SUPERVISOR
Hossein Khademi Moughari,Samsolall Ayubi
حسین خادمی موغاری (استاد مشاور) شمس اله ایوبی (استاد راهنما)
STUDENT
Salman Naini marandi
سلمان نعیمی مرندی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Vertical and Horizontal Variability of Selected Heavy Metals and Magnetic Susceptibility in Zob-Ahan Industrial District, Isfahan
Due to increased industrialization, the problem of environmental pollution has increased for several decades. Among numerous soil pollutants, heavy metals are especially dangerous due to their toxicity and persistence in the environment and public health concerns. The accuracy of heavy metal spatial distribution maps is critical for risk assessment and planning. Chemical approaches for evaluating soil pollution are difficult, expensive and destructive, Recently, magnetometer methods which are quick, inexpensive and non-destructive have been proposed as a proxy for assessing the heavy metal pollution of soil. The objective of this study was to determine the vertical and horizontal variability of selected heavy metals and magnetic susceptibility in Zob-Ahan industrial district, Isfahan. For this purpose, 202 profiles were dug and described in the green landscapes of Zob-Ahan industrial site a using gird sampling method. oil samples were taken from depths of 0–30, 60–90, and 120–150 cm. After preparation, the magnetic susceptibility (?lf and ?hf) and concentration of total lead (Pb), zinc (Zn), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co) and chromium (Cr) were measured in the soil samples. Frequency dependent magnetic susceptibility (?fd) was also calculated by the ratio of magnetic susceptibility in low and high frequencies. Selected soil chemical and physical properties including calcium carbonate equivalent, organic matter, gypsum, pH, electrical conductivity, sand, silt, clay, and cation exchange capacity were also determined to recognize the relationships between magnetic susceptibility and soil properties. The contamination factors and theirs maps were used to define pollution and distribution of heavy metal in the study area . According to the results of the contamination factors, the studied area in regards of contamination by heavy metals was ranked as following : Pb Zn Mn Fe Cu Ni ? Co Cr. Results of this study showed that soil surface has been enriched by ferrimagnetic particles. The presence of ferrimagnetic particles of anthropogenic origin was also confirmed in the clay fraction of polluted surface soils by scanning electron microscope and EDS analysis. . Results showed that the concentration of Mn, Fe, Zn and Pb in the soil surface (0-30 cm) has been affected by anthropogenic sources such as industrial activities, while concentration of Cu, Ni, Cr and Co are mainly controlled by parent material. The concentrations of Mn, Fe, Zn and Pb in the depth of 0-30 cm were positively correlated with magnetic properties (? lf and ? lf ) which could be attributed to an input from industrial activities, while Co concentration showed negative significant correlation with magnetic properties. Moreover, the Tomlinson pollution load index showed a significant correlation with the magnetic properties (? lf and ? lf ). Magnetic properties were shown to be highly effective for investigating industrial pollutants. The results also suggested that magnetic methods could be used to estimate the heavy metal contamination from anthropogenic sources in industrial soils. Keywords: Heavy metals, Magnetic properties, Soil pollution, Contamination factors, industrial activities, Steel mill
با توجه به روند رو به رشد صنعتی شدن مشکل آلودگی زیست محیطی برای چند دهه افزایش یافته است. در میان تعداد زیادی از آلاینده های خاک، فلزات سنگین به ویژه فلزات سنگین خطرناک به علت سمیت و طول عمر بالا در محیط زیست و بهداشت عمومی اهمیت زیادی دارد. بنابر این تهیه نقشه های توزیع مکانی فلزات سنگین برای کنترل خطرات ناشی از فلزات سنگین ضروری می باشد. عموماً از روش های شیمیایی در بررسی آلودگی خاک ها استفاده می شود که روشی دشوار و وقت گیر است. اما اخیراً از اندازه گیری پارامترهای مغناطیسی استفاده می شود که روشی سریع و غیرمخرب است. این پژوهش با هدف بررسی تغییرات عمقی و سطحی برخی عناصر سنگین و پذیرفتاری مغناطیسی در خاک های فضای سبز کارخانه ذوب آهن اصفهان به وسعت 2000 هکتار انجام شد. تعداد 202 پروفیل براساس یک شبکه بندی منظم حفر گردید و در مجموع 500 نمونه خاک از اعماق 0 تا 30، 60 تا 90 و 120 تا 150 سانتی متری برداشته شد. پس از آماده سازی نمونه ها، 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 نیز محاسبه گردید. غلظت فلزات سرب، روی، منگنز، آهن، مس، نیکل، کروم و کبالت در نمونه های خاک نیز پس از عصاره گیری با اسید نیتریک 5 نرمال، با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. برخی از ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک شامل، کربنات کلسیم معادل، ماده آلی، هدایت الکتریکی، pH، گچ، ظرفیت تبادل کاتیونی و بافت خاک نیز در نمونه ها تعیین گردید. با استفاده از فاکتور آلودگی و نقشه های فاکتور آلودگی عناصر به بررسی آلودگی و توزیع فلزات سنگین در خاک منطقه مورد مطالعه پرداخته شد. با توجه به نتایج فاکتور آلودگی، منطقه مورد بررسی از نظر آلودگی به عناصر سنگین از بیشترین به کمترین به این صورت رتبه بندی می شود: سرب روی منگنز آهن مس نیکل ? کبالت کروم. نتایج حاصل از تجزیه عنصری و تصاویر میکروسکوپ روبشی نشان دادند که نواحی آلوده در منطقه مورد بررسی حاوی ذرات فری مغناطیس می باشند. نتایج نشان داد غنی شدن سطح خاک به وسیله ذرات فری مگنتیک حاوی آهن، سرب، روی و منگنز با منشاء انسانی باعث افزایش معنی دار پذیرفتاری مغناطیسی در عمق 0 تا 30 سانتی متری شده است. نتایج نشان داد که غلظت فلزات آهن، منگنز، سرب و روی درعمق 0 تا 30 سانتی متری تحت تأثیر فعالیت های صنعتی قرار دارند. از طرفی غلظت نیکل، مس، کروم و کبالت در خاک های مورد بررسی عمدتاٌ تحت تأثیر مواد مادری قرار دارند. نتایج نشان داد که غلظت فلزات سرب، روی، آهن و منگنز در عمق 0 تا 30 سانتی متری همبستگی مثبت و معنی داری با پارامترهای مغناطیسی ( lf ? و hf ?) دارند که می تواند به دلیل انتشار آلودگی های حاصل از فعالیت های صنعتی در منطقه مطالعاتی باشد. همچنین همبستگی منفی و معنی داری بین کبالت و پذیرفتاری مغناطیسی مشاهده شد. علاوه بر این شاخص بار آلودگی همبستگی مثبت و معنی داری با پذیرفتاری مغناطیسی نشان داد. بر اساس نتایج این پژوهش می توان از پذیرفتاری مغناطیسی به عنوان شاخصی برای بررسی غیر مستقیم آلودگی خاک به عناصر سنگین در نواحی صنعتی استفاده کرد. کلمات کلیدی : عناصر سنگین، پذیرفتاری مغناطیسی، فاکتور آلودگی، فعالیت های صنعتی، ذوب آهن