Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Safianian,Norolah Mirghafari,Mostafa Tarkesh esfahani
علیرضا سفیانیان (استاد راهنما) نوراله میرغفاری (استاد مشاور) مصطفی ترکش اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahnaz Arabi
مهناز اعرابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Spatial Distribution of Cu and Zn in Surface Soils of Hamadan Province Using Classification and Regression Tree Model
Among soil pollutants irresolvable heavy metals, due to their toxicity, accumulation properties and physiological effect on living in low concentration, are of most importance. These elements due to their low mobility accumulated in soils in time. Entering the food cycle, their accumulation will thread human beings as well as animals. The heavy metals accumulate mostly in the surface soil, and thus exposure more to plant uptake and traort. Thus studing concentration distribution for soil pollution monitoring of heavy metals is indispensible for maintaining the environment quality and should be considered at different levels of dicision making by researchers and managers. The aim of study is the evaluation of spatial distribution of Cu and Zn in the surface soil of Hamadan Province with classification and regression tree (CART) model and compare with kriging, assessment of soil pollution of these metals using geoaccumulation index, pollution index and integrated pollution index. For this purpose, the surface soil samples (0-20 cm) were taken using systematic random sampling method and the concentration of heavy metals and some soil parameters such as pH, EC, the percentage of organic matter, calcium carbonate, calcium sulfate, sand, silt and clay were analyzed. Spatial distribution maps of these parameters were made by comparison of accuracy of different kriging methods, Radial Basis Function (RBF) and Inverse Distance Weight (IDW) by the Mean Absolute Error (MAE) values, Mean Bias Error (MBE) and Root Mean Square Error (RMSE) and then primary dataes were extracted for preparing CART model. In addition, needed dataes were extracted by elevation of sea level, slop, geographical aspect, geology and land use maps of Hamada Province and final CART model was prepared. Nevertheless, spatial distribution map of Cu was prepared by ordinary kriging method and exponential model and spatial distribution map of Zn was prepared by simple kriging method and gaussian model for assessment of kriging method accuracy compared with CART model. The regions of western and northern Hamadan Province respectively had the highest and lowest concentration of Cu and Zn. The most important factors to concentration of Cu following results of prepared model can indicate slope, calcium sulfate and calcium carbonate, elevation and percentage of organic matter and most important factors to concentration of Zn, percentage of calcium carbonate, slop, sand, silt and land use were determined. The results indicate that accuracy of CART model is higher than kriging method using coefficient of determination (R 2 ) and Mean Square Error (MSE) indices. The assessment of soil contamination using geoaccumulation index (IGEO) based on the background of concentration in the study area, classified the contamination as low to negligible in the region. According to the pollution index (PI), more than half of the samples had intermediated pollution based on Cu and Zn. According to the integrated pollution index more than 70% of the samples, classified the contamination as medium pollution based on these metals. Due to consistency of he areas with high concentrations of the elements with agriculture landuse, the Integrated Pollution Index (IPI) indicated that agriculture activities could also increase the concentration of these elements in the soils
? در میان آلاینده های خاک فلزات سنگین به دلیل سمیت، تجمع پذیری و اثرات فیزیولوژیکی که بر موجودات زنده در غلظت های کم دارند، از اهمیت خاصی برخوردارند. این عناصر به دلیل تحرک کم به مرور در خاک انباشته می شوند. انباشت این عناصر در خاک در نهایت باعث ورود آن ها به چرخه غذایی و تهدید سلامت انسان و حیوانات می شود. عناصر سنگین بیشتر در لایه های سطحی خاک تجمع می یابند و در نتیجه بیشتر در معرض جدب و انتقال به گیاه قرار می گیرند. لذا بررسی توزیع غلظت عناصر سنگین جهت پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست ضروری است و باید مد نظر محققین و برنامه ریزان در سطوح مختلف مدیریتی قرار گیرد. هدف از این مطالعه ، ارزیابی توزیع مکانی مس و روی در خاک سطحی استان همدان به کمک مدل طبقه بندی و رگرسیون درختی و مقایسه با روش کریجینگ، ارزیابی میزان آلودگی خاک به این فلزات با استفاده از شاخص های زمین انباشتگی، شاخص آلودگی و شاخص جامع آلودگی می باشد. بدین منظور با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی، نمونه های خاک سطحی (cm20-0) برداشت و غلظت فلزات سنگین و برخی پارامترهای خاک از جمله pH، EC، درصد مواد آلی، درصد گچ و آهک، شن، سیلت و رس در نمونه های خاک تعیین گردید. نقشه های توزیع مکانی این پارامترها با بررسی دقت روش های مختلف کریجینگ، توابع شعاعی پایه و معکوس وزنی فاصله با استفاده از مقادیر خطای قدر مطلق میانگین، خطای بایاس میانگین و خطای مجذور میانگین تهیه و سپس داده های اولیه به منظور ساخت مدل CART از آن ها استخراج گردید. علاوه بر آن، از نقشه های ارتفاع از سطح دریا، شیب و جهات جغرافیایی ونیز نقشه های زمین شناسی و کاربری اراضی استان همدان داده های مورد نیاز استخراج و در نهایت مدل CART ساخته شد. از طرفی نقشه توزیع مکانی فلز مس با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی و نقشه توزیع مکانی فلز روی با استفاده از روش کریجینگ ساده و مدل گوسی به منظور ارزیابی صحت روش کریجینگ در مقایسه با CART تهیه گردید. مناطق غربی و شمالی استان همدان به ترتیب دارای بیشترین و کمترین غلظت عناصر مس و روی بودند. از مهمترین فاکتورهای مؤثر بر غلظت مس طبق نتایج مدل ساخته شده می توان به درصد شیب، درصد گچ و آهک، ارتفاع و در صد مواد آلی و از مهمترین فاکتورهای مؤثر بر غلظت روی به درصد آهک، درصد شیب، درصد شن، سیلت و نوع کاربری اراضی اشاره داشت. نتایج حاکی از صحت بیشتر مدل CART در مقایسه با روش کریجینگ به کمک شاخص های ضریب تبیین و میانگین مربعات خطا می باشد. ارزیابی وضعیت آلودگی خاک با استفاده از شاخص زمین انباشتگی با توجه به غلظت زمینه در منطقه، حاکی از آلودگی کم تا ناچیز منطقه است. بر اساس شاخص آلودگی بیش از نیمی از نقاط نمونه برداری آلودگی متوسط نسبت به هر دو عنصر مس و روی داشتند. همچنین بر اساس شاخص جامع آلودگی بیش از 70% نمونه های خاک آلودگی متوسط با این فلزات را نشان دادند. به دلیل مطابقت نقاط با غلظت بالای عناصر با کاربری کشاورزی، محاسبه شاخص جامع آلودگی نشان داد که فعالیت های کشاورزی می تواند موجب افزایش غلظت این عناصر در خاک گردد. ? واژگان کلیدی : استان همدان، سامانه اطلاعات جغرافیایی، فاکتورهای زیست محیطی، فلزات سنگین، مدل طبقه بندی و رگرسیون درختی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی