Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Khademi Moughari,Samsolall Ayubi
حسین خادمی موغاری (استاد راهنما) شمس اله ایوبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Azade Nattagh bafekr gavakdehi
ازاده نطاق بافکرگاوکدهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Feasibility of Using Magnetic Susceptibility Measurement to Predict Concentration of Heavy Metals in Plane Tree Leaves in Tehran
Pollution is one of the most harmful problems which is mainly due to the improper use of natural resources and the use of fossil fuels. Dust phenomenon is among the most serious environmental problems in various parts of the world. Depending on the origin and route of movement, dust particles have high ability to efficiently carry heavy metals. Due to their harmful effects, heavy metals are considered a major atmospheric problem in big cities. For years, biological indicators have been employed to monitor air pollution and its changes over long periods of time. These indicators are used because of their low cost and also their easiness to use to measure the concentration of heavy metals in the atmosphere. Trees, as living organisms with long life, show the cumulative effects of environmental pollution of soil and atmosphere. This study aimed to investigate the feasibility of employing the magnetic susceptibility of plane tree leaves for biomonitoring the concentration of heavy metals in the atmosphere of Tehran. Leaves of plane tree leaves were sampled on a monthly basis from April to October 2015 from 31 locations in Tehran. In the laboratory, samples were divided into two subsamples including leaves thoroughly washed with water and those kept intact. The concentration of heavy metals and magnetic susceptibility were determined in leaf samples. The magnetic susceptibility of leaf samples was determined using a MS2B sensor. The total concentration of Pb, Zn, Mn, Ni, Cu, Fe, Co was determined by an atomic absorption spectrometer after digestion with acid. Spatial distribution maps of the concentration of heavy metals were prepared using Arc GIS 10 software. Results of the study on heavy metals Ni, Cu, Zn, Mn, Fe, Pb and Co in leaves showed that the concentration of metals at the beginning of the sampling period was low and reached its maximum in August and September. The concentration of elements in unwashed samples was much higher than that in unwashed leaves indicating a high concentrations of heavy metals in dust absorbed by plant leaves. Statistical comparison showed that washing the samples with distilled water could significantly reduce the concentration of all the elements in leaf samples. Concentration of heavy metals and magnetic susceptibility in plane tree leaves show statistically significant differences between washed and unwashed samples in all the sampling times. Among the 8 heavy metals studied, the concentration of Cd was below the detection limit of atomic absorption spectrometer. The occurrence of heavy rains in September and October could significantly remove the amount of dust accumulated on the leaves, and thus change the increasing trend of the concentration of heavy metals in unwashed and washed leaves. Spatial distribution maps of all the heavy metals, except for those of Ni and Mn, and those of magnetic parameters showed higher concentration of heavy metals in the city center and also i the eastern part of the city indicating the effects of human activities, especially the vehicles traffic. Higher concentration of Ni and Mn in the southern part of the city indicates that the source of these metals is different from that of other metals and they derive from both human and natural sources. Spearman correlation coefficients between the concentration of heavy metals and magnetic parameters in unwashed and washed leaves were calculated indicating a good relationship between the parameters. Such highly significant correlations well indicate that plane tree leaves can be used as a bio-indicator to evaluate the level of atmospheric pollution with heavy metals, especially during the period with no rain and when leaf growth has reached to a certain level. Also, The high correlation between magnetic parameters and the concentration of heavy metals in the dust accumulated on plane tree leaves and similarities between the maps of the spatial distribution of magnetic susceptibility and heavy metals show that biomagnetic properties of plane tree leaves can be used as a useful, inexpensive, quick and simple approach to estimate the pollution of heavy metals Cu, Zn, Pb, Mn and Fe in atmospheric dust in urban areas and to recognize the highly polluted areas. Keywords : Biological indicators, Heavy metals, Magnetic susceptibility, Spatial and temporal distribution, Tehran
آلودگی یکی از معضلات زیانباری است که به طور عمده در جریان بهره برداری نامناسب از منابع طبیعی و استفاده از سوخت های فسیلی در محیط زیست ایجاد می گردد. پدیده گرد و غبار از جمله مشکلات جدی زیست محیطی در نواحی مختلف جهان است. ذرات گرد و غبار بسته به منشا و مسیر حرکت خود توانایی زیادی در حمل فلزات سنگین دارند. فلزات سنگین به علت آثار مخربشان از اصلی ترین آلاینده ها در هوای شهرهای بزرگ هستند. سال هاست که از شاخص های بیولوژیکی برای بررسی آلودگی هوا و تغییرات آن طی دوره های طولانی استفاده می شود. این شاخص ها به دلیل اینکه ارزان ترین و ساده ترین شاخص ها برای بررسی غلظت فلزات سنگین در اتمسفر هستند، استفاده می شوند. درختان به عنوان موجودات زنده با عمر طولانی، اثرات تجمعی آلودگی زیست محیطی خاک و هوا را نشان می دهند. این مطالعه به منظور امکان سنجی استفاده از پذیرفتاری مغناطیسی در بررسی غلظت فلزات سنگین در برگ درخت چنار برای بررسی درخت چنار به عنوان یک زیست ردیاب آلودگی هوا در نقاط مختلف شهر تهران انجام شد. برگ درختان چنار از 31 نقطه در شهر تهران به صورت ماهانه و از فروردین تا مهر سال 1394 نمونه برداری شد. در آزمایشگاه، نمونه های برگ هر نقطه نمونه برداری به دو قسمت تقسیم شدند، نیمی از آن ها کاملاً با آب شسته و نیمی دیگر دست نخورده نگهداری شدند. غلظت عناصر سنگین و پذیرفتاری مغناطیسی در نمونه های برگ تعیین شد. پذیرفتاری مغناطیسی نمونه های برگ با استفاده از حسگر MS2B تعیین گردید. غلظت کل فلزات سرب، روی، منگنز، نیکل و مس، آهن و کبالت بعد از هضم با اسید توسط دستگاه جذب اتمی تعیین گردید. نقشه توزیع مکانی پارامترها با نرم افزار Arc GIS 10 ترسیم شدند. نتایج مطالعه بر روی فلزات سنگین نیکل، مس، روی، منگنز، آهن، سرب و کبالت در برگ حاکی از این بود که غلظت این فلزات در ابتدای نمونه برداری کم است و در نهایت با نزدیک شدن به ماه های انتهایی نمونه برداری (مرداد و شهریور) غلظت فلزات سنگین به حداکثر مقدار خود می رسد. غلظت عناصر در نمونه های شسته نشده بیشتر از نمونه های شسته شده می باشد که می تواند حاکی از غلظت زیاد عناصر در گرد و غبار موجود در هوا باشد که توسط گیاهان جذب شده است. مقایسه آماری نشان داد که شست و شو با آب مقطر سبب کاهش غلظت تمام عناصر در نمونه های برگ می شود. مقادیر غلظت فلزات سنگین و پارامترهای مغناطیسی در برگ های شسته شده و شسته نشده در درخت چنار در طی زمان های مختلف نمونه برداری تفاوت آماری معنی داری را نشان می دهد. در بین هشت فلز سنگین مورد بررسی کادمیوم تنها فلزی بود که به علت کم بودن غلظت در برگ درختان قابل اندازه گیری توسط دستگاه نبود. وقوع بارندگی شدید در شهریور و مهر در طول دوره نمونه برداری باعث شد تا گرد و غبار تجمع یافته بر روی برگ درختان شسته شود و روند زمانی غلظت فلزات سنگین در برگ های شسته نشده و شسته شده که به صورت تجمعی در هرماه افزایش پیدا می کرد به یکباره کاهش یابد. نقشه های توزیع مکانی تمامی فلزات سنگین به جز نیکل و منگنز و و همچنین پارامترهای مغناطیسی نشان داد که غلظت زیاد فلزات سنگین عمدتا در مرکز شهر و متمایل به شرق شهر متمرکز شده است که حاکی از اثرات فعالیت های انسانی به خصوص ترافیک خودروها می باشد. تمرکز غلظت عناصر نیکل و منگنز از مرکز متمایل به جنوب شهر می باشد که نشان می دهد منبع تولید این فلزات متفاوت از فلزات دیگر می باشد و ترکیبی از منابع انسانی و طبیعی می باشد. ضریب همبستگی اسپیرمن بین غلظت فلزات سنگین و پارامترهای مغناطیسی در برگ های شسته نشده و شسته شده و اختلاف بین برگ های شسته نشده و شسته شده برای درخت چنار در این مطالعه محاسبه شد که همبستگی آماری زیاد و معنی داری در برگ های شسته نشده و اختلاف بین برگ های شسته نشده و شسته شده را نشان داد. همبستگی غلظت فلزات سنگین و پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس بالا و پایین در طول دوره رشد، نشان داد که برگ درخت چنار می تواند به عنوان شاخص زیستی مناسب در ارزیابی آلودگی گرد و غبار اتمسفری به عناصر سنگین، به ویژه در زمان های بدون بارندگی و زمانی که برگ رشد کافی کرده و توان نگهداری آلاینده ها بر سطح خود دارد، استفاده شود. همچنین همبستگی زیاد پارامترهای مغناطیسی و غلظت عناصر سنگین در گرد و غبار موجود بر روی برگ درخت چنار و شباهت بین نقشه های توزیع مکانی پذیرفتاری مغناطیسی و عناصر سنگین نشان دادند که ویژگی های مغناطیسی برگ درختان چنار می تواند به عنوان ابزاری مفید، ارزان قیمت و ساده برای تخمین سریع آلودگی عناصر سنگین مس، روی، سرب، منگنز و آهن گرد و غبار اتمسفری و تعیین نقاط آلوده به این عناصر در مناطق شهری استفاده شود. کلمات کلیدی : شاخص زیستی، فلزات سنگین، پذیرفتاری مغناطیسی، توزیع مکانی و زمانی، شهر تهران

ارتقاء امنیت وب با وف بومی