ارزیابی آلودگی و تغییرات مکانی روی، مس و نیکل در خاک‌های مناطق خشک مسیر زابل- زاهدان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه زابل

2 سرپرست دانشکده آب و خاک

3 استادیار گروه علوم خاک دانشگاه یاسوج

چکیده

سابقه و هدف: فلزات سنگین یکی از مهمترین آلاینده‌های خاک می‌باشند. افزایش مقدار آن‌ها با توجه به پایداری آن‌ها در محیط زیست منجر به توجه محققان در دهه‌های اخیر شده است. از طرفی آلودگی خاک‌ها توسط فلزات سنگین که از خودروها تولید می‌شوند نیز یک مسئله زیست محیطی جدی می‌باشد. با توجه به اهمیت آلودگی خاک، بررسی امکان آلودگی خاک توسط خودروها گوناگون ضرورت پیدا می‌کند. ویژگی‌های توزیع مکانی آلودگی در خاک‌های آلوده عامل مهمی جهت شناسایی نقاط آلوده و برطرف کردن آن می‌باشد. این تحقیق با هدف بررسی توزیع مکانی فلزات سنگین روی، مس و نیکل در خاک‌های کنار جاده‌ای مسیر زابل – زاهدان انجام گرفت.

مواد و روش‌ها: با استفاده از روش نمونه‌برداری سیستماتیک منظم 252 نمونه خاک از عمق صفر تا 20 سانتی‌متر جمع‌آوری گردید. ویژگی‌های مختلف خاک شامل غلظت کل فلزات روی، مس و نیکل، پ‌هاش، هدایت الکتریکی خاک، کربن آلی، کربنات کلسیم معادل و بافت خاک اندازه‌گیری شد. فاکتور غنی‌شدگی و شاخص زمین انباشتگی برای تعیین وضعیت و روند آلودگی خاک این منطقه استفاده شد. نقشه پهنه‌بندی غلظت مس و روی با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی، و برای فلز نیکل با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل گوسی تهیه شد. دقت روش ها با استفاده از خطای قدر مطلق میانگین و مجذور میانگین مربعات خطا مقایسه شد و روشی که دارای بالاترین مقدار دقت بود برای تهیه نقشه فلزات سنگین خاک مورد استفاده قرار گرفت.

یافته‌ها: با افزایش فاصله از جاده غلظت فلزات سنگین کاهش یافت. برای تهیه نقشه نیکل مدل گوسی، و برای روی و مس مدل نمایی دارای بالاترین دقت بود. میانگین غلظت روی، مس و نیکل در فاصله صفر، 50 و 100 متری به ترتیب برابر با 33/54، 75/52، 56/51، 67/9، 40/9، 03/9 و 26/10، 02/10، 76/9 میلی گرم بر کیلوگرم بود. مقادیر روی، مس و نیکل در خاک‌های کنار جاده ای در منطقه مورد مطالعه کمتر از حد مجاز سازمان جهانی بهداشت (WHO)1بود. نتایج این مطالعه نشان داد رابطه بین روی، مس و نیکل یک رابطه مثبت و معنی‌دار است. در واقع وجود همبستگی بین فلزات مختلف نشان‌دهنده منبع مشترک آنها است.

نتیجه‌گیری: نتایج توزیع مکانی فلزات نشان داد که این خاک‌ها نسبت به مس، روی و نیکل غیرآلوده می‌باشند. غلظت و پراکنش این عناصر در منطقه دارای منشا زمین شناسی و انسانی می‌باشند. عناصر مس، روی و نیکل به‌طور طبیعی در خاک وجود دارند اما فعالیت‌های انسانی مانند فعالیت‌های کشاورزی و احتراق سوخت‌های فسیلی سبب تجمع بیشتر این فلزات در قسمت‌هایی از منطقه مورد مطالعه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of contamination and spatial variations of Zn, Cu and Ni in arid-zone soils of the Route between Zabol and Zahedan

نویسندگان [English]

  • Vali Behnam 1
  • Ahmad Ahangar 2
  • Mohamad Rahmanian 3
  • Abolfazl Bameri 1
2 Dean of soil and water faculty
3 Yasouj University
چکیده [English]

Background and objectives: Heavy metals are one of the most important soil pollutants. The increased level of them in the environment with respect to their stability has led to researchers attraction in recent decades. Soil contamination produced by heavy metals released from vehicles is a serious environmental problem. Considering the importance of soil contamination, evaluation of soil contamination by various industries seems to be necessary. Characteristics of the spatial distribution of pollutants in contaminated soils are important factors to identify and eliminate pollution. This study aimed to investigate the spatial distribution of heavy metals such as Ni, Zn, and Cu at the roadside soils of Zabol - Zahedan route.

Materials and methods: 252 soil samples were collected from a depth of 0-20 cm, using a regular systematic sampling process. In addition to the total concentration of the metals in the soil, the soil’s properties including its pH, EC, organic matter, lime percentage and soil texture were measured. The contamination assessment of soil was done by using the enrichment factor and biological accumulation indicator. For heavy metals concentration maps of Cu and Zn, we used Ordinary Kriging and Exponential model and for Ni, we used Ordinary Kriging and Gaussian model. The method accuracies were compared by using mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE), and the method with the highest accuracy was used to prepare the heavy metal maps.

Results: As the distance from the road increased, the concentration of heavy metals decreased. To prepare the map of nickel Gaussian model, and for the zinc and copper Exponential model has the highest precision. The average Zn, Cu and Ni concentration at 0, 50 and 100 meters intervals were 54.33, 52.75, 51.56, 9.67, 9.49, 9.03 and 10.26, 10.02, 9.76 mg kg-1. Zn, Cu and Ni concentrations in roadside roads in the study area were less than the WHO limit. The results of this study showed that the relationship between zinc, copper and nickel is positive and meaningful. In fact, the existence of correlations between different metals represents their common source.

Conclusion: The results of spatial distribution of metals showed that these soils are uncontaminated to Zn, Cu and Ni. The concentration and distribution of these elements in the region are of geological and human origin. Zn, Cu and Ni are naturally occurring in the soil, but human activities, such as agricultural activities and the combustion of fossil fuels, have led to the accumulation of these metals in parts of the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Contamination
  • roadside soils
  • spatial variations
  • enrichment factor