SUPERVISOR
Majid Afyuni,Hossein Shariatmadari
مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور) حسین شریعتمداری (استاد راهنما)
STUDENT
Reza Moradi
رضا مرادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Distribution of Soil Heavy Metals (Zinc, Lead, Copper, Cadmium, Nickel) Pollution in Isfahan Urban Areas
Environmental degradation and pollution is one of the major issues of industrial communities, however, the problem is a world-wide concern affecting the human society, globally. Pollutants include different environmental disruptive agents, among them heavy metals due to their non-degradable nature and their harmful effects on living organisms, even at low concentrations, received specific concern. The study of soil heavy metal distribution is essential for monitoring and managing the soil pollution and protection of the environmental quality. Therefore, this research aimed to investigate the concentrations of lead, zinc, copper, nickel and cadmium in the soils of some metropolitan areas of Isfahan landscape. A point map of the heavy metals distribution in soil is prepared using the laboratory data and the GIS information. Sixty surface (0-10 cm) soil samples including 30 samples from the main squares of the city and 30 control samples from houses or abandoned lands in the vicinity of the squares were collected in an area of 482 square kilometers. Total and DTPA extractable concentrations of the heavy metal as well as some other soil properties including pH, EC, calcium carbonate content, cation exchange capacity, sand, silt and clay percentagees were determined. Descriptive statistical analyses including correlation analysis, cluster analysis and principal component analysis were performed on the data using statistical software. The information on soil management of parks and landscapes including the amounts and the types of applied chemical and organic fertilizers and soil amendments by fourteen local Isfahan city municipalities along with some other dominant activities as industrial activities and some statistics on the city traffic were recorded. The results generally indicated that the levels of heavy metals in the soils were at No danger state as described with the national standard for urban parks and landscapes. The results of correlation analysis, cluster analysis and principal analysis showed that copper and zinc were originated from the same source and strongly correlated with soil organic matter. This suggested that the application of chemical and organic fertilizers as the major bedding practices in the parks and landscapes may be controling the soil Zn and Cu concentrations. The results however, showed that the soil contamination by Pb can be due to other activities, mainly car traffic. The regions of heavy car traffic were coincided with the high concentrations of soil Pb. Nickel showed no correlation with other heavy metals as well as the human activities recorded in this study. On the other hand there was a significant correlation between Ni and soil calcium carbonates suggesting mostly geogenic sources for this metal. The level of cadmium in all soil samples of the studied area was below the detection limit. It is worth mentioning that soil heavy metal concentrations in the main points (squares) were more than the controls (houses and abandoned lands), therefore attention on the heavy metal accumulation of the practiced soils will be needed. Key Words: Heavy metals, Chemical and organic fertilizers, Soil pollution, origins of pollution, Urban traort
تخریب و آلودگی محیط زیست یکی از ره آوردهای صنعتی شدن اجتماعات بشری است. با این حال این اثرات، یک مشکل جهانی است که متوجه همه جوامع می شود نه یک مجموعه خاص. آلاینده ها از جمله عوامل مختل کننده محیط زیست به شمار رفته و از میان آن ها فلزات سنگین به دلیل غیر قابل تجزیه بودن و اثرات مضر آن ها بر موجودات زنده حتی در غلظت های کم حائز اهمیت شناخته شده اند. لذا بررسی پراکنش غلظت فلزات سنگین جهت پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست ضروری است. در این مطالعه با هدف بررسی پراکنش غلظت فلزات سنگین سرب، روی، مس، نیکل و کادمیوم در خاک تعدادی از مناطق شهری اصفهان نقشه پراکنش آلودگی خاک توسط این فلزات به صورت نقطه ای و با استفاده از داده های جمع آوری شده و فن آوری GIS تهیه شد. با استفاده از روش نمونه برداری تصادفی تعداد 60 نمونه از خاک سطحی (10-0 سانتی متری) به این صورت که تعداد 30 نمونه از میادین اصلی شهر و 30 نمونه شاهد از منازل مسکونی و اراضی رها شده در شهر اصفهان با مساحت 482 کیلومتر مربع جمع آوری گردید و غلظت کل و قابل جذب فلزات سنگین، خصوصیات خاک شامل اسیدیته، قابلیت هدایت الکتریکی، درصد ماده آلی، درصد کربنات کلسیم، قابلیت تبادل کاتیونی و درصد شن، سلیت و رس در آن ها اندازه گیری شد. سپس انجام تجزیه و تحلیل داده های آماری توصیفی شامل آنالیز همبستگی، آنالیز تجزیه خوشه ای و آنالیز تجزیه مولفه های اصلی بوسیله ی نرم افزار آماری صورت گرفت. اطلاعات مدیریتی اعمال شده در پارک ها و فضاهای سبز منطقه شامل نوع و میزان مصرف کودهای شیمیایی و کودهای آلی بکار رفته توسط شهرداری های چهارده گانه شهر اصفهان و همچنین تعداد شهرک های صنعتی اطراف و داخل شهر اصفهان همراه با نوع فعالیت غالب در این شهرک ها به صورت کامل ثبت گردید. نتایج اولیه تجزیه و تحلیل داده ها نشان می دهد سطح غلظت فلزات سنگین در خاک مناطق شهری اصفهان در مقایسه با استانداردهای ملی تعیین شده برای خاک با کاربری پارک و فضای سبز شهری در محدوده بدون خطر قرار می گیرد. نتایج حاصل از آنالیز همبستگی، تجزیه خوشه ای و تجزیه مولفه های اصلی نشان می دهد مس و روی با ماده آلی خاک دارای همبستگی شدید و منبع انتشار مشابه و تحت تاثیر فعالیت انسانی بوده که ناشی از کاربرد کودهای شیمیایی و کودهای آلی می باشد. مطالعات نشان داد آلودگی خاک توسط فلز سرب می تواند ناشی از فعالیت انسانی در بخش حمل و نقل شهری باشد. نقشه حجم ترافیک شهر اصفهان رابطه مستقیم آلودگی سرب در خاک را با حجم ترافیک بالای منطقه نشان می دهد. فلز نیکل دارای همبستگی با سایر فلزات سنگین در این مطالعه نبود و وابستگی غلظت فلز نیکل در خاک با تغییرات مکانی منطقه را نشان می دهد و عمدتا توسط مواد مادری کنترل می شود. غلظت کادمیوم در خاک در تمام نقاط مورد مطالعه کمتر ازحد تشخیص دستگاه جذب اتمی بود. شایان ذکر است غلظت فلزات سنگین در این مطالعه در نقاط اصلی (میادین) بیش از نقاط شاهد (منازل مسکونی و اراضی رها شده) در منطقه بود. کلمات کلیدی: فلزات سنگین، کودهای شیمیایی و کودهای آلی، فاکتور آلودگی خاک، منابع انتشار آلودگی، حمل و نقل شهری