Skip to main content
SUPERVISOR
مجید افیونی مبارکه (استاد راهنما) مهین کرمی (استاد مشاور) حسین خادمی موغاری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shahab Ahmadi Doabi
شهاب احمدی دوآبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Modeling Zinc and Copper Mass Balances in Agricultural Soils of Kermanshah Province
Heavy metals such as zinc and copper can be entered into the agricultural soils in different ways especially by human activity. These elements are accumulated in the soil due to their low mobility over time. Accumulated elements in the soil are entered into the human food chain in various ways, causing health risks to humans and other animals. Therefore, assessing the process of heavy metals accumulation in the soil is essential to prevent soil pollution as well as environment protection and should be considered by researchers and program planners in different management levels. The purposes of this study are evaluation of zinc and copper mass balance by randomized modeling in agricultural soils of Kermanshah province based on county and province (district) scales, identification of dominant entering pathways of zinc and copper in the soil, determining the amount of dust deposition during the spring and summer and finally delineating the amount of combination of these elements in dust and its contribution to heavy metals entering into the agricultural lands. 214 samples including, surface soil (0-20 cm), plant (wheat, barley, chickpea, maize, beet, alfalfa and clover), dust, animal manure, chemical fertilizer and compost were collected from an area of 17118 square kilometers and then total and absorbable concentration (DTPA) of zinc and copper and soil properties including pH, salinity, cation exchange capacity, organic materials, lime and total manure phosphor were measured. MFA (Mass Flux Assessment) model was used to modeling the process of elements accumulation supported by randomized method based on mass balance and using a combination of Latin Hypercube method and Mont-Carlo stimulation in agronomic ecosystems of Kermanshah, Sangher, Gilangharb, Ghasreshirin, Sahneh, Sare-pole Zahab, Kangavar, Paveh and Javanroud counties. Thus, agronomic information such as crop type, cultivation area, yield, type and number of livestock, amount of used chemical fertilizers, compost and pesticides, amount of atmosphere deposition (as a new model input for closing model results to reality) and also the information about zinc and copper concentrations in plans, types of fertilizers and the dust were used. The results demonstrated that the average of measured concentrations of total zinc and copper in studied soils are lower than critical levels. The results indicate the accumulation of zinc and copper in agricultural lands of studied counties except for Kermanshah having negative accumulation rate. The highest accumulation rates of zinc (1172 g ha -1 yr -1 ) and copper (270 g ha -1 yr -1 ) were measured in Paveh while the lowest accumulation rates of zinc (-26g ha -1 yr -1 ) and copper (6 g ha -1 yr -1 ) were measured in Kermanshah. Although, the animal manure and atmosphere sitting down are the most important pathways for zinc and copper entering into the studied agricultural lands in county scale, compost (61-74 %), animal manure (23-33 %) and atmosphere sitting down (3-5 %) are the most important pathways in state scale. Model uncertainty analysis results revealed that, animal manures are the most important factor of uncertainty on the accumulation rate of zinc (79 %) and copper (61 %) in the studied area. Key Words Mass Balance Modeling, Zinc and Copper, Agronomic Ecosystem, Keranshah Province
عناصر سنگین از جمله روی و مس از مسیرهای مختلف و به ویژه از طریق فعالیت های انسان وارد خاک های کشاورزی می شوند. به دلیل پویایی کم در طول زمان، این عناصر در خاک انباشته می شوند. عناصر انباشته شده در خاک به طرق مختلف وارد زنجیره غذایی انسان شده و باعث تهدید سلامت انسان و سایر حیوانات می گردند. لذا بررسی روند انباشت عناصر سنگین جهت پیشگیری از آلودگی خاک و حفظ محیط زیست ضروری است و باید مدّ نظر محققین و برنامه ریزان در سطوح مختلف مدیریتی قرار بگیرد. این مطالعه به منظور بررسی توازن جرمی عناصر روی و مس به کمک مدل سازی تصادفی در خاک های کشاورزی استان کرمانشاه در مقیاس شهرستان و استان (منطقه)، شناسایی مسیرهای غالب ورود روی و مس، تعیین میزان گرد و غبار فرونشسته طی فصول بهار و تابستان و تعیین میزان ترسیب این عناصر در گرد و غبار و سهم این مسیر در ورود آن ها به اراضی کشاورزی صورت گرفت. 214 نمونه، شامل خاک سطحی (0-20 سانتی متر)، گیاه (گندم، جو، نخود، ذرت، چغندر قند، یونجه و شبدر)، گرد و غبار، کود دامی، کود شیمیایی و کمپوست از منطقه ای به وسعت 17118 کیلومترمربع جمع آوری گردید و غلظت کل و قابل جذب (DTPA) روی و مس، ویژگی های خاک شامل pH، شوری، ظرفیت تبادل کاتیونی، ماده آلی، آهک و فسفر کل کودهای دامی در آن ها اندازه گیری شد. مدل MFA (Mass Flux Assessment)، به منظور مدل سازی روند انباشت عناصر به کمک روش تصادفی مبتنی بر توازن جرمی و با استفاده از ترکیب روش لاتین هایپرکیوب و شبیه سازی مونت کارلو در اکوسیستم های زراعی شهرستان های کرمانشاه، سنقر، گیلانغرب، قصرشیرین، صحنه، سرپل ذهاب، کنگاور، پاوه و جوانرود به کار گرفته شد. به این منظور از اطلاعات زراعی شامل نوع محصول، سطح زیر کشت، عملکرد، نوع و تعداد دام‌ها، میزان مصرف کودهای شیمیایی، کمپوست و آفت کش ها، میزان فرونشست اتمسفری (به عنوان ورودی جدید به مدل جهت نزدیک کردن نتایج مدل به واقعیت) و هم چنین اطلاعات مرتبط با غلظت روی و مس در گیاهان، انواع کودها و گرد و غبار استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که میانگین غلظت های اندازه گیری شده کل روی و مس خاک های مطالعه شده پایین تر از حد بحرانی (پیشنهاد شده برای ایران) می باشند. نتایج حاکی از انباشت مقادیر روی و مس در زمین های کشاورزی در شهرستان های مورد مطالعه (به جز شهرستان کرمانشاه که دارای نرخ انباشت منفی است) می باشد. بیشترین نرخ انباشت روی (g ha -1 yr -1 1172) و مس (g ha -1 yr -1 270) در پاوه و کمترین نرخ انباشت روی (g ha -1 yr -1 26-) و مس (g ha -1 yr -1 6) در کرمانشاه محاسبه شد. در مقیاس شهرستان، مهم ترین مسیرهای ورود روی و مس به زمین های کشاورزی شهرستان های مورد مطالعه، کودهای حیوانی و فرونشست اتمسفری است، در صورتی که در مقیاس استانی مهم ترین مسیرهای ورود به ترتیب کمپوست (61 و 74 درصد)، کودهای حیوانی (33 و 23 درصد) و فرونشست اتمسفری (5 و 3 درصد) است. نتایج آنالیز عدم قطعیت مدل نشان داد که، کودهای حیوانی مهم ترین عامل ایجاد عدم قطعیت بر نرخ انباشت روی (79 درصد) و مس (61 درصد) در منطقه مورد مطالعه بوده اند. کلمات کلیدی : مدل‌سازی توازن جرمی، روی و مس، اکوسیستم زراعی، استان کرمانشاه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی