Skip to main content
SUPERVISOR
Norolah Mirghafari,Alireza Safianian,Majid Afyuni
نوراله میرغفاری (استاد راهنما) علیرضا سفیانیان (استاد راهنما) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amin Golshahi
امین گلشاهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Spatial Distribution of Cadmium, Zinc and Vanadium in Surface Soil and their Accumulation in Some Crops of Hamadan Province
There is a world concern in relation to hazards of heavy metals in the environment. Soil pollution by heavy metals can directly or indirectly affect the health of organisms. Increasing heavy metals concentration in soil likely cause the increase of their entrance to plants. As a result, their accumulation especially in crops will be dangerous for human health. The aim of this study is to determine the spatial distribution of cadmium (Cd), zinc (Zn), and vanadium (V) in soils of Hamadan province, pollution assessment of soil, potato, wheat, barley, alfalfa, and corn, and the investigation of the health risk in the crops. Surface soil samples (0-20 cm) were collected by random systematic method. The concentration of heavy metals and some soil properties including pH, EC, and percentage of organic matter, sand, silt, and clay were determined. Satellite images were used to find out soil sampling points located on the agricultural lands and samples of potato, wheat, barley, alfalfa and corn were collected. The Kriging method precision of different models was compared using Mean Absolute Error (MAE) and Mean Bias Error (MBE). The method with higher precision was selected to mapping of heavy metals in the soil. The background concentration of both Cd and V, as well as Zn were calculated by median and Index of Geochemical Distribution (IGD), respectively. Soil pollution status was also determined using Index of Geochemical Load (IGL). Heavy metals Transfer Factor (TF) from soil to plants were calculated to identify their accumulations in the crops. The health risk potential of heavy metals in the wheat and potato were assessed with Health Risk Index (HRI). The results showed that the concentrations of studied elements in the soil were in the natural range; and were lower than the maximum acceptable concentration for plant toxicity. Cd, Zn, and V concentrations in the plants were lower than their toxicity. The Exponential model of disjunctive Kriging and Gaussian model of simple Kriging were shown higher precisions for both Cd and V, and Zn, respectively. Overlay of soil heavy metals spatial distribution, geology and land use maps were shown that Cd concentration depends to geology and agriculture. In addition to parent material, agriculture play an important role in Zn enrichment of soil. The geology was major factor to control the concentration of V in soil. According to IGL, only 10 soil samples located on the agricultural lands, were considered as polluted. The highest TF was observed for Cd in potato demonstrating that the high accumulation. Based on the HRI, the consumption of wheat and potato containing Cd and Zn didn’t have risk for human health, but the consumption of wheat could have significant risk due to existence of V. Keywords : Hamadan Province, heavy metals, soil pollution, kriging, crops, health risk.
نگرانی جهانی در رابطه با سمیت فلزات سنگین در محیط زیست وجود دارد. آلودگی خاک به عناصر سنگین می تواند به طور مستقیم و غیرمستقیم بر سلامتی موجودات زنده اثر گذارد. با افزایش غلظت فلزات در خاک، احتمال ورود آن ها به گیاهان نیز افزایش مییابد. در نتیجه، تجمع آن ها به خصوص در محصولات کشاورزی برای سلامتی انسان مخاطره آمیز خواهد بود. هدف از این مطالعه، تعیین توزیع مکانی کادمیوم، روی و وانادیوم در خاک سطحی استان همدان، ارزیابی وضعیت آلودگی این فلزات در خاک و تعدادی از محصولات کشاورزی و بررسی ریسک ناشی از عناصر سنگین موجود در گیاهان مصرفی کشت شده در اراضی کشاورزی میباشد. بدین منظور با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی، نمونه های خاک سطحی (cm 20ـ0) برداشت گردید و غلظت عناصر سنگین و برخی از پارامترهای خاک از جمله pH، EC، درصد ماده آلی و درصد شن، درصد سیلت و درصد رس تمامی نمونه ها آنالیز شد. با استفاده از تصاویر ماهواره ای نقاط نمونه برداری خاک واقع بر روی اراضی کشاورزی تعیین گردید و نمونه های گیاهان سیب زمینی (غده)، گندم، جو و ذرت (بذر) و یونجه (اندام هوایی) برداشت شد. دقت روش های کریجینگ با مدل های مختلف با استفاده از خطای قدرمطلق میانگین و خطای بایاس میانگین مقایسه شد و روشی که دارای بالاترین میزان دقت بود برای تهیه نقشه فلزات سنگین خاک مورد استفاده قرار گرفت. غلظت زمینه برای کادمیوم و وانادیوم با استفاده از پارامتر میانه و برای فلز روی با استفاده از شاخص توزیع زمین شیمیایی محاسبه شد و وضعیت آلودگی خاک با استفاده از شاخص بار زمین شیمیایی تعیین گردید. فاکتور انتقال فلزات سنگین از خاک به گیاه نیز برای تعیین میزان انباشتگی آن ها در گیاهان زراعی محاسبه شد. پتانسیل ریسک سلامتی در ارتباط با عناصر سنگین محصولات زراعی (گندم و سیب زمینی) نیز با استفاده از شاخص ریسک سلامتی، ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که غلظت عناصر مورد مطالعه در خاک استان همدان در دامنه طبیعی قرار دارد و کمتر از حداکثر غلظت مجاز با توجه به سمیت آن ها برای گیاه میباشد. میزان کادمیوم، روی و وانادیوم گیاهان نیز پایین تر از حد سمیت آن ها در گیاهان است. برای پهنه بندی فلزات سنگین خاک، کریجینگ گسسته با مدل نمایی برای کادمیوم و وانادیوم و کریجینگ ساده با مدل گوسی برای فلز روی، دارای بالاترین میزان دقت در بین روش های کریجینگ بودند. رویهم گذاری توزیع مکانی فلزات سنگین خاک با نقشه های زمین شناسی و کاربری اراضی نشان داد که کادمیوم منشأ زمین شناسی و کشاورزی دارد. برای فلز روی علاوه بر ماده مادری خاک، فعالیت های کشاورزی در غنی شدن خاک منطقه به این عنصر نقش بهسزایی داشته است. برای وانادیوم عامل اصلی که غلظت این عنصر را کنترل می کند، زمین شناسی منطقه می باشد. براساس شاخص بار زمین شیمیایی به جز تعداد 10 نمونه خاک که از نظر کادمیوم آلوده و بر روی اراضی کشاورزی واقع بودند، آلودگی خاک به فلزات سنگین وجود ندارد. بالاترین مقدار فاکتور انتقال نیز مربوط به کادمیوم در گیاه سیب زمینی می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی