Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Khademi Moughari,Samsolall Ayubi
حسین خادمی موغاری (استاد راهنما) شمس اله ایوبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Komeil Shabani
کمیل شعبانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Spatial Variablity of Selected Heavy Metals in Agricultural, Urban and Forest Soils of Sari, Neka and Behshahr Areas
Improving soil health is among the issues which have received great attention in recent decades due to population growth, urban and industrial development and the overdose use of fertilizers and pesticides. This study was carried out in order to environmentally evaluate the total concentration of selected heavy metals including lead, zinc, manganese, cobalt, chromium, copper, and nickel and affecting parameters in selected areas of Sari, Neka and Behshahr with an area of 2900 km 2 . A total 129 composite surface soil samples were taken from the depth of 0-15 cm using a random sampling within blocks scheme. Information of all the sampling sites as well as their locations were record using a GPS. Major land uses in the study region included urban, agricultural, and forest areas with 11, 66, and 52 subsamples, respectively. To investigate the vertical distribution of heavy metals and the influence of lithogenic and pedogenic processes on controlling heavy metals contents in soil, 8 soil profiles were studied on dominant soil parent materials. After preparation of soil samples, their heavy metals were extraced using 6N nitric acid solution and the concentration of selected heavy metals was determined using an atomic absorption spectrometer. Besides, selected physical and chemical soil properties including EC, pH, organic matter, calcium carbonate equivalent, and texture were measured. The spatial variability of heavy metals was studied using semivariogram models and krigging interpolation techniques. Also, the magnetic susceptibility of all the soil samples was determined and used as supplementary data to evaluate the concentration of heavy metals in soil. The results indicated that the concentration of Zn, Cu, and Pb in urban areas, agricultural area of Miandoroud plain and areas surrounding the main roads was much higher than that in other areas of the study region. This indicates the influence of human activities in such areas. The spatial variability of Mn and, to some degree, that of Co show that these elements are mostly influenced by lithogenic and pedogenic parameters. Based on the spatial distribution of the concentration of Ni and Cr in agricultural, urban and forest areas, it seems that two heavy metals are largely controlled by both anthropogenic and parent materials factors. This was further confirmed by the PCA analysis as well as the correlations of heavy metals with soil physico-chemical properties and also with magnetic susceptibility. The geometric mean concentration of selected heavy metals in forest soils were considered as natural background concentration and that in agricultural and urban areas as anthropogenic background concentration. The comparison of means indicated that the natural background concentration of Pb, Zn and Cu was statistically different from the anthropogenic background concentration of these elements at 5% level. The natural background concentration of Mn was also statistically different from its anthropogenic one. In contrast, there was no statistically significant difference betwee the natural and anthropogenic background concentrations of Cr, Co, and Ni. The results obtained were in line with those of the spatial variation and the PCA. The vertical distribution of heavy metals indicated that the concentration of heavy metals changed based on the type of parent materials, the level of soil development, and the land use of soil profile. Changes of heavy metals concentration with depth could be well explained by anthropogenic, lithogenic, pedogenic, and phytogenic processes. To environmentally assess the level of heavy metals in different areas, 2 indices of contamination factor (CF) and pollution load index (PLI) were employed. Based on the results of contamination factor, most soils studied are categorized as low to moderately contaminated and only 1.5% of the soil samples fall into the highly contaminated ltr" Keywords : Heavy metals, Soil pollution, Spatial variation, Krigging, Parent materials, Anthropogenic influence
