توزیع مکانی برخی فلزات سنگین در خاک‌های منطقه صنعتی زنجان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

2 استادیار گروه علوم خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

3 عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی زنجان

چکیده

آلودگی ناشی از فلزات سنگین در خاک نه تنها به‏طور مستقیم بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تأثیر می­گذارد، بلکه گزندی جدی برای سلامتی انسان با ورود به زنجیره غذایی و همچنین امنیت زیست محیطی و نفوذ در آب­های زیرزمینی بشمار می­رود. منطقه زنجان به‌واسطه دارا بودن معادن فلزات سنگین، یکی از شهر­های صنعتی ایران محسوب می­شود. هدف از این پژوهش، بررسی پراکنش غلظت برخی عناصر سنگین و تهیه نقشه آنها به­منظور شناسایی مناطق زراعی آلوده متأثر از کارخانجات صنعتی آلاینده منطقه زنجان با استفاده از زمین‏آمار بود. برای بررسی توزیع مکانی فلزات سنگین شامل روی، مس، سرب و کادمیم در منطقه زنجان، 150 نمونه خاک به­‏صورت تصادفی از عمق صفر تا 10 سانتیمتری از مجاور کارخانجات آلاینده تا اراضی زراعی پیرامونی در زمینی به وسعت تقریبی 20 هزار هکتار انتخاب شد. غلظت کل روی، مس، سرب و کادمیم نمونه­ها پس از هضم، با دستگاه جذب اتمی اندازه­گیری شد. فاکتور غنی شدن خاک (EF) برای ارزیابی شدت آلودگی فلزات سنگین محاسبه شد. پهنه‌بندی فلزات مذکور با استفاده از کریجینگ معمولی نشان داد که غلظت فلزات سنگین در بیشتر اراضی نیمه شرقی و مرکزی منطقه زنجان در بالای حد آستانه‌ خطر قرار دارند­ که به­ترتیب برای فلزات سرب، روی، مس و کادمیم دارای غلظت بیشینه 5/402، 585،670 و 5/10 میلی­گرم بر گیلوگرم است؛ لذا قسمت­های شرقی و سپس نواحی مرکزی منطقه مورد مطالعه در اولویت عملیات آب ­شویی خاک و پالایش سبز جهت بهبود آلودگی ناشی از فلزات سنگین می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Spatial Distribution of Some Heavy Metals in Soils of Zanjan Industrial Region

نویسندگان [English]

  • Y Yari 1
  • HR Momtaz 2
  • M Taheri 3
چکیده [English]

Soil pollution because of heavy metals not only can directly affect the soil physical and chemical properties but also may turn out to be a serious hazard to human health due to affecting both the food chain and groundwater. Zanjan Province in Iran is considered as one of the most industrialized areas in country due to its heavy metal mining industries. The main purpose of the present study was to evaluate the spatial distribution of heavy metal concentrations using geostatistics approach and to provide the detailed soil maps in order to identify the contaminated farmlands affected greatly by Zanjan contaminated industrial site. Hence, 150 topsoil (0-10 cm) samples were randomly gathered from the area surrounding the contaminated industrial sites to adjacent farmlands with 20,000 ha area in order to assess the spatial variation of heavy metals such as zinc, copper, lead and cadmium. Total zinc, copper, lead and cadmium after the digestion process were measured using atomic absorption spectroscopy (AAS). Therefore, soil enrichment factor (EF) was calculated to identify heavy-metal affected sites. The results of kriging interpolation analysis showed that heavy metals concentrations in the eastern and central parts of the Zanjan area generally exceeded the threshold values (Pb=402.5 mg/kg, Zn=670 mg/kg, Cu=585 mg/kg and Cd=10.5 mg/kg). Therefore, the eastern and central parts of the study area seem to have a high priority for the both soil leaching and phytoremediation operations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Enrichment factor
  • Geostatistics
  • Heavy metals
  • Mapping
  • Ordinary Kriging

