تأثیر مواد مادری و تحول خاک بر مقدار و توزیع عمقی برخی فلزهای سنگین در خاک های منطقه کبودرآهنگ، همدان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته خاکشناسی

2 هیئت علمی دانشگاه بوعلی سینا همدان

3 هیئت علمی دانشگاه بو علی سینا همدان

4 هیئت علمی دانشگاه بو علی سینا

چکیده

سابقه و هدف: غلظت و توزیع فلزهای سنگین در خاک توسط دو عامل اصلی وراثت (ژئوژنیک) و غیر وراثت (پدوژنیک یا آنتروپوپدوژنیک) کنترل می‌شوند؛ به طوری که در مراحل اولیه تشکیل خاک، وضعیت این فلزها در خاک بیشتر تابع ماهیت مواد مادری است، اما با گذشت زمان، فرایندهای پدوژنیک و انسانی حاکم بر شرایط خاک نیز تأثیرگذار خواهند شد (11، 12). این پژوهش با هدف بررسی تأثیر این عوامل بر مقدار و توزیع عمقی برخی فلزهای سنگین در خاک‌های اطراف نیروگاه شهید مفتح استان همدان صورت گرفت.
مواد و روشها: شش نوع ماده مادری مختلف شامل شیل، شیست، سنگ آهک، دشت آبرفتی، پادگانه آبرفتی و نهشته مخروط افکنه‌ای در منطقه مطالعاتی شناسایی و نحوه تشکیل و تحول خاک در آن‌ها بررسی شد. غلظت کل فلزهای Cd، Cu، Mn، Ni، Zn، Pb و Fe در همه افق‌های پدوژنیک و مواد مادری تعیین و ترکیب کانی‌های موجود در مواد مادری مشخص شد.
یافته‌ها: توسعه و تحول خاک‌های پدیده آمده بر روی تمام مواد مادری مورد مطالعه، حداکثر در حد خاک‌های جوان اینسپتی‌سول (تیپیک هاپلوزراِپتز و تیپیک کلسی زراپتز) صورت گرفته است. مهم‌ترین دلیل این امر، نبود رطوبت کافی برای فرایند هوازدگی و آبشویی، به دلیل اقلیم نیمه‌خشک منطقه می‌باشد. با این حال، شدت فرایندهای خاکسازی و به تبع آن شدت تحول خاک، در خاک‌های آهکی بیشتر از سایر خاک‌هاست. علت این امر، حساسیت بالای مواد مادری آهکی به هوازدگی شیمیایی است. در مقابل، مقاومت نسبی بیشتر شیل به هوازدگی موجب تحول کم خاک‌های تشکیل شده بر روی این ماده مادری شده است. به طور کلی در خاک‌های بررسی شده، مواد مادری به شدت غلظت فلزهای سنگین را کنترل می‌کند. بیشترین مقدار فلز روی، مس و نیکل در خاک‌های شیلی دیده شد (به ترتیب، 0/136، 3/31 و 7/57 میلی گرم بر کیلوگرم)؛ بالاترین غلظت این فلزها نیز در ماده مادری شیل اندازه‌گیری شد (به ترتیب، 1/121، 1/37 و 5/53 میلی گرم بر کیلوگرم). خاک‌های آهکی دارای کمترین مقادیر کادمیوم، مس، منگنز، نیکل، روی، سرب و آهن هستند؛ کمترین مقدار مس، منگنز، نیکل، روی و آهن نیز در سنگ آهک اندازه‌گیری شد. این در حالی است که غلظت کادمیوم در سنگ آهک نسبت به سایر مواد مادری بیشترین است. با گروه‌بندی افق‌های خاکساز و مواد مادری به روش تحلیل خوشه‌ای، بیشتر افق‌های C در خوشه‌های مربوط به افق‌های خاکساز متناظرشان قرار گرفتند؛ این مشاهده بیانگر شباهت افق های خاکساز با افق های مواد مادری از نظر عناصر مورد مطالعه، و به تبع اهمیت عامل وراثت در کنترل غلظت فلزهاست. با این حال غلظت فلزها در افق‌های خاکساز، به ویژه در خاکرخ‌های آهکی، بیشتر از مقدار آن‌ها در مواد مادریشان است؛ این پدیده ناشی از غنی شدن فلزها در خاک‌های آهکی در طی فرایندهای خاکسازی، به ویژه آبشویی کربناتها، است.
نتیجه‌گیری: در خاک‌های منطقه، غلظت فلزها (بجز منگنز) عمدتاً تحت کنترل ماده مادری بوده و سهم فرایندهای خاکسازی در مرتبه دوم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of parent materials and soil evolution on the content and depth distribution of selected heavy metals in soils of Kabudarahang region, Hamedan

نویسندگان [English]

  • Shiva Nosratipoor 1
  • Mohsen Nael 2
  • Mohsen Sheklabadi 3
  • Ali Asghar sepahigero 4

1 Educated in Soil Science

2 Lecturer, Bu-Ali Sina University

3 Lecturer, Bu-Ali Sina University

4 Lecturer, Bu-Ali sina University

چکیده [English]

Background and objectives: The content and distribution of heavy metals in soil environment are mainly controlled by two broad factors, namely inheritance (geogenic) and non-inheritance (pedogenic or anthropopedogenic) factors. In the early stages of soil development, the status of heavy metals is mainly influenced by the composition of parent materials; over the course of time, however, different pedogenic and anthropogenic processes become important (11, 12). This study aimed to investigate the effect of these factors on the content and depth distribution of selected heavy metals in soils near Mofateh Martyr powerhouse in Hamedan.
Materials and Methods: Six types of parent materials consisting of shale (Sh), schist (Sch), limestone (Li), alluvial plain (Qa), alluvial terraces (Qt) and fan deposits (Qf) were identified in the study area and soil genesis and evolution were studied.Total content of Cd, Cu, Mn, Ni, Zn, Pb, and Fe were determined in both soil horizons and parent materials. The mineralogy of parent materials was assessed.
Results: The maximum degree of soil development in all of the selected parent materials is restricted to the formation of Inceptisols (Typic Haploxerepts and Typic Calcixerepts), mainly due to the limited weathering conditions prevailing in this semiarid region; although, the rate of soil forming processes and, in turn, soil development is relatively higher in soils derived from limestone, which is more sensitive to chemical weathering. In contrast, the higher relative resistance of shale to weathering processes explains the formation of less developed soils on this parent material. In general, the concentration of most selected heavy metals is controlled by the nature of parent material in the study area. The highest amount of zinc, copper and nickel was observed in Sh soils (136.0, 31.3, and 57.7 mg/kg, respectively); accordingly, the highest concentration of these metals was also measured in the shale (121.1, 37.1, and 53.5 mg/kg, respectively). Li soils have the lowest amount of cadmium, copper, manganese, nickel, zinc, lead and iron; the lowest amount of copper, manganese, nickel, zinc and iron was also measured in limestone. However, cadmium content in limestone is highest compared to the other parent materials. By grouping soil horizons and parent materials using cluster analysis, most of the C horizons were located in clusters related to their corresponding pedogenic horizons, indicating the similarity of pedogenic horizons with parent materials and hence the importance of inheritance factor in controlling the concentration of selected metals. However, concentration of metals in soil horizons, particularly in limestone profiles, is higher than parent materials; this is due to metal enrichment in soils during pedogenic processes, especially leaching of carbonates.
Conclusion: The concentration of all metals (except for Mn) is mainly controlled by parent material, and pedogenic processes have minor effects in the studied soils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavy metals
  • parent materials
  • soil evolution
  • power plant