بررسی تغییرات مکانی روی، سرب، نیکل و کادمیم در خاک های سطحی استان همدان

افزایش فعّالیت های کشاورزی توأم با تولید آلاینده یکی از مشکلات جدی و در حال گسترش پیش روی انسان عصر حاضر است. در سال های اخیر، به دلیل تجمع عناصر سنگین در خاک و خطرات ناشی از آن، تشخیص نوع، منشاء و پراکندگی این عناصر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به کمبود دانسته های پیرامون پراکنش مکانی عناصر سنگین در خاک های استان همدان، این پژوهش با هدف تهیه نقشه توزیع مکانی غلظت فلزات سنگین روی، سرب، نیکل و کادمیم در خاک های سطحی استان همدان انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی طبقه بندی شده تعداد 286 نمونه خاک سطحی (20 - 0 سانتی-متری ) از منطقه ای به وسعت حدود 19547 کیلومتر مربع جمع آوری گردید. موقعیت نقاط توسط دستگاه gps تعیین و کاربری مکان نیز شناسایی و ثبت گردید. غلظت کل روی، سرب، نیکل و کادمیم، غلظت قابل جذب این عناصر، ویژگی های خاک شامل ph، ماده آلی، آهک خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی، هدایت الکتریکی و درصد رس، سیلت و شن در آن ها اندازه گیری شد. برای پهنه بندی غلظت فلزات سنگین از روش های زمین آمار استفاده شد. دقت روش های کریجینگ با مدل های مختلف با استفاده از خطای قدر مطلق میانگین ( mean absolute error ) و خطای بایاس میانگین ( mean bias error ) مقایسه شد و روشی که دارای بالاترین میزان دقت بود برای تهیه نقشه فلزات سنگین خاک مورد استفاده قرار گرفت. نقشه پهنه بندی روی کل و نیکل کل با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی، نقشه کادمیم کل و سرب کل با استفاده از روش کریجینگ گسسته و مدل دایره ای و همچنین نقشه روی قابل جذب با روش کریجینگ معمولی با مدل دایره ای تهیه شد. در نهایت با تجزیه و تحلیل نقشه های پهنه بندی فلزات سنگین مورد بررسی و روی هم گذاری توزیع مکانی فلزات سنگین خاک با نقشه های زمین شناسی و کاربری اراضی نشان داد کادمیم، روی و سرب منشاء کشاورزی و زمین شناسی دارند و نیکل مورد بررسی از سنگ بستر منشاء می گیرد ولی فعالیت های کشاورزی به دلیل مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی می تواند باعث افزایش هرچه بیشتر این عناصر در خاک شود. همبستگی بالایی بین عناصر با منشاء مواد مادری و برخی ویژگی های خاک مانند شن، رس و ظرفیت تبادل کاتیونی مشاهده شد. در حالی که روی و سرب همبستگی بالایی با این ویژگی ها نشان ندادند. توزیع فراوانی فلزات اندازه گیری شده نشان می دهد که بر اساس حد استاندارد آلودگی کشور هلند ( 30 میلی گرم برکیلوگرم )، نیکل بیش ترین آلودگی ، حدود 97 درصد و این درحالی است که روی ، سرب، و کادمیم به ترتیب با 05/1 ، 35/0 و 35/0 درصد بیش از حد مجاز کشور هلند ، پس از نیکل قرار دارند. تجزیه و تحلیل نقشه پهنه بندی فلزات سنگین مورد مطالعه با توجه به نقشه کاربری اراضی و ساختار زمین شناسی نشان داد که عناصر نیکل و سرب بیشتر دارای منشاء زمین شناسی می باشند. در عین حال فاکتور آلودگی عناصر روی و کادمیم فعالیت های کشاورزی را عامل تجمع بیشتر این عناصر در اراضی کشاورزی معرفی می کند. بررسی نقشه پهنه بندی غلظت فلزات سنگین و نقشه زمین شناسی نشان داد که طبقات سنگ بستر ماسه سنگ، سنگ آهک، شیل، سنگ های آذرین و سنگ های دگرگونی عامل اصلی بالا بودن غلظت فلزات سنگین خاک در منطقه مورد بررسی می باشد.