مسئله حفظ و بهبود سلامت خاک از جمله مسائلی است که با توجه به رشد فزاینده جمعیت، توسعه شهرنشینی، صنعت و استفاده بیش از حد سموم و کودهای کشاورزی، در دهه های اخیر بیشتر در پژوهش ها مورد توجه قرار گرفته است. این مطالعه به منظور بررسی ارزیابی زیست محیطی غلظت کل برخی از فلزات سنگین شامل سرب، روی، منگنز، کبالت، کروم، مس و نیکل و عوامل تاثیر گذار بر روی آنها در بخشی از اراضی شهرهای ساری، نکا و بهشهر با وسعت 2900 کیلومترمربع صورت پذیرفت. بدین منظور 129 نمونه مرکب از عمق 15-0 سانتی متر خاک سطحی به روش شبکه‌بندی منظم و با نمونه برداری تصادفی برداشته شد. ثبت اطلاعات محلی و موقعیت مکانی محل نمونه برداری به وسیله GPS انجام شد. کاربری شهری با 11 نمونه، کاربری باغی و زراعی با 66 نمونه (به عنوان کاربری کشاورزی) و کاربری جنگل با 52 نمونه به عنوان کاربری‌های اصلی منطقه مورد مطالعه شناخته شدند. جهت بررسی توزیع عمقی فلزات سنگین و تأثیر فرآیندهای لیتوژنیک و پدوژنیک بر کنترل مقدار عناصر سنگین در خاک ها، تعداد 8 خاکرخ با توجه به مواد مادری غالب منطقه مطالعاتی حفر شد. پس از آماده سازی نمونه های خاک و هضم با اسید نیتریک 6 نرمال غلظت کل فلزات سنگین توسط دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. همچنین برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل EC، pH، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل و بافت خاک تعیین گردید. تغییرات مکانی فلزات سنگین با استفاده از مدل های نیمه تغییرنما و روش های میان یابی کریجینگ بررسی شد. همچنین پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها تعیین و به عنوان یک داده کمکی جهت ارزیابی دقیق تر و ارتباط آن با غلظت کل فلزات سنگین بکار گرفته شد. تغییرات مکانی غلظت فلزات روی، مس و سرب در منطقه مطالعاتی در مناطق شهری، اراضی کشاورزی دشت میاندرود و کنار جاده های اصلی بیشتر از سایر مناطق مطالعاتی است که بیان کننده تاثیر عامل انسانی در این مناطق است. پراکنش مکانی غلظت منگنز و تا حدود زیادی کبالت در منطقه نشان می دهد این عنصر بیشتر تحت تاثیر عوامل لیتوژنیک و پدوژنیک می باشد. با توجه به پراکنش غلظت عناصر نیکل و کروم در اراضی کشاورزی و مناطق شهری و اراضی جنگلی، احتمال می رود این عناصر متاثر از هر دو عامل انسانی و مواد مادری در منطقه مطالعاتی باشند. نتایج تجزیه به مولفه های اصلی و همبستگی فلزات سنگین با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و پذیرفتاری مغناطیسی نیز موید این مطلب بود. میانگین هندسی از غلظت های عناصر مورد نظر از خاک های مناطق جنگلی و همچنین در خاک های اراضی شهری و کشاورزی، به ترتیب بیانگر غلظت زمینه طبیعی و انسانی است. مقایسه میانگین این دو غظت زمینه نشان داد غلظت زمینه انسانی عناصر سرب، روی و مس اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد با غلظت زمینه طبیعی این عناصر داشته و در مقابل غلظت زمینه طبیعی منگنز نیز اختلاف معنی داری در سطح 1درصد با غلظت زمینه انسانی این عنصر دارد و بین غلظت زمینه طبیعی و انسانی عناصر کبالت، کروم و نیکل اختلاف معنی داری در سطح (05/0 p) درصد وجود نداشت. نتایج بدست آمده با نتایج پراکنش مکانی و تجزیه به مولفه های اصلی مطابقت داشت. نتایج بررسی توزیع عمودی فلزات سنگین نشان داد، با در نظر گرفتن مواد مادری، سطح تکاملی خاکرخ و نوع کاربری که خاکرخ در آن واقع می باشد. توزیع فلزات سنگین در خاکرخ ها متفاوت می باشد که این توزیع عناصر با پدیده های آنتروپوژنیک، پدوژنیک، لیتوژنیک و فیتوژنیک توجیه پذیر است. در این مطالعه به منظور ارزیابی زیست محیطی مناطق از دو شاخص فاکتور آلودگی (CF) و شاخص بار آلودگی (PLI) استفاده گردید. بر اساس کلاس های آلودگی بیشتر خاک های منطقه جزء کلاس آلودگی متوسط و آلودگی کم قرارمی گیرند و تنها 5/1 درصد از نمونه ها جز خاک hy;هایی با آلودگی زیاد قرار می گیرد. نقشه کریجینگ شاخص بار آلودگی خاک نشان می دهد مناطق شهری ساری، اراضی کشاورزی دشت میاندرود و همچنین مناطق جنوبی شهر بهشهر از جمله مناطق آلوده به فلزات سنگین می باشند. فعالیت های انسانی نظیر توسعه شهر نشینی و فعالیت های کشاورزی و تلفیق این دو کاربری به دلیل نزدیک بودن به هم، از جمله عوامل تاثیرگذار در پراکنش غلظت عناصر در منطقه بوده است. کلمات کلیدی: فلزات سنگین، آلودگی خاک، تغییرات مکانی، کریجینگ، مواد مادری، فعالیت انسانی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی