Skip to main content
SUPERVISOR
Samsolall Ayubi,Hossein Khademi Moughari
شمس اله ایوبی (استاد راهنما) حسین خادمی موغاری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mostafa Karami
مصطفی کرمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Due to the accumulation of heavy metals in soil and their risk to human health, their recognition, origin and distribution have attracted considerable attention in recent years. Pollution of soil significantly reduces the environmental quality and the human health. Chemical approaches for evaluating soil pollution are often difficult, expensive and destructive, therefore recently methods dealing with magnetometry which are quick, inexpensive and non-destructive have been proposed as a proxy for assessing the heavy metal pollution of soil. There is little information about the status and distribution of heavy metals in soils of Kurdistan province, therefore, this study was conducted to assess the bio-environmental total concentrations of some heavy metals and the factors influencing them in soils developed on some igneous rocks (gabbro-basalt, diorite-gabbro, gabbro-diorite, monzodiorite, spilite-basalt, granite and porphyritic-granite) and relationship with magnetic properties of soil in South-East Kurdistan province. A total of 76 soil samples from a depth of 0-10 cm were taken from an area of about 260 km 2 . Location of the sampling points was determined using GPS device and parent material of samples was determined using the geology map. After collecting soil and rock samples, the magnetic susceptibility at two frequencies 0.46 kHz (? lf ) and 4.6 kHz (? hf ) were measured and the frequency dependence of magnetic susceptibility (? fd ) also was calculated from the related equation. Concentrations of total iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), lead (Pb), nickel (Ni), cobalt (Co) and chromium (Cr) in soil and rock samples after extraction was measured using atomic absorption spectrometry. Because of low concentration and insufficient of detection limit of AAS device , Pb wasn’t detected. Selected soil chemical and physical properties including electrical conductivity, pH, calcium carbonate equivalent, sand, silt, clay and soil organic matter in samples were determined to understand the relationships between magnetic susceptibility and soil properties . The results showed that in the studied area, Fe, Mn, Ni, Cu and Cr indicated positive significant correlations with ?fd indicating the existence of super-paramagnetic particles in the region. Therefore, it seems that frequency dependent of magnetic susceptibility could be applied as an indicator of contamination of heavy metals in the soils developed on igneous rocks. Magnetic susceptibility value at all soils decreased as compared to parent rocks except soils located on the monzodiorite and gabbro-diorite. This was attributed to change of ferromagnetic minerals to diamagnetic minerals during weathering processes. Among the selected heavy metals Cu showed the highest enrichment factor. Ni and Cr had the moderate and the remaining metals had low enrichment factor. Co and Ni indicated positive significant correlations with silt and negative relation with sand content. Similar trend was observed for dependent frequency magnetic susceptibility. Negative significant correlations were obtained between magnetic susceptibility and Fe, Mn, Ni and Cr contents in soils. Positive significant correlations were observed between Cu concentration in soils and Cu in rock samples, indicating parent material effects on its concentration in soils. Positive correlations were observed among selected metals concentrations in rock samples. Moreover, positive and significant correlations were obtained for metals concentration in soils, indicating similar sources for them. Distribution of metals concentration in the study area showed that Ni had the highest ( 96.8% of samples) pollution concern, as their values exceeded from the guidelines established by the Netherlands, wherea for Co, Cu, Cr, and Zn, exceeded in 95.4, 23.1, 12.5 and 4.7 percent of the studied sites, respectively. In general, the highest concentrations of metals were obtained for Co, Ni, Fe, Mn, and Cu in soils developed on gabbro-basalt and for Zn and Cr in soils developed on granite and split-basalt. Overall results revealed that magnetic susceptibility at low frequency could not provide valuable information according to heavy metals concentration in soils developed on igneous rocks far from away the anthropogenic activities. Keywords: Magnetic susceptibility, heavy metals, enrichment factor, igneous rocks, Kurdistan province.
به دلیل تجمع عناصر سنگین در خاک و خطرات ناشی از آن، تشخیص نوع، منشأو پراکندگی این عناصر از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. آلودگی خاک باعث کاهش کیفیت محیط زیست شده و سلامت موجودات زنده را به خطر می اندازد. معمولاً از روش های شیمیایی در بررسی آلودگی خاک استفاده می شود که روشی دشوار، پرهزینه 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 می شود که روشی سریع، ارزان و غیر مخرب است. با توجه به عدم وجود اطلاعات کافی پیرامون وضعیت و پراکنش عناصر سنگین در خاک های استان کردستان، این پژوهش با هدف ارزیابی زیست محیطی غلظت کل برخی عناصر سنگین و تعیین عوامل مؤثر بر آنها در خاک های توسعه یافته بر روی برخی سنگ های آذرین(گابرو-بازالت، دیوریت گابرویی، گابرودیوریت، مونزودیوریت، اسپیلیت-بازالت، گرانیت و گرانیت پورفیری) در منطقه جنوب شرق استان کردستان و ارتباط آن با ویژگی های مغناطیسی خاک صورت گرفت. در مجموع از 76 نقطه خاک سطحی از عمق 10-0 سانتی متری از منطقه ای به وسعت 260 کیلومتر مربع نمونه برداری صورت گرفت. موقعیت نقاط نمونه برداری توسط دستگاه GPS تعیین شد و مواد مادری نمونه ها نیز با استفاده از نقشه زمین شناسی منطقه تعیین گردید. پس از آماده سازی نمونه های خاک و سنگ، مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در دو فرکانس kHz 46/0 (?lf) و kHz 6/4 (?hf) اندازه گیری شد و مقدار پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس (? fd ) نیز با استفاده از معادله مربوطه محاسبه گردید. غلظت فلزات آهن، منگنز، مس، روی، سرب، نیکل، کبالت و کروم در نمونه های خاک و سنگ پس از عصاره گیری، با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. عنصر سرب به دلیل غلظت کم و دقت پایین دستگاه قرائت نشد. برخی از ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک شامل هدایت الکتریکی، pH، کربنات کلسیم معادل، ماده آلی و بافت خاک نیز در نمونه ها تعیین گردید. نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه بین عناصر آهن، منگنز، نیکل، مس و کروم همبستگی مثبت و معنی داری با ? fd وجود دارد که دلالت بر وجود ذرات سوپرپارا مگنتیک در منطقه دارد. بر اساس نتایج این پژوهش از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس می توان به عنوان شاخصی برای بررسی غیر مستقیم آلودگی برخی از فلزات سنگین در خاک استفاده کرد. مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در همه خاک ها به استثنای خاک های توسعه یافته بر روی سنگ های مادری مونزودیورت و گابرودیوریت در مقایسه با سنگ مادری آن کاهش یافت. علت آن تخریب کانی های فرومغناطیس اولیه طی هوادیدگی و حذف آنها از خاکرخ می باشد. . در بین عناصر مورد مطالعه عنصر مس بیشترین غنی شدگی را دارد. عناصر نیکل و کروم دارای غنی شدگی متوسط و مابقی عناصر شاخص غنی شدگی پایینی دارند. عناصر نیکل و کبالت همبستگی مثبت و معنی داری با بخش سیلت خاک و همبستگی منفی و معنی داری با بخش شن خاک نشان داد. پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس همبستگی مثبتی را با بخش سیلت و همبستگی منفی با بخش شن نشان داد. همبستگی منفی و معنی داری بین پذیرفتاری مغناطیسی با غلظت عناصر آهن، منگنز، نیکل و کروم موجود در خاک مشاهده شد. همبستگی مثبت و معنی داری بین غلظت مس موجود در مواد مادری و خاک های توسعه یافته بر روی آنها مشاهده شد که نشان دهنده درجا بودن خاک ها و منشأ توارثی این عنصر در خاک است. همبستگی مثبت و معنی داری بین عناصر موجود در مواد مادری برقرار بود. بین غلظت عناصر موجود در خاک های منطقه مورد مطالعه همبستگی مثبت و بالایی برقرار بود که نشان دهنده منشأ یکسان ورود این عناصر به خاک است. توزیع فراوانی فلزات اندازه گیری شده نشان می دهد که بر اساس حد استاندارد آلودگی هلند، نیکل بیشترین آلودگی (8/96درصد از نقاط مورد مطالعه) از نقاط را در منطقه دارد. در حالی که کبالت، مس، کروم و روی به ترتیب با 4/95، 1/23، 5/12 و 7/4 درصد بیشتر از حد آلودگی هلند، بعد از نیکل قرار دارند. به طور کلی، غلظت کل Co، Ni، Fe، Mn و Cu در خاک های توسعه یافته بر روی مواد مادری گابرو-بازالت و غلظت عناصر روی و کروم به ترتیب در خاک های توسعه یافته بر روی مواد مادری گرانیت پورفیری و اسپیلیت-بازالت مشاهده شد. نتایج کلی تحقیق نشان دادکه پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین و بالا در مناطق مورد مطالعه که دور از فعالیت های بشری و صنعتی قرار دارد نمی تواند به عنوان معیار قابل اعتمادی برای ارزیابی آلودگی خاک به عناصر سنگین مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی: پذیرفتاری مغناطیسی، فلزات سنگین، سنگ های آذرین، شاخص غنی شدگی، استان کردستان.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی