SUPERVISOR
Mohammad Nemati Varnosfaderany,Norolah Mirghafari
محمد نعمتی ورنو سفادرانی (استاد راهنما) نوراله میرغفاری (استاد راهنما)
STUDENT
MOZHDE ABBASI
مژده عباسی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Distribution and source of heavy metals in the core sediments of city lakes around the Zayanderoud River
t: Heavy metals are one of the most stable pollutants in aquatic ecosystems. Determining the concentration and origin of heavy metals plays an important role in designing management steps to control the environmental conditions of aquatic ecosystems . It is usually important to determine the origin of these pollutants due to the increased concentration of heavy metals around industrial and agricultural areas. The Zayandehrud River is one of the most important rivers in central Iran. So far, the capability of aquatic ecosystem core sediments ,as a natural archive (environmental archive), are not considered on contamination studies of the Zayandehrud River with the heavy metals Zayandehrud ,. However, such studies can determine the depositional history of pollutants (especially heavy metals) to aquatic ecosystems from different origins in sediments related to the last 150 years. In this study, core sediments sampled from three urban lakes of Zayandehrud margin (Zobahan Lake, Zarinshahr Beach Park Lake and Dizicheh Lake), in order to determine concentration, flux origin trends of heavy metals (Cadmium, Nickel, Lead and Zinc) in the last four decades.. Moreover, the relationship between physicochemical parameters of sediments and heavy metal concentrations was investigated in core sediments. The concentration of heavy metals was determined using an atomic absorption device. The results showed the concentration range of cadmium, nickel, lead and zinc metals in the range of 25.45 - 99.45 and 16.5 - 83.15, 2.6 - 5.8 and 0.1 – 4.15 , 37.05 - 88.2 and 26 - 77.75, 3.65 - 6.36 and 0.05 - 4.75 mg/kg in core sediments of the Zobahan Lake and Zarinshahr Beach Park Lake, respectively. The total concentration of heavy metals in core sediments of two lakes revealed non uniform trends with depth. Calculation of Pearson correlation coefficients between the measured concentration of heavy metals with physicochemical parameters showed significant positive correlation betwee nickel, zinc and lead , and with pH, calcium carbonate and aluminum content of the Zobahan Lake sediment samples. In the core sediments of Beach Park Lake, only nickel and zinc showed a significant positive correlation with aluminum, sand and clay. Cadmium also showed a significant positive correlation with the percentage of silt in the core sediments of both lakes. The calculation of Geo-accumulation Index (I geo ) showed moderate pollution of nickel in some layers of the studied core sediments among the studied metals. However, according to the Enrichment Factor (EF), some layers were placed in the enriched and highly enriched showed that, only the concentration of cadmium is higher than the Effects Range Low (ERL), in most layers. The results of the study indicated the dominant natural origin of the studied heavy metals, but in the case of cadmium, the contribution of anthropogenic origin has shown a significant increase. Simultaneous comparison of the heavy metal flux trends with climatological drought index(SPI) and hydrological drought index (SDI) of the area showed that pollution flux of heavy metals in sediments has increased during the wet years. However, based on the results of sequential extraction, their main origin is natural and various contribution of anthropogenic source has been obtained in different layers. Keywords: Heavy metals, Source identification, Core sediments, Pollution flux, Urban lakesof Zayandehrud River margin.
فلزاتسنگین یکی از پایدارترین آلایندهها در اکوسیستمهای آبی محسوب میشوند. تعیین غلظت و منشاء فلزات سنگین، نقش مهمی در طراحی اقدامات مدیریتی به منظور کنترل شرایط زیست محیطی این اکوسیستمهای آبی دارد. معمولا با توجه به افزایش غلظت فلزات سنگین در اطراف محلهای صنعتی و کشاورزی، تعیین منشاء این آلودگیها از اهمیت بالایی برخوردار است. رودخانه زایندهرود یکی از مهمترین رودخانههای مرکزی ایران است. تاکنون در مطالعات صورت گرفته در مورد آلودگی رودخانه زایندهرود به فلزاتسنگین، به قابلیت رسوبات عمقی (مغزههای رسوبی) اکوسیستمهای آبی به عنوان یک آرشیو طبیعی (زیست محیطی) توجهی نشدهاست. حال آنکه این گونه مطالعات میتواند تاریخچه حمل آلایندهها (بویژه فلزات سنگین) به اکوسیستمهای آبی ناشی از منشاءهای متفاوت را در رسوبات مربوط به100-150 سال اخیر مشخص کند. در این مطالعه نمونهبردای از رسوبات عمقی از سه دریاچه شهری حاشیه زاینده رود (دریاچه ذوبآهن، پارک ساحلی زرینشهر و دیزیچه) به منظور تعیین روند تغییرات زمانی (در 4 دهه اخیر) غلظت و بار فلزات سنگین (کادمیوم، نیکل، سرب و روی) و منشاءیابی آنها و همچنین بررسی ارتباط پارامترهای فیزیکوشیمیایی رسوبات با غلظت فلزاتسنگین در رسوبات عمقی مورد مطالعه صورت گرفت. غلظت فلزات با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین شد. غلظت چهار فلز اندازهگیری شده با پارامترهای فیزیکوشیمیایی در نمونههای رسوب دریاچهی ذوبآهن نشان داد فلزات نیکل، روی و سرب دارای همبستگی مثبت معنیدار با هم و با pH، درصد کربناتکلسیم و میزان آلومینیوم میباشد و دارای همبستگی منفی معنیدار با EC و مادهآلی میباشند. در دریاچه پارک ساحلی زرینشهر فلزات نیکل و روی همبستگی مثبت معنیدار با هم و با آلومینیوم، درصد ماسه و رس دارند، همچنین دارای همبستگی منفی معنیدار با درصد مادهآلی میباشند. همچنین فلز کادمیوم دارای همبستگی مثبت معنیدار با درصد سیلت (62/0=r، 05/0P ) در هر دو دریاچه میباشد. نتایج به دستآمده، دامنه تغییرات فلزات روی، نیکل، سرب و کادمیوم در رسوبات عمقی دریاچه ذوبآهن و پارک ساحلی زرینشهر را به ترتیب در محدودهی 45/25-45/99 و 5/16-15/83 و 6/2-8/5 و 1/0-15/4 و 05/37-2/88 و 26-75/77 و65/3-36/6 و 05/0-75/4 mg/kg نشان داد. روند تغییرات غلظت کلی فلزات سنگین در رسوبات عمقی دو دریاچه روند غیریکنواختی را از سطح به عمق نشان داد. محاسبه شاخص زمینانباشتگی نشان داد از بین فلزات مورد مطالعه تنها فلز نیکل در برخی از لایههای رسوبات عمقی مورد مطالعه دارای آلودگی متوسط است. ولی براساس شاخص غنیشدگیبرخی از لایهها در طبقات غنیشدگی بسیار شدید و شدید از نظر میزان فلزات سنگین کادمیوم، روی و نیکل قرار گرفتند. مقایسه مقادیر غلظت فلزات سنگین با رهنمودهای کیفیت رسوب (SQG S ) امریکا و کانادا نشان داد در اکثر لایهها تنها غلظت فلز کادمیوم بالاتر از حد استاندارد کمینه (ERL)است. نتایج حاصل از منشاءیابی نشان دهنده منشاء غالب طبیعی برای فلزات نیکل، روی و سرب و منشاء غالب انسانی برای فلز کادمیوم میباشد. مقایسه همزمان روند تغییرات بارآلودگی فلزات سنگین با شاخصهای خشکسالی اقلیمی (SPI) و هیدرولوژیک (SDI) منظقه نشان داد در سالهای تر بار آلودگی فلزات در رسوبات افزایش یافتهاست. ولی بر اساس نتایج حاصل از استخراج پی در پی، منشاء اصلی آنها طبیعی است و سهم منشاء انسانی در لایههای مختلف متفاوت است.