد غیر آلی خاک

اجزای غیر آلی خاک، ساختار بلورین مشخصی دارند و کانی ها را بوجود می آورند. در اکثر خاک‌ها، اجزای شن و سیلیس از کانی های اولیه تشکیل شده اند، این مواد در دمای بسیار بالا به وجود آمده اند.
فراوان‌ترین کانی های اولیه در خاک ها کوارتز و فلدسپات ها هستند. کانی های فرعی که مقادیر آنها در خاک کمتر است، شامل میکا، پیروکسن، آمفیبول و الوین می باشد. فراوانترین کانی های کربنات دار خاک ها کلسیت است. پیریت غالبا با شیست و رگه های زغال سنگ توام است که در شرایط کاهشی در خاک ها ممکن است تشکیل شود.

1-6-1-2- مواد آلی خاک

بقایای گیاهان و جانوران عالی به عنوان منبع تغذیه برای میکرو ارگانیسم های خاک مورد استفاده قرار می گیرند. اجسام غیر هوموسی شامل کربوهیدرات ها و ترکیبات وابسته، پروتئین ها و مشتقات آن، 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 آنزیمی و شیمیایی تشکیل پلیمرهای جدیدی به نام هوموس را می دهد. هوموس مخلوطی کمپلکس از مواد کلوئیدی و بی شکل قهوه ای یا قهوه ای تیره که به تجزیه میکروبی مقاوم است و از تغییر بافت های اصلی درست شده و یا توسط میکرو ارگانیسم های خاک سنتز شده است. اثرات دراز مدتی از قبیل تامین ساخت مطلوب، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و افزایش ظرفیت نگهداری آب بجای می گذارد(دبیری، 1382).

1-6-2- فاز محلول خاک

فاز مایع اغلب به نام محلول خاک شناخته می شود که این فاز شامل آب و یون های محلول است که در این محیط تبادلات شیمیایی بسیار صورت می گیرد و عناصر تحت اثر عوامل مختلف مانند Ph به حالت محلول باقی مانده یا رسوب می کنند.(دبیری، 1382).

1-7- آلودگی خاک

هرگونه تغییر در ویژگی های اجزاء متشکله خاک به طوری که استفاده از آن ناممکن گردد، آلودگی خاک نامیده می شود. خارج کردن ضایعات به طریق ایمنی از محیط زیست انسان برای ادامه تمدن به عنوان ضرورت شناخته شده است. برای به حداقل رساندن آلودگی، ضایعات باید سریعا به چرخه طبیعی خود برگردانده شوند. خاک یک واسطه برگشت مجدد این ضایعات محسوب می شود. قابلیت خاک برای جذب سطحی، تبادل، اکسید کنندگی و رسوب دادن مواد، به همان اندازه که

دیدگاهتان را بنویسید