Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Khademi Moughari,Samsolall Ayubi
حسین خادمی موغاری (استاد مشاور) شمس اله ایوبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sajad Amiri
سجاد امیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Effects of Land Use and Parent Material on the Spatial Distribution of Topsoil Magnetic Susceptibility in Eastern Isfahan
Due to accumulation of heavy metals in soil and their risk to human health, their recognition, origin and distribution have attracted considerable interests in recent years. Pollution of soil significantly reduces the environmental quality and affects the human health. Chemical approaches for evaluating soil pollution are difficult, expensive and destructive, otherwise recently methods dealing with magnetometery which are quick, inexpensive and non-destructive have been proposed as a proxy for assessing the heavy metal pollution of soil. The objective of this study was to determine the effects of land use and parent material on the spatial distribution of topsoil magnetic susceptibility and concentration of selected heavy metals in Isfahan district. A total of 204 topsoil samples (from six depths 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25 and 25-30 cm) were taken from an area of about 5100 km 2 . Location of the sampling points was determined using GPS and their land uses were recorded. Also parent material of samples was determined by the use of geology map. The magnetic susceptibility (?lf and ?hf) and concentration of total iron (Fe), zinc (Zn), copper (Cu), manganese (Mn), nickel (Ni), cobalt (Co), lead (Pb) and chromium (Cr) were measured in the soil samples. Frequency dependent magnetic susceptibility (?fd) also was calculated by the ratio of magnetic susceptibility in low and high frequencies. Selected soil chemical and physical properties including pH, electrical conductivity, organic matter, calcium carbonate equivalent, sand, silt, clay and gypsum were also determined to understand the relationships between magnetic susceptibility and soil properties. Spatial distributions of studied parameters were explored produced using kriging method. Generally, six different types of vertical distribution magnetic susceptibility patterns observed in the studied area, while patterns were indicators of soils developed on igneous and sedimentary rocks in agricultural, rangeland and urban land uses. It appears that the concentration of Pb, Zn and Cu has been affected by anthropogenic sources such as traffic emissions and mining activities, while Fe, Mn, Ni and Co might be attributed to both lithologic and anthropogenic sources. Low value of heavy metal concentration and significant correlation among them, in un-urbanized area confirmed that almost all elements showing natural sources and didn't have anthropogenic enhancement. The results showed that concentration Mn and Co positively correlated with ?lf and ?hf in unurbanized area. In urban area the concentration of Fe, Zn, Mn, Ni and Pb showed negative significant correlations with ?fd, while in unurbanized area Fe, Zn and Ni concentrations showed positive significant correlations with ?fd, which indicated the magnetic properties of the samples are predominately contributed by super-paramagnetic particles. High concentration of Pb, Zn and Cu in urban area showed that these areas has been polluted compared to agriculture and pasture land uses. Results showed that two major factors controlling the enhancement of magnetic susceptibility and heavy metals are lithologic and anthropogenic influences in the study area. There were negative significant correlations between electrical conductivity, gypsum, calcium carbonate equivalent and organic matter with magnetic parameters. Increasing of soluble salt, gypsum, calcium carbonate equivalent and organic matter decreases the magnetic susceptibility of soils by dilution effect of magnetic minerals. Basically in this investigation, our results indicated that pattern of magnetic susceptibility in different parent material provide a significant tool for interpretation of magnetic susceptibility in different land uses. Also, magnetic susceptibility could be used for assessment of heavy metal pollution in soil. Keywords : Distribution of magnetic susceptibility, Land use, Heavy metal, Urban and industrial pollutions, Parent material
در سال‌های اخیر به دلیل تجمع عناصر سنگین در خاک و خطرات ناشی از آن، تشخیص نوع، منشأ و پراکندگی این عناصر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. آلودگی خاک باعث کاهش کیفیت محیط زیست شده و سلامت موجودات زنده را به خطر می اندازد. معمولاً از روش‌های شیمیایی در بررسی آلودگی خاک استفاده می‌شود که روشی دشوار، پر هزینه و مخرب است ولی امروزه روش های جدید اندازه گیری به وسیله مغناطیس سنجی به عنوان یک روش مناسب برای ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در خاک استفاده می‌شود که روشی سریع، ارزان و غیر مخرب است. این مطالعه با هدف بررسی اثرات کاربری اراضی و مواد مادری بر توزیع مکانی پذیرفتاری مغناطیسی و غلظت برخی از فلزات سنگین در خاک سطحی برخی از اراضی مناطق شهری و شرق اصفهان انجام گرفت. در مجموع از 204 نقطه خاک سطحی از 6 عمق 5-0، 10-5، 15-10، 20-15، 25-20، 30-25 سانتی متری از منطقه ای به وسعت 5100 کیلومتر مربع نمونه برداری صورت گرفت. موقعیت نقاط نمونه برداری توسط دستگاه GPS تعیین و کاربری نقاط نیز ثبت گردید و مواد مادری نمونه‌ها نیز با استفاده از نقشه زمین شناسی منطقه تعیین گردید. پس از آماده سازی نمونه‌ها، مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در دو فرکانس KHz46/0 (?lf) و KHz 6/4 (?hf) اندازه گیری شد و مقدار پذیرفتاری وابسته به فرکانس (?fd) نیز با استفاده از معادله مربوط محاسبه گردید. غلظت فلزات آهن، روی، مس، منگنز، نیکل، کبالت، سرب و کروم در نمونه های خاک نیز پس از عصاره گیری، با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. برخی از ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک شامل هدایت الکتریکی، pH، کربنات کلسیم معادل، ماده آلی، گچ و بافت خاک نیز در نمونه‌ها تعیین گردید. نقشه پراکنش مکانی پارامتر های مورد مطالعه نیز با استفاده از روش کریجینگ ترسیم گردید. در مجموع در تمام مناطق مطالعه شده 6 نوع مختلف از الگوهای پذیرفتاری مغناطیسی مشاهده شد که الگوهای شاخص برای خاک‌های قرار گرفته بر روی مواد مادری آذرین و رسوبی در کاربری‌های کشاورزی، مرتعی، کنار جاده و شهری است. نتایج آنالیز فلزات سنگین نشان داد که غلظت فلزات سرب، روی و مس در کاربری شهری بیشتر تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی از جمله آلودگی ترافیکی و شهری و فعالیت‌های معدن کاوی در منطقه قرار دارند. همبستگی فلزات آهن، منگنز، نیکل و کبالت در کاربری شهری نشان می‌دهد که غلظت این فلزات تحت تأثیر مشترک فعالیت‌های انسانی و مواد مادری در منطقه قرار دارد. مقادیر کم فلزات مورد بررسی و همبستگی بالای بین آن‌ها در کاربری غیر شهری نشان می‌دهد که این عناصر بیشتر تحت تأثیر منابع طبیعی در خاک یافت می‌شوند و افزایش آنتروپوژنیک نشان ندادند. نتایج نشان داد که در کاربری غیر شهری فلزات منگنز و کبالت همبستگی مثبت و معنی‌داری با ?lf و ?hfدارد. در کاربری شهری غلظت فلزات آهن، روی، منگنز، نیکل و سرب همبستگی منفی و معنی‌داری با ?fd نشان داد و در کاربری غیر شهری آهن، روی و نیکل همبستگی مثبت و معنی‌داری با ?fd نشان داد که دلالت بر وجود ذرات سوپر پارامگنتیک در منطقه دارد. غلظت بالای فلزات سرب، روی و مس در کاربری شهری نشان داد که این مناطق در مقایسه با کاربری‌های کشاورزی و مرتعی آلوده شده است. نتایج نشان داد که دو عامل مهم کنترل کننده پذیرفتاری مغناطیسی و غلظت فلزات سنگین در منطقه مواد مادری و فعالیت‌های انسانی است. همبستگی منفی و معنی دار بالایی بین پذیرفتاری مغناطیسی و هدایت الکتریکی، گچ، کربنات کلسیم معادل و ماده آلی مشاهده شد. افزایش املاح محلول، گچ، کربنات کلسیم معادل و ماده آلی پذیرفتاری مغناطیسی خاک را از طریق رقیق سازی کانی‌های مغناطیسی کاهش می‌دهند. بر اساس نتایج این مطالعه به دست آوردن الگوی توزیع پذیرفتاری مغناطیسی در مواد مادری مختلف فاکتور مهمی در تفسیر داده های پذیرفتاری بدست آمده از کاربری‌های مختلف است و همچنین از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی می‌توان برای ارزیابی آلودگی فلزات سنگین خاک استفاده نمود. کلمات کلیدی : توزیع پذیرفتاری مغناطیسی، کاربری اراضی، فلزات سنگین، آلودگی‌های شهری و صنعتی، مواد مادری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی