جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "آلودگی خاک" در نشریات گروه "محیط زیست"
تکرار جستجوی کلیدواژه «آلودگی خاک» در نشریات گروه «علوم پایه»-
زمینه و هدف
یکی از مهم ترین مشکلات ناشی از توسعه صنعتی و خدماتی در شهرستان ری تولید حجم بالایی از فاضلاب است که تخلیه غیر اصولی آن به محیط زیست می تواند، منجر به آلودگی منابع آب سطحی و منابع آب زیرزمینی شده و یا با استفاده از آن در مصارف کشاورزی باعث آلودگی خاک گردد. از این رو در این تحقیق مراکز صنعتی و خدماتی تولید کننده فاضلاب در شهرستان ری جهت ارائه راهکار برای بهبود وضعیت شناسایی و مورد بررسی قرار گرفت.
روش بررسیدر این پژوهش کانون های آلودگی فاضلاب در سطح شهرستان ری شناسایی و بررسی خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی فاضلاب این مراکز شامل پارامترهایpH، COD، BOD و Total Coliform بر اساس میانگین دوره زمانی دو ساله (1395 - 1394) انجام و نقشه پراکنش مکانی غلظت آلاینده های فاضلاب خروجی مربوط به این مراکز با استفاده از نرم افزار GIS و روش پهنه بندی IDW <!- [if !supportFootnotes]->[1]<!-[endif]-> تهیه شد.
یافته هادر این بررسی 17 کانون اصلی تولیدکننده فاضلاب ازجمله 7 کشتار گاه دام و طیور، 1 مرکز دفع زباله و 1کارخانه روغن نباتی، در شهرستان ری شناسایی شد.
بحث و نتیجه گیرینتایج نشان می دهد، موثرترین راه کارها برای بهبود وضعیت، تجهیز واحدهای آلاینده به سیستم تصفیه فاضلاب و بهبود سیستم تصفیه فاضلاب در واحدهایی که دارای سیستم تصفیه هستند. هم چنین کاهش آب مصرفی در فرآیند تولید که منجر به کاهش میزان فاضلاب تولیدی می شود و نظارت و پایش سازمان های مسئول در این زمینه می باشد.
کلید واژگان: آلودگی آب, آلودگی خاک, فاضلاب, پهنه بندی, فاضلاب واحد های صنعتی و خدماتی, بهبود وضعیت.Background and ObjectiveOne of the most important problems caused by industrial and service development in Ray city is the production of a high volume of wastewater that its non-systematic discharge to the environment can lead to contamination of surface water and groundwater resources or by using it in agricultural uses Soil contamination. Therefore, in this research, the industrial and service centers of the waste water producer in Ray city were identified to provide a solution to improve the status.
Material and MethodologyTo this end, wastewater contamination centers in the Ray city were identified and the chemical and biological properties of wastewater of these centers including pH, COD, BOD and Total Coliform were evaluated based on the average two-year period (1395-1394) and the spatial distribution map of concentration The wastewater pollutants associated with these centers in the Ray city were prepared using the GIS software and the IDW zoning method.
FindingsIn this study, 17 main waste water producers were identified, including seven livestock and a waste disposal center and a vegetable oil factory in Ray city.
Discussion and conclusionThe results show that the effective strategy to improve the situation, equipping the pollutant units with the wastewater treatment system, and improving the wastewater treatment system in units that have a purification system, as well as reducing water consumption in the production process, which leads to a reduction in the amount of wastewater produced. And monitoring of responsible organizations in this field.
Keywords: Water Pollution, Soil Pollution, Wastewater, Zoning, Industrial Wastewater, Water Quality Improvement -
کادمیوم فلزی سمی است که با افزایش آلودگی های محیط زیستی، ورود آن به خاک و زنجیره غذایی به طور معنی داری افزایش یافته است. در این تحقیق 11 رقم انگور (Vitis vinifera L.) در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه ملایر در مواجهه با سه سطح کادمیوم) صفر، 50 و 100 میلی گرم برکیلوگرم به صورت ازمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی مورد مطالعه قرار گرفت. پس از اعمال تیمارهای مختلف کادمیم در بازه زمانی حدود 4 ماه، نمونه های برگ و خاک ریزوسفری ارقام مختلف انگور جمع آوری و غلظت کادمیم و روی به وسیله دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. بر اساس نتایج اختلاف های معنی داری بین ارقام انگور از لحاظ محتوای کادمیم و روی برگ و خاک ریزوسفری مشاهده شد. کمترین محتوای کادمیم برگ و بیشترین کادمیم خاک ریزوسفری مربوط به رقم بیدانه سفید بود. همچنین بیشتریم محتوای روی برگ مربوط به رقم ترکمن 4 و بیشترین مقدار روی ریزوسفری مربوط به رقم ریش بابا بود. شاخص های ژئوشیمیایی شامل: Igeo و Ipoll ، CF و BAC در خاک سطحی در مقایسه با استاندارد پوسته و شیل زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش در بررسی شاخص های خاک در ارقام مختلف انگور و بررسی تاثیر ارقام مختلف، در خاک بدون تنش کادمیم در تمامی ارقام، طبق شاخص Ipoll و Igeo (مولر) در پوسته زمین، در طبقه ی غیرآلوده و طبق استاندارد شیل در زمین به میزان کمی آلوده در نظر گرفته شد. خاک ارقام تحت تنش 50 میلی گرم بر کیلوگرم، طبق شاخص Igeo در پوسته زمین، در طبقه ی کمی آلوده و طبق شاخص Ipoll در طبقه کمی آلوده تا خیلی آلوده و این شاخص ها طبق استاندارد شیل در زمین در طبقه شدیدا آلوده قرار گرفت. نتایج خاک ارقام تحت تنش 100 میلی گرم بر کیلوگرم، طبق شاخص Igeo و Ipoll در پوسته زمین، در طبقه خیلی آلوده و با استاندارد شیل در زمین در طبقه شدیدا آلوده قرار گرفت. نتایج این شاخص ها برای روی نشان داد در طبقه غیر آلوده قرار گرفتند.
کلید واژگان: آلودگی خاک, شاخص های ژئوشیمیایی, کادمیم, ارقام انگورCadmium is a toxic metal that has significantly increased its entry into the soil and food chain with the rise of environmental pollution. In this study, 11 grapevine cultivars (Vitis vinifera L.) were exposed to three levels of cadmium (0, 50, and 100 milligrams per kilogram) in a factorial experimental design based on a completely randomized design in the research greenhouse of Malayer University. After applying the different cadmium treatments over a period of approximately 4 months, leaf and rhizosphere soil samples of different grapevine cultivars were collected, and the concentrations of cadmium and zinc were measured using an atomic absorption spectrometer. Significant differences were observed among grapevine cultivars in terms of cadmium and zinc content in leaves and rhizosphere soil. The cultivar "Bidaneh Sefid" had the lowest cadmium content in leaves, while the highest cadmium content in rhizosphere soil was observed in the cultivar "Rish Baba." Moreover, the cultivar "Turkmen 4" had the highest zinc content in leaves, and the cultivar "Rish Baba" had the highest zinc content in rhizosphere soil. Geochemical indices including Igeo, Ipoll, CF, and BAC were evaluated in the surface soil compared to the standard shell and earthworm. Based on the results of this study, in the examination of soil indices in different grapevine cultivars and the impact of different cultivars, according to the Ipoll and Igeo (Müller) indices in the shell, in non-stressed soil without cadmium, it was considered slightly contaminated, and according to the standard shell in the earthworm, it was considered quantitatively contaminated. According to the Igeo index in the shell, in soil under 50 milligrams per kilogram of cadmium stress, it was considered slightly contaminated, and according to the Ipoll index, it was considered slightly to moderately contaminated, and according to the standard shell in the earthworm, it was considered heavily contaminated. According to the Igeo and Ipoll indices in the shell, the results of soil under 100 milligrams per kilogram of cadmium stress, were considered heavily contaminated, and according to the standard shell in the earthworm, it was considered severely contaminated. The results of these indices indicated that zinc was in the non-contaminated category.
Keywords: Soil Pollution, Geochemical Indices, Cadmium, Grape Varieties -
مقدمه
مناطق حفاظت شده ابزارهایی حیاتی در مدیریت و حفاظت از محیط زیست خشکی و دریایی هستند. با این حال، تضاد بین اولویت های حفاظتی و برداشت منابع از مناطق حفاظت شده روز به روز در سراسر جهان حال افزایش است. پارک ملی و پناهگاه حیات وحش موته به واسطه تنوع زیستی بالا از ارزش حفاظتی برخوردار است، ولی در سال های اخیر به دلیل جاذبه های غنی معدنی به شدت مورد بهره برداری قرار گرفته است. از این رو، مطالعه حاضر به بررسی غلظت کادمیوم خاک و گیاه درمنه دشتی، عامل انتقال و عوامل موثر در بروز آن پرداخته است.
مواد و روش ها45 نمونه خاک از عمق 0 تا 30 سانتی متر و برگ گیاه درمنه دشتی (Artemisia sieberi) در 15 نقطه در منطقه دشتی پارک ملی و پناهگاه حیات وحش موته (با وسعت 423 کیلومترمربع) برداشت و غلظت کادمیوم نمونه ها توسط دستگاه جذب اتمی مدل محاسبه شد. جذب کادمیوم توسط گیاه با استفاده از عامل انتقال محاسبه و تفسیر شد. با استفاده از روش معکوس فاصله وزنی در نرم افزار GIS، نواحی آلوده به کادمیوم در بخش خاک و گیاه تعیین و وسعت و موقعیت مکانی نواحی با غلظت کادمیوم بیش از mg/kg 5 در خاک و بیش از mg/kg 2/0 در برگ گیاه بر اساس استاندارد سازمان بهداشت جهانی و آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا شناسایی شد. درنهایت از مدل های رگرسیون خطی، لگاریتمی، توانی، نمایی و چندجمله ای برای بررسی اثر حمل و نقل جاده ای در آلودگی به کادمیوم استفاده شد.
نتایجمتوسط غلظت کادمیوم در گیاه و خاک (mg/kg) به ترتیب برابر با 11/0 ± 39/0 و 15/0 ± 97/2 بدست آمد. بیشترین غلظت خاک این عنصر در میانه های منطقه برابر با mg/kg 69/0 ± 00/15 بدست آمد که با حرکت به سمت قسمت های جنوبی منطقه، به تدریج از غلظت آن کاسته شد. بیشترین غلظت این عنصر در برگ های گیاه درمنه در بخش های شمالی ناحیه برابر با mg/kg 09/0 ± 62/0 بود و کمترین مقدار نیز در بخش میانی (mg/kg 32/0 ± 05/0) ثبت گردید. عامل انتقال بین دو مقدار 005/0 تا 544/0 با متوسط 93/4 قرار داشت. بر اساس حد استاندارد mg/kg 5 کادمیوم در خاک، وسعتی برابر با 80/20 درصد از منطقه به عنوان ناحیه آلوده به این عنصر شناخته شد، حال آن که با در نظر گرفتن مقدار مجاز mg/kg 2/0 در گیاه، بخش های بسیار زیادی از پوشش گیاهی منطقه (بیش از 95 درصد) آلوده به کادمیوم شناسایی شد. بهترین مدل رگرسیونی در حالت مدل نمایی با مقدار ضریب تشخیص 301/0 نشان داد که حمل و نقل جاده ای به عنوان یکی از مهم ترین عوامل انسانی موجب افزایش آلودگی خاک و گیاه درمنه دشتی موته به کادمیوم شده است.
بحث:
اکتشاف طلا و احداث معادن متعدد در منطقه موته و همچنین احداث کنارگذرهای شمال استان اصفهان باعث شد تا تهدیدات زیادی متوجه اکوسیستم و گونه های این ناحیه شود. بر اساس نتایج بدست آمده، خاک های منطقه دشتی موته به عنصر کادمیوم آلوده شده است. غلظت بالای این عنصر در خاک های اطراف جاده ها و کاهش غلظت آن ها با افزایش فاصله از جاده معیاری از اثر حمل و نقل جاده ای بر افزایش آلودگی خاک است. بر این اساس، جلوگیری از احداث راه های مواصلاتی در مناطقی با اکوسیستم های ارزشمند، افزایش کیفیت سوخت و خودروها و همچنین کاهش بار ترافیکی از جمله مهم ترین راهکارها برای حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی به عناصر سمی بالقوه است.
کلید واژگان: کادمیوم, موته, آلودگی خاک, درمنه دشتیIntroductionProtected areas are vital tools in the management and conservation of both terrestrial and marine environments. However, the conflict between conservation priorities and resource extraction from protected areas is increasing worldwide. Due to its high biodiversity, Mouteh National Park and Wildlife Refuge hold significant conservation value; nevertheless, in recent years, it has been heavily exploited due to rich mineral attractions. Consequently, the current study investigates the Cd concentration in the soil and plants in the Mouteh Basin, its transfer factor, and the influencing factors.
Materials and Methods45 soil samples were collected from a depth of 0-30 cm, and leaf samples of the Artemisia sieberi plant were obtained at 15 locations within the plain region of the Mouteh National Park and Wildlife Refuge, which spans an area of 423 km2. The concentrations of Cd in these samples were determined using an atomic absorption spectrometer. The uptake of Cd by the plants was calculated and interpreted using the transfer factor. The Inverse Distance Weighting method in ArcGIS software was used to identify areas contaminated with Cd, with concentrations exceeding 5 mg/kg in soil and 2.0 mg/kg in plant leaves, based on the standard limits set by the WHO and U.S. EPA. Finally, linear, logarithmic, power, exponential and polynomial regression models were employed to examine the impact of road transportation on Cd pollution.
ResultsThe mean Cd concentrations in plants and soil (mg/kg) were found to be 0.39 ± 0.11 and 2.97 ± 0.15, respectively. The highest soil concentration of this element was recorded in the central areas of the region, reaching 15.00 ± 0.69 mg/kg. This concentration gradually decreased towards the southern parts of the region. The highest concentration of Cd in the leaves of Artemisia sieberi was observed in the northern sections of the region, at 0.62 ± 0.05 mg/kg, while the lowest value was recorded in the central part (0.32 ± 0.05 mg/kg). The transfer factor of Cd ranged from 0.005 to 0.544, with a mean of 0.934. According to the standard limit of 5 mg/kg for Cd in soil, an area equivalent to 20.80% of the region was identified as Cd-contaminated. However, considering the permissible limit of 0.2 mg/kg in plants, a significant portion of the vegetation cover in the area (more than 95%) was found to be contaminated with Cd. The best regression model was achieved in the exponential form with a coefficient of determination of 0.301, indicating that road transportation is one of the most significant human factors contributing to the increase in Cd pollution in the Mouteh soil and plant species Artemisia sieberi.
DiscussionThe exploration of gold and the establishment of multiple mines in the Mouteh region, as well as the construction of highways in the northern province of Isfahan, have led to significant threats to the ecosystem and species of this area. Based on the results, the soils of the Mouteh plain region have been contaminated with Cd. The high concentration of this element in soils near the roads and its decrease with increasing distance from the road are indicators of the impact of road transportation on soil pollution. Therefore, preventing the construction of transportation routes in areas with rich biodiversity, improving the quality of fuels and vehicles, and reducing traffic congestion are among the most important measures for protecting the environment and reducing pollution from potentially toxic elements in natural areas.
Keywords: Cadmium, Muteh, Soil pollution, Artemisia sieberi -
زمینه و هدف
نحوه تولید زباله های شهری در اکثر مناطق شهری در ایران نگران کننده است. افزایش تراکم جمعیت، صنعتی شدن و میزان زباله های تولید شده، از اهمیت زیادی برخوردار است. ورود فلزات سنگین از طریق زباله های شهری به اکوسیستم های طبیعی، به ویژه خاک ها یکی از مهمترین نگرانی های زیست محیطی است. هدف از این تحقیق، تعیین غلظت برخی از فلزات سنگین (سرب، کروم، روی، نیکل) در خاک محل دفن زباله شهری سرایان می باشد.
روش بررسیبدین منظور 20 نمونه خاک از محل دفن زباله شهری در سال 1396 جمع آوری گردید و در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه جذب اتمی Contraa 700 آنالیز شد. سپس داده ها با تکنیک های آماری و نرم افزارهای Excel و IBM SPSS statistics نسخه 25 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. جهت تعیین میزان آلودگی منطقه مورد مطالعه، از شاخص های فاکتور آلودگی (CF) و زمین انباشتگی (Igeo) استفاده گردید.
یافته هانتایج نشان داد که بیشترین مقدار فاکتور آلودگی مربوط کروم سطحی و کمترین آن مربوط به سرب سطحی است و میزان شاخص زمین انباشتگی (Igeo) برای فلز کروم بین 1 تا 3 به دست آمد.
بحث و نتیجه گیریبا توجه به بررسی های انجام شده فلز کروم در طبقات کمی آلوده و خیلی آلوده و سایر نمونه های جمع آوری شده فلزات در کلاس غیر آلوده تا کمی آلوده قرار گرفته اند.
کلید واژگان: فلزات سنگین, محل دفن زباله, آلودگی خاک, شاخص های آلودگیBackground and ObjectiveWays to produced urban wastes is concern in most urban areas of Iran. Increasing population density, industrialization and the amount of waste produced are of great importance. The introduction of heavy metals through urban wastewater into natural ecosystems, especially soils, is one of the most important environmental concerns. The purpose of this study is to investigate the concentration of some heavy metals (lead, chromium, zinc, nickel) in the soil of landfill site of Sarayan.
Material and MethodologyFor this purpose, 20 soil samples were collected from urban landfills and analyzed in a laboratory using Contraa 700 atomic absorption spectrophotometer and then analyzed by statistical techniques and Excel and IBM SPSS statistical software version 25.
FindingTo determine the contamination of the studied area, contamination factors (CF) and land accumulation (Igeo) were used and the results showed that the highest amount of contamination was related to surface-level chromium and the lowest was related to surface water and the amount of earthquake index Igeo) was found for chromium metal between 1 and 3.
Discussion and ConclusionAccording to the study, the chromium metal in the slightly infected and highly infected classes and other samples collected in non-infected classes of metals were slightly contaminated.
Keywords: heavy metals, landfill, soil pollution, pollution indicator -
سابقه و هدف
در طی دو دهه گذشته، مدل سازی به کمک رایانه برای شبیه سازی عناصر سنگین توسعه قابل توجهی کرده است. برآورد آلودگی خاک نقش مهمی در کنترل آلودگی و مدیریت زمین دارد. اما در مناطقی با وسعت بالا، جمع آوری داده ها به روش مستقیم به لحاظ هزینه و زمان چالش برانگیز است. در سال های اخیر،کاربرد روش های غیر مستقیم مانند شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN) و مدل های مشابه دیگر برای برآورد عناصر سنگین مورد توجه قرار گرفته است.در شهرستان گرمسار 27 معدن نمک وجود دارد که از این تعداد 16 معدن فعال است. نمک استخراج شده از این معادن به عنوان یکی از چاشنی های غذا مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجا که به دلیل فعالیت های معدن کاری، ممکن است خاک های این منطقه آلوده به عناصر سنگین گردد. لذا در این بررسی، کارآیی شاخص های زمینی و طیفی برای برآورد کادمیوم (Cd)کل خاک در اطراف خاک های معادن نمک گرمسارتوسط مدل پرسپترون چند لایه (MLP) شبکه عصبی مصنوعی مورد ارزیابی قرار گرفت.
مواد و روش هابرای انجام این پژوهش49 نمونه خاک مرکب از عمقcm20-0 منطقه مورد مطالعه جمع آوری گردید. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک مانند درصد رس، شن، سیلت، اسیدیته خاک (pH)، هدایت الکتریکی (EC) و درصد آهک تعیین گردید. اندازه گیری غلظت Cd کل توسط دستگاه جذب اتمی مدل واریان (Varian-220AA) صورت گرفت. برای استخراج پارامترهای زمینی منطقه مورد مطالعه از نقشه رقومی ارتفاع (DEM) و برای محاسبه شاخص های طیفی، تصاویر باندهای لندست-8 با وضوح m30 استفاده شدند. 25 داده کمکی مستخرج از DEM و تصاویر لندست-8 برای برآورد غلظت Cd کل خاک منطقه مورد مطالعه استفاده گردید. داده های جمع آوری شده به صورت تصادفی به دو دسته آموزش و صحت یابی تقسیم شدند و از آنها برای ارزیابی مدل MLP استفاده شد. براساس داده های کمکی بدست آمده و ضرایب همبستگی بین این داده ها با مقدار Cd برآورد شده، 2 مدل مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج و بحث:
نتایج این بررسی نشان داد که داده های کمکی مستخرج از باندهای لندست-8 (با بیشترین میزان دقت و کمترین میزان خطا) جزء تاثیرگذارترین پارامترها در برآورد آلودگی خاک به Cd بودند. براساس نتایج بدست آمده از ارزیابی عملکرد ANN در برآورد Cd کل، مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تبیین (R2) برای مدل اول 05/0 و 95/0 و برای مدل دوم 10/0 و 80/0 بدست آمد. در مدل 1، شاخص اشباع (Sat I)، شاخص اندازه ذرات (GSI)، شاخص کربنات (CrI)، شاخص رنگ خاک (Color I) و شاخص گچ (GI) جزء ویژگی های مهم و اصلی در مدل سازی Cd بودند. نتایج مطالعه حاضر کارآیی بالای شبکه ی ANN را در برآورد Cd کل خاک نشان داد.
نتیجه گیریبا توجه به توسعه مدل های یادگیری ماشین در رشته مهندسی محیط زیست بویژه در شبیه سازی عناصر سنگین، داشتن یک نقطه عطف برای پیشرفت آنها بسیار مهم است. نتایج این پژوهش نشان داد که مدل MLP برای برآوردCd کل خاک مناسب است و می توان با کمک این روش در هزینه های نمونه برداری و تجزیه خاک صرفه جویی نمود. بنابراین توصیه می شود روش بکار رفته در این بررسی، برای تهیه نقشه Cd کل خاک در مناطق مشابه صحت سنجی شود.
کلید واژگان: آلودگی خاک, شبکه ی عصبی مصنوعی, کادمیوم, لندست-8IntroductionDuring the past two decades, computer aid models for simulation of heavy metals have been remarkably developed. Prediction of soil pollution plays an important role in pollution control and land management. But in large areas, collecting data in a direct way is challenging in terms of cost and time. In recent years, the use of indirect methods such as artificial neural network (ANN) and other similar models to estimate heavy metals has been considered. There are 27 salt mines in Garmsar city. Of these, 16 mines are active. Salt extracted from these mines are used as one of the food spices. On the other hand, due to mining activities, the soils of this region may be contaminated with heavy metals. Therefore,in this study, the effectiveness of terrain and spectral indices for predicting total soil Cadmium (Cd) around the soils of Garmsar salt mines was evaluated by ANN – multilayer perceptron (MLP) model.
Material and methodsFor this research, 49 soil samples were collected from the 0-20 cm Physicochemical properties of soil samples such as percentage of clay, sand, silt, soil acidity (pH), electrical conductivity (EC) and lime percentage were determined. Total Cd concentration was measured by atomic absorption spectroscopy (AAS) (Varian, Spectra 220). All terrain attributes used in this study were derived from a digital elevation map (DEM) and to calculate the spectral indices, Landsat-8 OLI/TIRS bands image with a resolution of 30 meters were used. Twenty-five auxiliary data variables derived from a DEM and Landsat-8 were used to predict total soil Cd in the study area. Based on the auxiliary data obtained and the correlation coefficients between these data and the predicted total Cd value, 2 models were evaluated. The collected data were randomly divided into categories training and validation and were used to evaluate the MLP model.
Results and discussionThe results of this study show that the auxiliary data extracted from landsat-8 bands (with the highest accuracy and lowest error rate) were the effective parameters in predicting soil contamination with Cd. Based on the results obtained from the evaluation of ANN performance in estimating total Cd, the value of root mean square error (RMSE) and coefficient of explanation (R2) were 0.05 and 0.95 for the first model and 0.10 and 0.80 for the second model. In model 1, saturation index (Sat I), grain size index (GSI), carbonate index (CrI), soil color index (color I) and gypsum index (GI) were important and main parameters in total Cd modeling. The results of the present study showed the high efficiency of the ANN model in predicting total soil Cd.
ConclusionDue to the development of machine learning models in the field of environmental engineering especially in simulation of heavy metals, having a turning point for their advancement is very important. The results of this research show that the MLP model is suitable for total soil Cd prediction and this method can save the cost of soil sampling and analysis. Therefore, it is recommended to validate the method applied in this study to prepare total soil Cd map in similar areas.
Keywords: Artificial Neural Network, Cadmium, Landsat-8, Soil pollution -
هدف این مطالعه تفکیک سهم زمینزاد و انسانزاد و همچنین تعیین درجه آلودگی فلزات سنگین کمیاب در خاک سطحی منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس در جنوب ایران است. خاک محدودهای به وسعت 4/395 کیلومتر مربع در شهرستان عسلویه واقع در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس و در امتداد نوار ساحلی استان بوشهر در جنوب ایران در 14 نقطه در دو عمق 10-0 و 50-40 سانتی متر در سال 1398 مورد نمونهبرداری قرار گرفت. سهم زمینزاد و انسانزاد فلزات سنگین Cd, Se, As, Co, Pb, Cr, Ni, Cu, Zn در نمونه های خاک سطحی با استفاده از تفاوت غلظت آن ها بین لایههای 10-0 و 50-40 سانتیمتری خاک در قیاس با تغییرات غلظت سه عنصر مرجع Fe، Nb و U تعیین شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقادیر انسانزاد فلزات سنگین سنجش شده در مناطق میانی محدوده مورد مطالعه و در جوار صنایع پالایشگاهی و مجتمعهای پتروشیمی مشاهده شد. جهت باد غالب از غرب به شرق نیز تجمع سهم انسانزاد این عناصر در خاک سطحی را به سمت شرق متمایل کرده لیکن با افزایش فاصله از مکان صنایع پالایشگاهی و مجتمعهای پتروشیمی تدریجا کاهش مییافت. به طور کلی سهم انسان زاد فلزات سنگین مطالعه شده نسبت به سهم زمین زاد آن ها در خاک سطحی منطقه کمتر بود. درجه آلودگی این عناصر بر اساس شاخص جامع آلودگی در 11 نقطه در دامنه بدون آلودگی تا با آلودگی متوسط (کمتر از 1)، در 2 نقطه دارای آلودگی متوسط (06/1 و 22/1) و در 1 نقطه نیز واجد آلودگی متوسط تا قوی (38/2) تشخیص داده شد.کلید واژگان: آلودگی خاک, پالایشگاه, مجتمع پتروشیمی, عنصر مرجع, عسلویهObjective of this study is fractionation of geogenic and anthropogenic share and also determination of contamination level of trace heavy metals in surface soil of Pars Special Economic Energy Zone in southern Iran. Soil sampling in 14 points for two depths of 0-10 and 40-50 cm across a 395.4 km2 located in Asalouyeh county Pars Special Economic Energy Zone along coastal strip of Bushehr Province in southern Iran was conducted in 2020. Geogenic and anthropogenic share of heavy metals of Cd, Se, As, Co, Pb, Cr, Ni, Cu, Zn in surface soil were determined using concentration differences of them between the two depths of 0-10 and 40-50 cm compared to the three reference elements of Fe, Nb and U. The results showed that the highest anthropogenic content of the measured heavy metals was found in the middle of the study area just beside the refineries and petrochemical installations. Dominant wind blow direction of west to east resulted in a shift of accumulation of anthropogenic share of elements in surface soil with an eastward tendency but a decreasing of content with increasing distance from refinery and petrochemical installation was seen. As a whole anthropogenic share of the studied heavy metals in the surface soils of the region was less than their geogenic share. Contamination level of these elements based on Integrated Pollution Index was non to mild pollution in 11 points (less than 1), mild pollution in 2 points (1.06 and 1.22) and mild to strong pollution in 1 point (2.38).Keywords: Soil pollution, Refinery, Petrochemical Complex, Reference Element, Asalouyeh
-
زمینه و هدف
در اثر توسعه صنایع و ورود پساب کارخانجات صنعتی به محیط، اکوسیستم اطراف کارخانه ها، خاک و آب های سطحی و زیرزمینی، در خطر آلودگی می باشند. در این پژوهش به بررسی تاثیر پساب رهاسازی شده صنعت آبکاری در شهرک صنعتی صفادشت کرج بر غلظت فلزات سنگین خاک منطقه، در فصل بهار و تابستان پرداخته شد.
روش بررسینمونه برداری از خاک از فاصله 70، 120، 220، 320 و 430 متری از اطراف مجتمع صنعتی در مسیر رها سازی پساب، انجام شد. از روش هضم تر و دستگاه جذب اتمی شعله، جهت سنجش میزان کروم و نیکل در نمونه ها استفاده شد.
یافته هانتایج میانگین عناصر نمونه های خاک در فصل بهار 15/1 تا 12/2 برای کروم و 07/1 تا 73/1 میکروگرم بر گرم برای نیکل و در فصل تابستان 39/1 تا 46/3 برای کروم و 83/1 تا 13/3 میکروگرم بر گرم برای نیکل به دست آمد.
بحث و نتیجه گیرینتایج مقایسه میزان عناصر کروم و نیکل خاک در فصل بهار و تابستان با استانداردهای جهانی نشان می دهد، در تمام ایستگاه ها در هر دو فصل میزان عناصر کروم و نیکل کمتر از حد استانداردهای جهانی می باشد. نتایج پهنه بندی نشان می دهد که با افزایش فاصله از محل رها سازی پساب به محیط در فاصله 430 متر، غلظت عناصر در نمونه ها بیشتر شده است. علت آن می تواند رهاسازی پساب و شسته شدن آن بوسیله رواناب ها در طول فصول از اطراف مجتمع صنعتی به فواصل دورتر باشد.
کلید واژگان: کروم, نیکل, آلودگی خاک, پساب صنعتی, صتعت آبکاریHuman & Environment, Volume:20 Issue: 4, 2022, PP 241 -254Background and ObjectiveAs a result of the development of industries and the entry of waste water from industrial factories into the environment, the ecosystem around the factories and surface and underground waters are in danger of pollution. In this research, the effect of released wastewater plating industry in Safadasht Industrial Park of Karaj on the concentration of heavy metals in the area was studied in spring and summer.
Material and MethodologySampling was carried out at a distance of 70, 120, 220, 320 and 430 meters from the industrial complex around the discharge path. The method of digestion and atomic absorption of flame was used to measure chromium and nickel content in samples.
FindingsThe average results of soil samples were 1.15 to 2.12 for chromium and 1.07 to 1.73 for nickel in spring and 1.39 to 3.46 for chromium and 1.83 to 3.13 for μg / g for nickel in summer.
Discussion and ConclusionThe results of the comparison of the levels of chromium and nickel in the soil in spring and summer, according to global standards, show that at all stations in both seasons the amount of chromium and nickel is lower than global standards. The zoning results show that the concentration of the elements in the samples increased with increasing distance from the wastewater to the environment at a distance of 430 meters. The reason for this can be the release of wastewater and its washed off by runoff during seasons from the industrial complex around the distances.
Keywords: nickel, chromium, Soil pollution, industrial wastewater, plating industry -
زمینه و هدف
خاک یکی از مهمترین اجزاء اکوسیستم است که محیطی مناسب برای ذخیره عناصر غذایی و انجام فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی می باشد و به عنوان یک فیلتر طبیعی با نگهداری و انتقال آلاینده ها، اثرات مضر آنها را کاهش می دهد. این پژوهش با هدف بررسی منابع، ساختار شیمیایی و اثرات بهداشتی و محیط زیستی برخی فلزات سنگین موجود در خاک انجام گرفت.
روش بررسیروش تحقیق به صورت نظری و استفاده از منابع کتابخانه ای بود. در ابتدا منابع و سپس ساختار و اثرات بهداشتی و محیط زیستی فلزات سنگین در خاک بررسی گردید.
یافته هانتایج نشان می دهد که فلزات سنگین بر خلاف آلوده کننده های آلی، تغییر ناپذیر و غیر قابل تجزیه و دارای اثرات فیزیولوژی بر موجودات زنده می باشند و در غلظت های کم حایز اهمیت می باشد. فلزات سنگین به طور طبیعی در خاک بر اثر فرآیندهای پدوژنیک ایجاد می شوند. عواملی انسانی همچون توسعه مناطق صنعتی، پسماندهای معدنی، استفاده از کودهای شیمیایی، آفت کشها، لجن فاضلاب و آبیاری زمینهای کشاورزی با فاضلاب، باقی مانده های ناشی از سوختن زغال سنگ، پتروشیمی ها و رسوبات اتمسفری می توانند غلظت این فلزات را افزایش داده و باعث آلودگی خاک به فلزات سنگین شوند.
بحث و نتیجه گیریخاک نقش بسیار مهمی در تامین غذا برای انسان و دیگر موجودات دارد و آلوده شدن آن توسط فلزات سنگین می تواند اثرات جبران ناپذیری به همراه داشته باشد. شناخت کافی از غلظت، منابع، ساختار شیمیایی و پتانسیل خطرات بهداشتی و محیط زیستی فلزات سنگین، برای پیشگیری از آلودگی و انتخاب روش مناسب جهت اصلاح و بازسازی خاک ضروری است. ایجاد منابع قابل دسترس برای تولیدات کشاورزی و افزایش امنیت غذایی از اهداف اصلاح خاک های آلوده می باشد.
کلید واژگان: آلودگی خاک, عناصر سنگین, منابع, ساختار شیمیایی, اثرات بهداشتی - محیط زیستیBackground and PurposeSoil is one of the most important components of the ecosystem, which is a suitable environment for storing nutrients and performing biological and chemical processes, and as a natural filter by storing and transporting pollutants, reduces their harmful effects. The aim of this study was to investigate the sources, chemical structure and health and environmental effects of some heavy metals in the soil.
Material and MethodologyThe research method was theoretically and using library resources. First, the sources and then the structure and health and environmental effects of heavy metals in the soil were studied.
ResultsResults show that heavy metals, unlike organic pollutants, are immutable and non-biodegradable and have physiological effects on living organisms and thus are important in low concentrations. Heavy metals are formed naturally in the soil by pedogenic processes. Human factors such as the development of industrial areas, mining waste, use of chemical fertilizers, animal, pesticides, Sewage sludge and irrigation of agricultural lands with sewage, residues resulting from the burning of coal, petrochemical and atmospheric deposition can increase the concentration of these metals and cause soil contamination with heavy metals.
Discussion and ConclusionSoil plays a very important role in providing food for humans and other organisms, and its contamination by heavy metals can have irreversible effects. Adequate knowledge of the concentration, sources, chemical structure and potential health and environmental hazards of heavy metals is essential to prevent pollution and to select the appropriate method for soil remediation. Creating accessible resources for agricultural production and increasing food security is one of the goals of improving contaminated soils.
Keywords: Soil pollution, Heavy Metals, Sources, Chemical structure, health, environmental effects -
بررسی نتایج آنالیز عناصر سنگین در نمونه های خاک منطقه مورد مطالعه نشان از غلظت بالای برخی عناصر از قبیل کروم، نیکل و کبالت در بخش های جنوبی منطقه دارد. ارزیابی فلزات سنگین در خاک های منطقه جغتای توسط روش های آماری چند متغیره (ضریب همبستگی پیرسون، آنالیز خوشه ای و تحلیل مولفه اصلی) نشان دهنده همبستگی مثبت و قوی عناصر کبالت، نیکل، کروم، آهن، منگنز و منیزیم می باشد که ناشی از منشا یکسان آنها (واحدهای افیولیتی و الترامافیکی منطقه) می باشد. محاسبه شاخص های آلودگی (فاکتور زمین انباشتگی، فاکتور غنی شدگی، فاکتور آلودگی و درجه آلودگی اصلاح شده) نشان می دهد که خاک های منطقه نسبت به عناصر کروم و نیکل آلودگی شدید و نسبت به عنصر کبالت آلودگی متوسط دارند. آزمایش استخراج ترتیبی بر روی نمونه های آلوده نشان داد که عناصر نیکل و کروم با غلظت بیش از 50 درصد در فاز تبادل پذیرتمرکز یافته اند. به عبارت دیگر وجود واحد های افیولیتی و معدنکاری بر روی واحدهای کرومیتی در منطقه سبب آزاد شدن این عناصر گردیده است ، به طوری که با دور شدن از واحدهای افیولیتی، غلظت این عناصر کاهش می یابد. همچنین گونه سازی عناصر در فاز های مختلف نشان داد که سایر عناصر اغلب در فازهای باقی مانده تمرکز یافته و منشا لیتوژنیک دارند.
کلید واژگان: آلودگی خاک, عناصر سنگین, ارزیابی زیست محیطی, استخراج ترتیبی, افیولیت های سبزوارBackground and ObjectiveJoghatay plain is located in Sabezvar Ophiolitic Zone and next to the chromite mine. In this research, the soil pollution by heavy metals have been investigated with respect to geochemical, statistical and environmental indicators in Joghatay plain.Material and
MethodologySamples were collected seasonally from soil in Joghatay plain within May 2014, and the concentration of heavy metals were measured using ICP-MS method. To the geochemical phases of metals in soil were determined using BCR sequential extraction method.
FindingThe result of the analysis of heavy metals in soil samples has shown high concentrations of some elements such as Chromium, Nickel and Cobalt in the southern part of the region. Assessment and correlation of heavy metals in Joghatay region soils by multivariate statistical methods (Pearson correlation, cluster analysis and principal component analysis) show a strong positive correlation between Cobalt, Nickel, Chromium, Iron, Manganese and Magnesium due to the same source (ophiolitic unit area).
Discussion and ConclusionThe pollution index (geoaccumulation index, enrichment factor, contamination factor and modified contamination degree) indicates that soil has strongly polluted with regard to Chromium and Nickel and moderately polluted to Cobalt. Sequential extraction method has indicated that more than 50% of Nickel and Chromium concentration in intercahnageable phase. On the other hand ophiolitic rocks and Chromit mining leads releasing of these elements in the area. Though, as far as it gets away from ophiolitic rocks these elements concentration will be decreased. Also element speciation in different phases reveals that the rest elements have concentrated in residual phases and have a lithogenic source.
Keywords: Soil pollution, Heavy metal, Environmental assessment, sequential extraction, Sabzevar ophiolite -
زمینه و هدف
در دهه اخیر مسئله آلودگی خاک به فلزات سنگین ازجمله نیکل و سرب، یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی به شمار می رود. بر اساس داده های آژانس حفاظت محیط زیست، نیکل در مقدار زیاد مضر و آلاینده ای خطرناک و سرب مهم ترین فلز آلاینده محیط می باشد. این مطالعه به منظور بررسی وضعیت آلودگی خاک پالایشگاه گچساران با استفاده از شاخص های زیست محیطی ضریب آلودگی، شاخص درجه آلودگی و شاخص اصلاح شده درجه آلودگی و بررسی پتانسیل گیاه پالایی یونجه که بومی منطقه گچساران است.
روش بررسیاز خاک پالایشگاه گچساران در سال 1396 بعنوان مرکز آلودگی، چهار محدوده 500-0 متر، 1000-500 متر، 1500-1000 متر و 2000-1500 متر انتخاب گردید. در هر محدوده 5 نمونه خاک از عمق 0 تا 30 سانتیمتر سطح خاک برداشت گردید. برای اندازه گیری فلزات سنگین از دستگاه ICP-OES استفاده شد. از نرم افزار SPSS برای تجزیه آماری استفاده شد.
یافته هاآنالیز شاخص های زیست محیطی منطقه موردمطالعه را نسبت به عنصر نیکل با درجه آلودگی قابل توجه و نسبت به عنصر سرب با آلودگی بسیار بالا نشان می دهد. مقایسه میانگین غلظت نیکل و سرب در نمونه های خاک کشت شده با گیاه یونجه اختلاف معنی داری با میانگین غلظت نیکل و سرب در محدوده موردبررسی دارد.
بحث و نتیجه گیریبه طورکلی گیاه یونجه به عنوان گیاه بومی منطقه می تواند در شرایط نامناسب آلودگی باعث جذب و استخراج نیکل و سرب از خاک شود. نتایج نهایی این پژوهش نشان می دهد که توانایی گیاه یونجه در گیاه پالایی عنصر نیکل در خاک آلوده به مواد نفتی بیشتر از عنصر سرب در محدوده پالایشگاه گچساران می باشد.
کلید واژگان: آلودگی خاک, فلزات سنگین, شاخص های زیست محیطی, گیاه پالاییBackground and ObjectiveIn the recent decade, the issue of soil contamination with heavy metals such as nickel and lead is one of the most important environmental problems. According to data from the environmental protection agency, nickel is hazardous at large amounts and a dangerous pollutant and lead is the most important pollutant in the environment. This study was conducted to investigate the soil pollution status of Gachsaran refinery using environmental indicators of pollution coefficient, pollution degree index and modified pollution degree index and to investigate the potential of alfalfa refining plant which is native to Gachsaran region.
Material and MethodologyFrom the soil of Gachsaran refinery in 2017 as the center of pollution, were selected four ranges of 0-500 meters, 1000-500 meters, 1500-1000 meters and 2000-1500 meters. In each range, 5 soil samples were taken from a depth of 0 to 30 cm. The ICP-OES device was used to determine heavy metals. Statistical analysis was performed using SPSS software.
FindingsThe analysis of the environmental indicators of the studied area showed a significant degree of contamination for nickel and a high contamination rate for lead. Comparison of mean concentrations of nickel and lead in cultivated soil samples with alfalfa cultivars showed significant difference with mean nickel and lead concentrations in the studied area.
Discussion and ConclusionsIn general, Alfalfa as a native plant of the region in inappropriate pollution conditions can absorb and extraction nickel and lead from the soil. The final results of this study indicate that ability of alfalfa plant for phytoremediation of nickel in the soil contaminated with petroleum products is higher than that of lead in the Gachsaran refinery.
Keywords: Soil pollution, Heavy Metals, Environmental Indicators, Phytoremediation -
گیاه پالایی می تواند یکی از امیدوارکننده ترین تکنیک ها جهت حذف آلاینده ها از محیط آب و خاک و مدیریت محیط زیست باشد. به کمک فرآیند های جذب و عدم جذب سطحی می توان میزان نگهداری کاتیون ها و آنیون ها را تعیین نمود. بر اساس ضرایب انتقال عناصر مشخص می شود که عناصری مثل باریوم و لیتیوم حداقل انباشت و کادمیوم و بور بیشترین انباشت در بدنه گیاهان بیش اندوز مختلف را دارند. pH خاک از طریق کنترل حلالیت مواد آلی خاک، دخالت مستقیم در میزان دسترس پذیری و تحرک عناصر دارد و در ارتباط مستقیم با شرایط اکسایش و احیا است. جذب در ریشه می تواند به صورت غیر فعال (در جهت شیب انتشار) و فعال (در خلاف جهت شیب انتشار و با مصرف انرژی) باشد. گیاه پالایی در چهار حالت شامل: تثبیت گیاهی و ته نشست آلاینده ها در ریشه، استخراج گیاهی (در دو حالت پیوسته در تمام طول عمر گیاه و یا القایی و با افزودن کاتالیزور)، تبخیر گیاهی، انتقال آلاینده از ریشه به برگ ها و اتمسفر و تصفیه گیاهی به منظور حذف آلاینده ها از آب انجام می گیرد. برای نمونه، برای حذف آرسنیک، کادمیوم (روی)، کروم، جیوه، نیکل، سرب و سلنیوم می توان به ترتیب از گیاه سرخس دوپایه (P.vittata)، گیاه سوییس (T.cerulescen)، درخت توس (Betula sp.)، قارچ مگس Amanita) (muscaria، گل قدومه (Alyssum lesbiacum)، گیاه رشادی (Arabidopsis sp.) و خردل چینی (B.juncea) استفاده کرد.کلید واژگان: گیاه پالایی, آلودگی خاک, زیست دسترس پذیری, فراانباشتگران, جذب سطحیPhytoremediation can be one of the most promising techniques for elimination of pollutants from water and soil and environmental management. Through absorption and desorption processes, we can determine the level of maintenance for cations and anions. Based on transition factor of elements it is possible to specify that elements like Barium and Lithium have the least and elements like Cadmium and Boron have the highest accumulation. Soil pH also affects the level of availability and mobility of elements by controlling solubility of soil organic matters and it is in direct relationship with oxidation and reduction conditions. Absorption of ions by plant roots can be both passive (in direction of diffusion gradient) and active (against diffusion gradient using energy) processes. Phytoremediation is accomplished in four states including 1) phytostabilization and deposition of pollutants in the root, 2) phytoextraction that can be divided into two categories: continuous that requires the use of plants throughout their lifetime and induced by addition of accelerants or chelators to the soil, 3) phytovolatilization and transfer of contaminants from the root to leaves and the atmosphere and 4) phytofiltration to remove contaminants from water. For instance, to remove Arsenic, Cadmium (Zinc), Chromium, Mercury, Nickel, Lead, and Selenium plants such as P. vittata, T. caerulescens, Betula sp. tree, Amanita muscaria, Alyssum lesbiacum, Arabidopsis sp., and B. juncea could be used respectively.Keywords: Phytoremediation, Soil contamination, bioavailability, Hyperaccumulators, Absorption
-
فلزات سنگین یکی از مهم ترین آلاینده های محیط زیست و به ویژه منابع خاک و آب هستند. از میان فلزات سنگین، سرب یکی از مهم ترین آلاینده های سمی است. استفاده از خاک های آلوده به سرب، مستلزم آلودگی زدایی و بهسازی آن ها است. پژوهش حاضر با هدف بررسی امکان آلودگی زدایی سرب از خاک و تخمین زمان بهینه پالایش با استفاده از گیاهان خرفه و تاج خروس وحشی انجام شد. بدین منظور، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با 5 تیمار شاهد، 150، 300، 600 و mg/kg1200 و سه تکرار اجرا شد. نتایج نشان داد که در هر دو گیاه رابطه ای غیرخطی و مثبت بین مقدار سرب تجمع یافته در ریشه و ساقه با غلظت سرب موجود در خاک وجود داشت. بیش ترین مقدار سرب تجمع یافته در ریشه خرفه و تاج خروس وحشی به ترتیب 39/173 و mg/kg 76/149 و در ساقه آن ها نیز به ترتیب 01/20 و mg/kg 82/5 به دست آمد. فاکتور انتقال در هر دو گیاه کوچک تر از یک بوده (برای گیاه خرفه از 62/0 تا 12/0 و برای گیاه تاج خروس وحشی از 14/0 تا 04/0) و بیانگر انتقال کم تر سرب از ریشه به اندام هوایی می باشد. با توجه به توانایی گیاهان فوق در جذب مقادیر زیاد سرب از ناحیه رشد ریشه، عملکرد گیاهی بالا و توانایی تجمع سرب در اندام های قابل برداشت، هر دو گیاه برای پاک سازی سرب از اعماق سطحی خاک و تا غلظت های چندین برابر غلظت مجاز سرب کارآیی بالایی داشتند. لیکن با توجه به زمان پالایش و مقدار زیست توده تولیدشده، گیاه تاج خروس وحشی از توانایی بیش تری برای بهسازی خاک های آلوده برخوردار بود.کلید واژگان: آلودگی خاک, استخراج گیاهی, سرب, فاکتور انتقالHeavy metals are one of the most important environmental contaminants, particularly in soil and water sources. Among heavy metals, lead is one of the most challenging toxic contaminants. Using lead-contaminated soils requires their decontamination and improvement. The objective of this study was to investigate the possibility of lead decontamination from soil and to estimate the optimal clean up time using Portulaca oleracea L. and Amaranthus retroflexus. For this purpose, a completely randomized design with five treatments of 30 (standard), 150, 300, 600 and 1200 mg/kg each with three replicates was performed. The results indicated that for both plants a non-linear positive relation exists between the lead concentrations in soil and that accumulated in plant roots and shoots. The highest extracted lead which was accumulated in roots of Portulaca oleracea L. and Amaranthus retroflexus were 173.39 and 149.76 mg/kg, and in their shoots were 20.01 and 5.82 mg/kg, respectively. Translocation factor was obtained from 0.62 to 0.12 for Portulaca oleracea L. and from 0.14 to 0.04 for Amaranthus retroflexus. The translocation factor in both plants was obtained to be less than one, indicating poor lead transfer from root to the shoot. Due to the ability of the above plants to absorb large amounts of lead from the root zone, high plant yield and the ability to accumulate lead in harvestable organs, both plants were highly effective for remediation of lead from soil surface up to concentrations several times of the allowable lead concentration. However, due to the clean-up time and the amount of biomass produced, the Amaranthus retroflexus had a better ability to remediate contaminated soils.Keywords: Lead, Phytoextraction, Soil contamination, Translocation factor
-
زمینه و هدف
بررسی توزیع مکانی آلاینده ها به منظور پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست امری ضروری است. لذا این پژوهش با هدفتعیین تجمع کروم و نیکل و تهیه نقشه توزیع مکانی عناصر در خاک اطراف شهرک صنعتی شماره 3 اراک در سال 1392 انجام شده است.
روش بررسیبدین منظور، پس از انتخاب 10 ایستگاه در شعاع 5 کیلومتری شهرک، در مجموع 20 نمونه خاک سطحی و عمقی برداشت شد. پس از تعیین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، نسبت به هضم اسیدی نمونه ها و قرایت غلظت عناصر توسط دستگاه نشر اتمی اقدام شد. پردازش آماری داده ها و تهیه نقشه پهنه بندی عناصر نیز به ترتیب توسط نرم افزارهای SPSS و ArcGIS انجام یافت.
یافته ها:
نتایج نشان داد که بیشینه میانگین غلظت کروم در نمونه های خاک سطحی و عمقی (میلی گرم در کیلوگرم) با 97/1±50/15 و 65/1±00/13 به ترتیب مربوط به ایستگاه 2 و بیشینه میانگین غلظت نیکل در خاک سطحی و عمقی (میلی گرم در کیلوگرم) با 90/1±25/19 و 02/2±50/18 به ترتیب مربوط به ایستگاه های 9 و 2 بوده است. نتایج مقایسه میانگین غلظت تجمع یافته کروم و نیکل در نمونه های خاک سطحی و عمقی با رهنمود WHO نشان داد که میانگین غلظت هر دو عنصر در نمونه ها کوچک تر از بیشینه رواداری WHO بوده است.
بحث و نتیجه گیری:
عدم تجاوز میانگین غلظت عناصر کروم و نیکل در نمونه ها از بیشینه رواداری WHO را می توان با عواملی همچون اعمال مدیریت محیط زیستی در واحدهای مستقر در شهرک، جهت وزش باد غالب که عمدتا به سمت اراضی بایر سمت غرب منطقه است، وسعت اندک اختصاص یافته به کاربری کشت آبی و به تبع آن عدم استفاده بیش از حد از نهاده های کشاورزی مرتبط دانست.
کلید واژگان: آلودگی خاک, فلز سنگین, GIS, شهرک صنعتی شماره 3 اراکBackground and ObjectiveSpatial distribution of contaminants is essential for soil pollution monitoring and maintaining environmental quality. Therefore this study was carried out for evaluation of Cr and Ni concentrations in soil samples collected from around the Arak III Industrial Estate in 2013 and preparing the zoning map of metals.
MethodAfter selecting 10 sampling stations within a radius of 5 km from the industrial estate, a total of 20 soil samples were collected from topsoils and subsoils. Then some physical and chemical properties of soil were determined. For determination of heavy metals concentration in soil samples, using ICP-OES (Varian, 710-ES, Australia) when soil digestion was complete. All statistical analyses were done by SPSS software, version 18.0 (SPSS Inc., USA). Also, the spatial distribution maps of elements in soil samples were prepared using IDW method.
FindingsThe results showed that maximum mean concentration of Cr in topsoils and subsoils samples were found in sampling station II with 15.50±1.97 and 13.00±1.65 mg/kg, respectively, and maximum mean concentration of Ni in topsoils and subsoils samples were found in sampling stations IX and II with 19.25±1.90 and 18.50±2.02 mg/kg, respectively.
Discussion and ConclusionComparative evaluation of Cr and Ni contents in different studied soil samples showed that the mean concentrations of Cr and Ni in all topsoils and subsoils due to implementation of environmental management of industrial units in Arak III Industrial Estate and minimal use of agricultural inputs such as chemical fertilizers and pesticides were significantly lower than WHO permissible limits for soil contamination
Keywords: Soil contamination, Heavy Metals, GIS, Arak III Industrial Estate -
زمینه و هدف
به منظور بررسی تاثیر آفت کش ها بر کیفیت زیستی خاک، اثر سه نوع علف کش و سه نوع حشره کش پرمصرف بر شاخص های اکوفیزیولوژیک و شیمیایی خاکمورد آزمایش قرار گرفت.
روش بررسیآزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد که شامل فاکتور آفت کش در هفت سطح (سه علف کش و سه حشره کش به همراه خاک شاهد) و فاکتور زمان در دو سطح (یک ماه و دو ماه پس از کاربرد آفت کش) بود. آزمایش در گل دان به مدت دو ماه در شرایط گل خانه انجام گرفت. برخی از شاخص های زیستی و اکوفیزیولوژیک خاک پس از یک ماه و نیز پس از دو ماه اندازه گیری شد.
یافته هانتایج نشان داد که در اثر کاربرد آفت کش ها، جمعیت باکتری ها و قارچ ها و شاخص های اکوفیزیولوژیک شامل تنفس پایه، تنفس برانگیخته، کربن زی توده ی میکروبی، نیتروژن زی توده ی میکروبی و بهره میکروبی پس از گذشت یک ماه کاهش و بهره متابولیک خاک افزایش معنی داری نسبت به شاهد داشته است. همچنین نتایج نشان داد که کاربرد آفت کش ها بر مقدار کربن آلی تاثیری نداشته است. مقایسه نتایج نشان داد که با وجود کاهش شاخص های اکوفیزیولوژیک خاک پس از گذشت یک ماه، شاخص های فوق پس از آن روند افزایشی داشته و در پایان ماه دوم به مقدار قبل از کاربرد آفت کش رسیده اند. نتایج نشان داد که در بین تیمارهای آفت کش، علف کش توفوردی بیش ترین تاثیر منفی و حشره کش کلروپیریفوس کم ترین تاثیر منفی را را بر شاخص های اندازه گیری شده داشته است.
بحث و نتیجه گیریمی توان نتیجه گرفت که به کارگیری آفت کش های مورد استفاده در این تحقیق موجب کاهش کیفیت زیستی خاک در کوتاه مدت می گردد.
کلید واژگان: آلودگی خاک, سموم کشاورزی, کشاورزی پایدار, کیفیت زیستی خاکBackground and ObjectiveIn order to study the effect of pesticides on soil biological quality, three herbicides and insecticides with the highest consumption rates, on soil eco-physiological and chemical indices were investigated.
MethodThe experiment was carried out as factorial in a completely randomized design with seven treatments of which were triplicated. The pesticides were applied as constructed by the manufacturer and then the pots maintained in a greenhouse condition for two months. Then, some of the soil eco-physiological and chemical indices were measured after one month and also after two months.
FindingsThe results showed that in comparison with the application of the pesticides caused a significant decrease in soil bacterial and fungal population, basal respiration, substrate-induced respiration, microbial biomass carbon, microbial biomass nitrogen, and microbial quotient and a significant increase in soil metabolic quotient. The results also showed that the application of the pesticides has no significant effect on soil organic carbon. The results showed that, although soil eco-physiological indices decreased after one month, the indices increased after two months reaching the level that was before application of the pesticides. The results also showed that 2, 4-D had the highest and Chloropyrifos had the lowest adverse effects on the indices.
Discussion and ConclusionIt could be concluded that application of the pesticides which are used in this work decreased soil biological quality short terms.
Keywords: Soil pollution, Pesticides, Sustainable Agriculture, Soil biological quality -
زمینه و هدف
وجود تغییرات مکانی در خصوصیات خاک امری طبیعی می باشد و شناخت این تغییرات به ویژه در فضای سبز جهت برنامه ریزی دقیق و مدیریت امری اجتناب ناپذیر است. از سوی دیگر، با افزایش نیاز جوامع به جابه جایی، ارتباطات و استفاده از وسایل نقلیه، روز به روز افزایش یافته است که خودروها عموما منابع اصلی تولید آلاینده های فلزات سنگین در شهرها هستند. هدف از این پژوهش، ارزیابی محدودیت های فیزیکی و شیمیایی خاک فضای سبز و هم چنین تعیین میزان غلظت سرب و کادمیوم به عنوان شاخص های آلودگی ترافیکی پایانه مسافربری امام رضا (ع)، در بخش جنوب غرب شهر مشهد بود.
روش بررسینمونه برداری در 129 نقطه از عمق 20-0 سانتی متری انجام شد. از طرفی برای تعیین ویژگی های عمقی خاک، سه خاک رخ تشریح و نمونه برداری شدند. نقشه های درون یابی عناصر با استفاده از روش های زمین آماری در نرم افزار ArcGIS تهیه گردید.
بحث و نتیجه گیرینتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که مهم ترین محدودیت این خاک ها عمق کم آن ها می باشد که عمدتا فاقد عمق کافی جهت رشد و توسعه درختان با سیستم ریشه ای عمیق می باشند. از سویی غلظت عناصر غذایی در خاک پایین تر از حد کفایت بود. نقشه های پهنه بندی تهیه شده نیز حاکی از آن است که این تغییرات به صورت لکه ای بوده و منطقه نیازمند مدیریت موضعی می باشد. غلظت آلوده کننده های کادمیوم نیز در منطقه بالای حد آستانه است ولی برای سرب در حال حاضر آلودگی خاک جدی نمی باشد.
کلید واژگان: ارزیابی محدودیت, آلودگی خاک, خصوصیات خاک, پایانه مسافربری امام رضا (ع)Background and ObjectiveThe presence of spatial changes in soil properties is normal, and it is inevitable to recognize these changes, especially in green spaces, for careful planning and management. On the other hand, with the increasing need of communities for transportation, communications and the use of vehicles, it has become increasingly common for cars to be the main source of heavy metal pollutants in cities. The aim of this study was to evaluate the physical and chemical limitations of green space soil and also to determine the concentration of lead and cadmium as indicators of traffic pollution of Imam Reza (AS) passenger terminal in the southwestern part of Mashhad.
AnalysismethodSampling was performed at 129 points at a depth of 20-0 cm. On the other hand, to determine the deep characteristics of the soil, three soil samples were described and sampled. Element mapping maps were prepared using statistical methods in ArcGIS software.
Results and DiscussionThe results of this study showed that the most important limitation of these soils is their shallow depth, which mainly lacks sufficient depth for the growth and development of trees with deep root systems. On the other hand, the concentration of nutrients in the soil was lower than sufficient. The prepared zoning maps also indicate that these changes are spotty and that the area needs local management. The concentration of cadmium contaminants is also high in the threshold area, but for lead, soil contamination is not currently serious.
Keywords: Evaluating of limitation, soil pollutant, Soil Properties, Terminal bus of Emam Reza -
زمینه و هدف
این پژوهش در مرکز دفن زباله محمدآباد قزوین با هدف بررسی تعیین غلظت فلزات سنگین (سرب و نیکل) در گیاه درمنه دشتی (Artemisia sieberi) و خاک منطقه صورت گرفت.
روش بررسیبه منظور انجام مطالعه سه پلات استقرار یافت. در هر پلات از گیاه مورد مطالعه با 10 تکرار نمونه برداری انجام گردید. همچنین 10 نمونه از خاک نیز تهیه گردید. به منظور بررسی تفاوت معنی دار غلظت فلزات، داده ها مورد تجزیه واریانس دو طرفه برای گیاه و تجزیه واریانس یک طرفه برای خاک قرار گرفتند. برای مقایسه میانگین ها نیز از آزمون دانکن استفاده گردید.
یافته هانتایج نشان داد که خاک سه پلات از نظر غلظت فلزات تفاوت معنی داری ندارند. همچنین با انجام آزمون t غیرجفتی این نتیجه حاصل گردید که بین اندام هوایی و ریشه گونه از نظر غلظت سرب تفاوت معنی داری وجود ندارد اما از نظر غلظت نیکل این اختلاف در سطح 5 درصد معنی دار گردید. میانگین غلظت سرب در اندام های هوایی و ریشه A.sieberi به ترتیب (mgkg-1) 35/2 و (mgkg-1) 19/3 و برای فلز نیکل (mgkg-1) 44/ 2و (mgkg-1) 99/ 2 می باشد.
بحث و نتیجه گیریفاکتورهای تجمع و انتقال نشان داد که گیاه مورد مطالعه با 33/0 و10/1=BCF و 81/0و78/0=TF به ترتیب برای فلزات سرب و نیکل، برای پالایش فلز سرب از خاک های آلوده مناسب است.
کلید واژگان: آلودگی خاک, فلزات سنگین (سرب و نیکل), گیاه Artemisia sieberiBackground and ObjectiveThis study was conducted in Mohammadabad waste disposal site in Ghazvin in order to determine the concentration of Ni and Pb in Artemisia sieberi and in region’s soil.
MethodThree plots were selected. Ten random samples from root and shoot of the plant and also from the soil were collected. Two-way and one-way ANOVA were used to assess the differences of metal concentrations in roots and shoots of the plants, and in the soil of the plots, respectively. Duncan Test was applied to compare the average concentrations of metals in different plots.
FindingsThe results revealed that the soil of the different plots does not have a significant difference in Ni and Pb concentrations. No significant difference was observed between the metal concentrations in roots and shoots of the plants. The mean concentration of lead in the A.sieberi aerial and root organs was 2.35 mgkg-1 and 3.19 mgkg-1, respectively, and for the nickel metal 3.14 mgkg-1 and 2.99 mgkg-1 respectively.
Discussion and conclusionBio concentration and transmission factors for Ni and Pb (TF=0.78; 0.81 and BCF=1.10; 0.33, respectively) suggested that A.sieberi is an appropriate plant to remove Pb from soil.
Keywords: Soil pollution, Heavy Metals (Ni, and Pb), Artemisia sieberi -
آلودگی خاک به فلزات سنگین یکی از مهم ترین مسایل زیست محیطی در دنیا محسوب می شود. پالایش گیاهی، یکی از روش های آلودگی زدایی و جلوگیری از پتانسیل خطرات فلزات سنگین در خاک می باشد. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) بر خصوصیات مورفولوژیک و کارایی آن در افزایش غلظت نیکل محلول در خاک و بررسی اثر آن بر توانایی جذب نیکل توسط گیاه خردل هندی (brassica juncea L) بود. بدین منظور، آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی با چهار تکرار انجام شد. نمونه های خاک با 600 میلی گرم در کیلوگرم نیکل از منبع سولفات نیکل مخلوط و بذر های گیاه در خاک گلدان ها کاشته شدند. فاکتور آزمایشی شامل پنج سطح EDTA (0، 1، 5، 10و 12میلی مول) بود که بعد از کشت بذر به خاک اضافه شدند. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که با افزایش غلظت EDTA، ویژگی های مورفولوژیکی به طور معنی داری نسبت به شاهد کاهش یافتند ولی غلظت نیکل محلول در خاک و انتقال آن به داخل گیاه با افزایش غلظت EDTA صعود معنی داری داشت که این صعود مانع رسیدن عناصر مورد نیاز برای رشد، به اندام های مختلف و در نتیجه جلوگیری از رشد طبیعی گیاه گردید. به طور کلی نتایج نشان داد که گونه مورد بررسی قابلیت تحمل نیکل را دارد و EDTA پتانسیل افزایش جذب نیکل در گونه گیاهی مورد مطالعه را داشته ولی با توجه به تاثیرات بازدارنده این مواد بر رشد گیاه باید در غلظت های کم استفاده شود.
کلید واژگان: آلودگی خاک, استخراج گیاهی, خردل هندی, ویژگی های مورفولوژیک, اتیلن دی آمین تترااستیک اسیدContaminated soil with heavy metal is one of the most important environmental issues in the world. The refining plant is one of the methods of refinement and prevent potential pollution hazards of heavy metals in soil. The purpose of this study, effects of various concentrations of EDTA on some morphological characteristics and the efficiency of EDTA for Increased Ni from soil and to compare their effects for enhancing of Ni extraction with Indian mustard (brassica juncea L). For this purpose, a greenhouse experiment was conducted in completely randomized design with four replications. Soil samples were mixed with 600 mg/kg of nickel sulfate and the seeds were planted in soil of pot. The experimental factor was including 0, 1, 5, 10 and 12 mmol EDTA that after the seed cultivation have been added to the soil. The results of the research showed that The application of different EDTA concentrations decreased morphological characteristics and increased soluble nickel concentrations in soil and transfer it to the inside of the plant and this changes was significant compared to the control treatment. The increase in soluble nickel concentrations in soil and transfer it to the inside of the plant inhibits the absorption of essential elements to the plants shoot and thus, repelled the growing process. In general, Indian mustard (brassica juncea L) due to high nickel resistance can be introduced as a Ni hyper accumulator to EDTA induced phytoextraction technology. But according to the preventive effects of these substances on the growth of the plant should be used for low concentrations.
Keywords: Soil pollution, Phytoextraction, Brassica juncea L, Morphological characteristics, EDTA -
سابقه و هدفروش های فیزیکی و شیمیایی بسیاری برای پالایش خاک های آلوده به فلز های سنگین وجود دارد که بیشتر آنها افزون بر هزینه زیاد منجر به تخریب ساختار فیزیکی و شیمیایی و فعالیت های حیاتی خاک می شوند. در سال های اخیر گیاه پالابی بعنوان روشی موثر، ارزان قیمت و دوست دار محیط زیست برای حذف، جابجایی و یا غیرفعال کردن آلاینده ها از خاک های آلوده توصیه شده است.مواد و روش هااین پژوهش به منظور بررسی تاثیر تلقیح قارچ های میکوریز مقاوم به سرب و روی بر برخی ویژگی های مورفولوژیکی (رویش قطری، وزن تر و خشک اندام های هوایی، وزن تر و خشک ریشه، افزایش ارتفاع و سطح برگ) گونه سنجد انجام شد. نهال های یکساله گونه درختی سنجد با متوسط ارتفاع 70-50 سانتی متر، کمترین قطر 5/1-1 سانتی متر و تعداد برگ حداقل تا 30 عدد از نهالستان جبل عاملیان وابسته به اداره کل منابع طبیعی استان اصفهان تهیه شد. نهال های تهیه شده به گلخانه مرکز تحقیقات کشاورزی و منبع های طبیعی استان اصفهان منتقل و به مدت بیست روز برای سازگاری با شرایط جدید، در آنجا نگهداری شدند. بدین منظور شش تیمار قارچ میکوریز (Glomus versiforme، G. etunicatum، G. intraradices، G. mossea، یک تیمار ترکیبی از گونه های نامبرده شده و شاهد تلقیح نشده) و پنج تیمار خاک (خاک آلوده طبیعی، خاک آلوده شده با سرب، خاک آلوده شده با روی، خاک آلوده شده با سرب و روی، خاک شاهد (بدون آلودگی) در نظر گرفته شد.نتایج و بحثنتایج این بررسی نشان داد که اختلاف معنی داری بین متغیرهای اندازه گیری شده در تیمارهای مختلف قارچ میکوریز وجود دارد. بیشترین میزان کلنیزاسیون مربوط به تیمار G. mossea به میزان 5/40% و کمترین میزان در تیمار شاهد 6/25% بود. همچنین قارچ میکوریزی G. mossea، رویش قطری، ارتفاع و شاخص سطح برگ را به ترتیب 8/2 میلیمتر، 1/36 سانتی متر و 8/28 واحد نسبت به شاهد افزایش داد. همچنین در همه تیمارهای قارچ میکوریز، اختلاف معنی داری بین میانگین وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه ملاحظه شد. بیشترین وزن تر و خشک اندام هوایی در تیمار G. mossea به ترتیب 4/108 و 55 گرم و کمترین میزان آن در شاهد به ترتیب 4/59 و 3/30 گرم بود. بیشترین و کمترین وزن تر به ترتیب 3/95 و 78 گرم در تیمار شاهد و خاک آلوده به سرب و روی ملاحظه شد. بیشترین مقادیر همه متغیرهای بررسی شده در تیمارهای قارچ میکوریز مربوط به تیمار تلقیح شده با قارچ G. mossea و در تیمارهای خاک بررسی شده، مربوط به تیمار شاهد (خاک بدون آلودگی) میباشد. نتایج این بررسی نشان داد که تیمار تلقیح شده با قارچ G. mossea و تیمار خاک غیرآلوده موجب بیشترین رشد در گونه سنجد شد. با این وجود، بین میانگین متغیرهای وزن تر و خشک ریشه و شاخص سطح برگ در تیمارهای مختلف خاک اختلاف معنی داری ملاحظه نشد. ریشه ها بعنوان سطح های جذب کننده آب و مواد غذایی تاثیر بسیار زیادی در جذب آب و املاح گوناگون دارند و عامل های مختلف محیطی از طریق تاثیر بر ریشه بر رشد گیاه اثر میگذارند. تنش فلز های سنگین از جمله عامل های محدود کننده رشد ریشه است و کاهش رشد ریشه فعالیتهای رشدی گیاه را تحت تاثیر قرار میدهد. همچنین در گیاهانی که با قارچ میکوریز تلقیح شده بودند، میانگین همه متغیرهای اندازه گیری شده در مقایسه با گیاهان شاهد (بدون قارچ) بطور معنی داری بیشتر شد.نتیجه گیریبنابر نتایج حاصل، قارچ G. mosseae در جذب آب و مواد غذایی بویژه فسفر و تجمع ماده خشک توسط گیاه بیشترین تاثیر را داشته و نسبت به دیگر قارچ های همزیست، از بیشترین کارایی در تولید زیتوده اندام هوایی سنجد برخوردار می باشد.کلید واژگان: آربوسکولار, آلودگی خاک, زیست پالایی, سنجد, قارچ میکوریز ویژگیهای مورفولوژیکیIntroductionPhytoremediation was introduced as an effective, inexpensive and environmentally friendly to remove, displace or disable pollutants from polluted soils. There are numerous physical and chemical methods for the treatment of heavy metal contaminated soils, which in addition to high costs, lead to the destruction of the physical and chemical structure and vital activities of the soil. This study was applied in order to investigate the effects of inoculated Arbuscular mycorrhizal fungi of resilience to lead and zinc on some morphological traits (colonization, diameter growth, shoot dry and fresh weight, root dry and fresh weight, height and leaf area) of Elaeagnus angustifolia L.Material and methodsOne-year-old seedlings of E. angustifolia species with an average height of 70-50 cm, minimum diameter of 1-1.5 cm and leaf number of at least 30 were provided from Jebel Amelian nursery affiliated to the Natural Resources Office of Isfahan Province. The seedlings were transferred to the greenhouse of the Agricultural and Natural Resources Research Center of Isfahan Province and were kept there for 20 days to adapt to the new conditions. In doing so, six treatments of mycorrhizal fungi (Glomus versifome, G. etunicatum, G. intraradices, G. mossea, composition and control treatments) and five treatments of soil (naturally polluted soil, soil polluted with lead, soil polluted with zinc, soil polluted with lead and zinc, control (without pollution) treatment) were considered.Results and discussionThe results showed that there was a significant difference between the measured variables among the different treatment of mycorrhizal fungi. The highest and lowest colonization were observed for G. mossea (40.5%) and control treatment (25.6%), respectively. For G. mossea, the diameter growth (2.8mm), height (36.1cm) and leaf area index (28.8) increased in comparison to the control treatment. There was a significant difference between shoot dry and fresh weight and root dry and fresh weight in all of the treatment of mycorrhizal fungi. The highest dry and fresh weight of shoot was observed in G. mossea treatment (108.4 and 55 g) and the lowest was observed in control treatment (59.4 and 30.3 g). The highest and lowest of fresh weight were observed in control (95.3) and polluted soil with lead and zinc treatments (78g). Highest values of measured variables in all fungi and soil treatments were belonged to the inoculated treatment of G. mossea and the control treatment, respectively.ConclusionResults of this study showed that inoculated treatment with G. mossea fungi and control treatment of soil caused the growth enhancement in E. angustifolia. However, there was no significant difference between mean fresh and dry weight of root and leaf area index in different soil treatments. Roots, as absorbent levels of water and food, have great effects on the absorption of water and various salts, and various environmental factors influence the growth of the plant through its effect on root growth. Heavy metal stress is one of the factors limiting root growth which affects plant growth activity. Also, in plants that were inoculated with mycorrhizal fungi, the mean of all measured variables was significantly higher than the control treatment. The highest shoot weight was observed in G. mosseae treatment, which suggests that G. mosseae contributed to the plant's absorption of water and food, especially phosphorus, and increased the accumulation of dry matter and has more efficiency in the biomass production of E. angustifolia.Keywords: Arbuscular, Soil pollution, Bioremediation, Elaeagnus angustifolia L., Mycorrhizal fungi, Morphological traits
-
زمینه و هدفافزایش فعالیت های صنعتی توام با تولید آلاینده ها ازجمله فلزات سنگین یکی از عوامل اصلی آلاینده ی آب و خاک به شمار می رود. یکی از فعالیت های بشری که باعث آلودگی منابع طبیعی از جمله خاک می شود فعالیت های معدنی است.روش بررسیدر این پژوهش پهنه بندی غلظت عنصر مس به عنوان آلودگی خاک در اطراف معدن مس میدوک مورد مطالعه قرار گرفت. دو مسیر نمونه برداری با توجه به موقعیت روستا های اطراف در نظر گرفته شد. نمونه برداری به صورت سیستماتیک از 360 نقطه نمونه گیری انجام شد. هضم نمونه ها و اندازه گیری غلظت در آزمایشگاه و به روش جذب اتمی انجام شد. در این پژوهش از شاخص زمین انباشتگی مولر برای بررسی درجه ی آلودگی خاک به فلزات سنگین استفاده شد. در نهایت با استفاده از روش کریجینگ نرمال غلظت عنصر مس و درجه آلودگی خاک پهنه بندی شد.یافته هانتایج نشان داد که غلظت عنصر مس در مسیر نمونه برداری D در نقطه نمونه برداری 3D و برابر 5/697 میلی گرم بر کیلوگرم بوده و کم ترین غلظت عنصر مس در این مسیر در نقطه D11 برابر با 35/6 میلی گرم بر کیلوگرم بوده است. شاخص زمین انباشتگی نشان می دهد که آلودگی عنصر مس در مسیر نمونه D ( جنوب معدن) بیش تر است، که می تواند به دلیل قرار گرفتن این مسیر در راستای معدن و بر روی شیب در جهت باد غالب جنوبی باشد.بحث و نتیجه گیرینتایج نشان می دهد بافاصله گرفتن از معدن از درجه آلودگی مس در هر دو مسیر کاسته می شود که می تواند نشان دهنده نقش معدن در ایجاد آلودگی عنصر مس در خاک های منطقه باشد.کلید واژگان: آلودگی خاک, معدن مس, پهنه بندی, شاخص زمین انباشتگیBackground and ObjectiveIncreasing industrial activities associated with the production of pollutants, including heavy metals, is one of the main causes of water and soil pollution. Mineral activities are one of the human activities that cause pollution of the natural resources such as soil.MethodIn this study, the zoning concentration of copper as soil contamination around Meyduk copper mine was investigated. The direction samples were taken according to the situation of surrounding villages. Systematic sampling of 360 samples had been collected through the directions. Measuring the concentration of sample was done using atomic absorption method in the laboratory. To indicate the degree of soil pollution with heavy metals, Muller’s geoaccumulation index was used. Finally, in order to estimate the normal concentration of Cu and pollution of soil, Kriging method was used.ResultsResults showed that the maximum amount of Cu concentration is 697.5 mg/kg and the minimum is 6.35 mg/kg. The Cu concentration trend in direction D was more than direction M due to the direction of local dominant wind.Discussion and ConclusionBy receding from location of mine, the overall trend of Cu concentration decreased. This indicated the role of mine activities on soil pollution.Keywords: Soil pollution, Copper mine, Zoning, Geoaccumulation index
-
فلزات سنگین در زمین های کشاورزی جذب گیاهان می شوند؛ وارد چرخه غذایی انسان شده و مقدار بیش از حد آنها باعث بیماری هایی در انسان می شود. بنابراین آگاهی از توزیع مکانی این عناصر برای مدیریت محیط زیست ضروری است. در این تحقیق به بررسی توزیع مکانی فلزات سنگین در شهرستان هریس پرداخته شد. بدین منظور نمونه هایی از خاک تهیه و به اندازه گیری غلظت عناصر (پتاسیم، منگنز، روی، آهن و مس) پرداخته شد. در ادامه با استفاده از روش های ریاضی و روش های زمینآمار به تهیه ی نقشه های خطرپذیری پرداخته شد. در بین روش های مختلف مدل های بهینه با مقایسه ی مقادیر کمترین مربعات خطاها، میانگین مطلق خطاها و میانگین قدرمطلق خطاها مورد ارزیابی قرار گرفتند بدین ترتیب که نزدیکتر بودن معیارهای ذکر شده به صفر ملاک تعیین مدل بهینه قرار گرفت. از بین مدل های بررسی شده برای عنصر پتاسیم، وزن دهی معکوس فاصله، برای منگنز کریجینگ معمولی، برای روی، کریجینگ ساده، برای آهن، توابع پایه ای شعاعی و برای مس نیز توابع پایه ای شعاعی به عنوان روش های انتخاب شدند. سپس به تهیه ی نقشه های پهنه بندی به تفکیک مناطق مختلف با استفاده از شاخص های استاندارد WHO، کلی و استاندارد موسسه ی خاک و آب ایران پرداخته شد و نتایج نشان می دادند که عناصر پتاسیم و مس در محدوده ی غیرمجاز بودند.کلید واژگان: آلودگی خاک, فلزات سنگین, مدل های درونیابی, کریجینگ, سیستم اطلاعات مکانیIt is inevitable to analyze the existing contaminant elements in soil as the most important source of nutrition for human. Heavy metals are considered and referred among these elements. The contaminated soils of urbanized regions are directly related to human, while these elements are absorbed by plants in agricultural fields, through which they enter the human food cycle. The excessive increase of these elements in soil results in the growing incidence of certain diseases such as cancer. Moreover, the irresolvability of these materials may have dangerous impacts on the human digestion as well as nervous systems. Contamination, due to heavy metals in soil, have even resulted in some animals death.
There are various factors involved in soil contamination. One of main factors is the incorrect use and increasingly irregular exploitation of nature by human beings. In Iran, inappropriate economic exploitation of agricultural fields and aberrant use of chemicals have led to the higher concentration of heavy metals in soil, turning to a crucial problem in certain areas. The most significant cause of soil contamination is the wrong use of chemical fertilizers, resulting in the agglomeration of heavy metals in soil. Therefore, it is inevitable to identify the spatial distribution of these elements. The geo-statistical instruments have facilitated the quantification of soil spatial characteristics, whereby leading to the probability of spatial interpolation.
Objective of the study are: (i)To prepare zoning maps of elements including Zinc, Copper, Iron, Manganese, Potassium, and Lead using mathematics and geo-statistics methods as well as choosing the most optimum technique of spatial interpolation by comparing RMSE, MAE and MBE;(ii)To analyze the probable spatial correlation between the concentration of these elements in agricultural soils;(iii)To distinguish the regions affected by the excessive contamination higher than the threshold limit of general index and WHO standard and also Irans Soil and Water Research Institutes standard.Materials And MethodsHarris Town is located in the north-western Iran between 38°04° and 38°24° latitudes of northern hemisphere and of 46°22° and 47°22° geographical longitudes of eastern hemisphere.
Statistical Analyses
In this research, first of all, 370 samples of soil were randomly selected from this region and the concentrations of abovementioned elements were measured in the laboratory. Then, the accuracy of the measured data was examined by applying 3Sigma Validation Test. At the next stage, the spatial distribution of the elements of Zinc, Iron, copper, Manganese, and Potassium was examined using Mathematics and geo-statistics interpolation models. These methods which are based on the first principle of geography include certain mathematical methods such as the Inverse Distance Weighting, Local Polynomial, and Radial Basis Functions and geo-statistics methods such as Ordinary Kriging (OK), Simple Kriging (SK), and Universal Kriging (UK) with Circular, Globular, Gaussian, and Exponential Variogram Models.
Kriging is one of the geo-statistical interpolation methods, which is based on Weighted Moving Average. One of the features distinguishing it from other interpolation methods is that it is regarded as the Best Linear Unbiased Estimator. The first stage in statistical analyses is the computation and drawing of variogram. In fact, variogram represents the variability of samples based on their distance. The next stage is the selection of the best theoretical model for fitting to experimental variogram. The modeled variogram shows the spatial self-correlation of data, and describes range, sill and nugget. The Kriging interpolator is divided into different methods. The models being tested in this research are Ordinary, Universal and Simple Kriging.
Inverse Distance Weighting
The Inverse Distance Weighting is a radix point method which acts based on the first principle of geography. In this interpolation method, the weighting parameter operates according to the criterion that an increase in the distance from the sampled points to the passive point leads a decrease in its effect in the expected (predicted) value.
Local PolynomialMethodPolynomial interpolation is a method for finding a formula, the figure of which passes through the data. The Universal Polynomials identify the fitted surface to data by considering all existing data in the analysis, while local polynomials performs this action for a limited number of points within a considered oval. This method allocates the least proportional squares among the identified points in the oval shape area as the point weight. Thus, interpolation is performed based on the allocated weight of the relations of the first, second and/or third grades among the variables in the neighboring points of X, Y, and Z along with the minimization of estimated errors.
Radial Basis Functions
This method is a manner of artificial neural networks in which the predicted values are higher than the maximum observed and lower than the existing minimum observed. Indeed, the surface fitting by these functions acts like a plastic membrane so as to minimize the total surface curvature. The Radial Basis Functions performs interpolation based on five principal functions. The main core of these functions is the sum of squares values. In this method, a function is considered for each location (place), where the linear combination of these functions is used for predicting the amount of function in the passive location as the final function. In this study, five functions including Spline Function, Quite Regular, Spline with tension, Multi-Quadric function, Reverse Multi-Quadric Function and Spline Function with the thin surface were used.
Validation Criterion of InterpolationMethodsIn this research, the observed data were divided in two groups of experimental and control, with the proportion of 80 to 20. At the beginning, by applying the experimental data, a surface was fitted for the data using each interpolation method. Jackknife Cross-Validation Method was used to determine errors vector. The basis of this method is that when fitting the surface, one of the data is omitted each time, fitting is performed by using other data and the data deviation from the predicted value is recorded. Then, the control data is inserted in the fitted model and the amount of data deviation from the fitted model is being reported.
In order to examine the accuracy and validation of each method in the zoning of the aforementioned heavy metals, Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), and Mean Basin Error (MBE) were applied. The closer the values of (RMSE), (MAE), and (MBE) to zero, the more efficient (effective) the performance of the fitted model.Results And DiscussionAll obtained numbers for the spatial correlation between the elements are of positive value, and this represents a direct relation in the reciprocal transformations of elements. Among the results obtained, the spatial correlation between two metals of Zinc and Copper is more intense, as with 46%, include the most intense relation as compared to each pair of other elements. Meanwhile, the correlation between the two elements of Manganese and Potassium has the least value with 1%.
By using the QQ chart, it was found the data of Potassium, Zinc, Iron and Manganese have a relatively high skewedness and far from normal distribution.
As it was previously indicated, variogram explains the relation between sample variability as well as their interaction. In order to choose the best model of experimental variogram, the proportion of nugget to sill was used, in which the least value represents the best model (Figure 3).
By using Arc GIS Software, the most optimum model for the preparation of zoning maps was examined. Among the various models, deviation vectors were drawn from the measured value for the fitted surface. These vectors were drawn for both sets of data. By comparing the measured data and the global index of soil contamination and WHO standard, it was found that the highest volume of elements of Iron, Copper, and Manganese are not located in the permissible range, while the amount if this element is located in the impermissible range in the whole region under study. (Figures 4 to 8).Keywords: Soil Pollution, heavy metals, interpolation models, Kriging, GIS
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.