مراجع

حسنی پاک ع ا، 1386. زمین آمار. انتشارات دانشگاه تهران.
گلچین ا، شفیعی س، 1385. بررسی تاثیر کارخانه سرب و روی زنجان بر آلودگی خاک تا شعاع ١٠ کیلومتری کارخانه. سازمان مدیریت و برنامه ریزی استان زنجان. ایران.
نوریان م، دلاور م­ا، شکاری پ و عبدالهی س، 1393. مطالعه پراکنش آلودگی خاک به فلزات سنگین با استفاده از زمین آمار و خوشه­بندی فازی در منطقه دیزج آباد، استان زنجان. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک جلد 21، صفحه­های125 تا 143.
Amini M, Afuni M and Khadem H, 2006. Mass Balance Modeling of Cd and Pb in the area of arable land of Isfahan. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources 10 (4): 77-89.
Boisson J, Ruttens A, Mench M and Vangronsveld J, 1999. Evaluation of hydroxyapatite as a metal immobilizing soil additive for the remediation of polluted soils. Part 1. Influence of hydroxyapatite on metal exchangeability in soil, plant growth and plant metal accumulation. Environmental Pollution 104(2): 225-233.
Bolan NS, Adriano D, Mani P and Duraisamy A, 2003. Immobilization and phytoavailability of cadmium in variable charge soils. II. Effect of lime addition. Plant and Soil 251(2): 187-198.
Cemek B and Kizilkaya R, 2006. Spatial Variability and Monitoring of Pb Contamination of Farming Soils Affected by Industry. Environmental Monitoring and Assessment 117: 357-375.
Cao HF, AC Chang and AL Page, 1984. Heavy Metal Contents of Sludge-Treated Soils as Determined by Three Extraction Procedures. Journal of Environmental Quality. 13 (4): 632-634.
Dayani M and Mohammadi J, 2010. Geostatistical Assessment of Pb, Zn and Cd Contamination in Near-Surface Soils of the Urban-Mining Transitional Region of Isfahan, Iran. Pedosphere 20(5): 568-577.
De Temmerman L, Vanongeval L, Boon W and Hoenig M, 2003. Heavy metal content of arable soil in Northern Belgium. Water, Air and Soil Pollution 148: 61-76.
Gilmour J and Kittrick J, 1979. Solubility and equilibria of zinc in a flooded soil. Soil Science Society of America Journal 43(5): 890-892.
Jiachun S, Haizhen W, Jianming X, Jianjun W, Xingmei L and Haiping Z, 2007. Spatial distribution of heavy metal in soil: A case study of changing China. Environmental Geology. 52: 1-10.
Kashem MA and Singh BR, 2001. Metal availability in contaminated soils: effects of flooding and organic matter on changes in Eh, pH and solubility of Cd, Ni and Zn. Nutrient Cycling in Agroecosystems 61: 247-255.
Kızılkaya R, Aşkın T, Bayraklı B and Sağlam M, 2004. Microbiological characteristics of soils contaminated with heavy metals. European Journal of Soil Biology 40(2): 95-102.
Kizilkaya R, Dengiz O, Ozyazici M, Askin T, Mikayilov F and Shein E, 2011. Spatial distribution of heavy metals in soils of the Bafra plain in Turkey. Eurasian Soil Science 44(12): 1343-1351.
Mahmoudi S, Naderi M and Mohammadi J, 2013. Mapping Heavy Metals Pollution in Soil Particle Size Classes Based on Landsat ETM+ Data in Southern Isfahan. Journal of Science and Technologyof Agriculture and Natural Resources -Isfahan University of Technology 17(63): 81-93.
Marschner H, 2012. Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants, 89. Academic press.
Martín JAR, Arias ML and Corbí JMG, 2006. Heavy metals contents in agricultural topsoils in the Ebro basin (Spain). Application of the multivariate geoestatistical methods to study spatial variations. Environmental Pollution 144(3): 1001-1012.
Öborn I, Jansson G and Johnsson L, 1995. A field study on the influence of soil pH on trace element levels in spring wheat (Triticum aestivum), potatoes (Solanum tuberosum) and carrots (Daucus carota). Water, air, and soil pollution 85(2): 835-840.
Rodríguez JA, Nanos N, Grau JM, Gil L and Lopez-Arias M, 2008. Multiscale analysis of heavy metal contents in Spanish agricultural topsoils. Chemosphere 70(6): 1085-1096.
Salt DE, Blaylock M, Kumar PBAN, Dushenkov V, Ensley BD, Chet I and Raskin I, 1995. Phytoremediation: a novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants. Biotechnol 13: 468-475.
Schulin R, Curchod F, Mondeshka M, Daskalova A and Keller A, 2007. Heavy metal contamination along a soil transect in the vicinity of the iron smelter of Kremikovtzi (Bulgaria). Geoderma 140(1): 52-61.
Šichorová K,Tlustoš P, Száková J, Kořínek K and Balík J, 2004. Horizontal and vertical variability of heavy metals in the soil of a polluted area. Plant Soil Environ 50(12): 523-534.
Sposito, 1989. The Chemistry of Soils. New York.
Sutherland R, 2000. Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii. Environmental Geology 39(6): 611-627.
Webster R and Burges TM, 2002. Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties III-changing drift and universal kriging. Soil Sciences 31.
Xia X, Chen X, Liu R and Liu H, 2011. Heavy metals in urban soils with various types of land use in Beijing, China. Journal of Hazardous Materials 186(2): 2043-2050.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار