ارزیابی منابع آلودگی های غیر نقطه ای کشاورزی با استفاده از rs و gis

چکیده افزایش فعالیت های کشاورزی توام با تولید آلاینده ها یکی از مشکلات جدی و در حال گسترش پیش روی انسان عصر حاضر است. در میان آلاینده های کشاورزی فلزات سنگین به دلیل غیر قابل تجزیه بودن 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 آنها به چرخه غذایی و تهدید سلامت انسان و حیوانات می شود. لذا بررسی توزیع غلظت عناصر سنگین ، تهیه نقشه احتمال آلودگی و نقشه های ارزیابی ریسک آلودگی 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. این تحقیق با هدف بررسی اثر کاربری اراضی کشاورزی بر میزان غلظت فلزات سنگین از جمله روی، کادمیوم، نیکل، سرب، مس، کروم، کبالت، آرسنیک، وانادیوم و آهن و تهیه نقشه پتانسیل آلودگی خاک، نقشه احتمال آلودگی و نقشه ریسک آلودگی به این عناصر در مناطق مورد مطالعه با استفاده از داده های جمع آوری شده، سیستم اطلاعات جغرافیایی، زمین آمار و سنجش از دور انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی طبقه بندی شده 135 نمونه خاک سطحی (20-0 سانتیمتری) از منطقه ای به وسعت7262 کیلومتر مربع جمع آوری گردید و غلظت کل عناصر، خصوصیات خاک شامل ph، ماده آلی، در صد رس و سیلت و شن در آنها اندازه گیری شد. برای پهنه بندی غلظت فلزات سنگین از روش های زمین آمار استفاده شد و با کمک آنالیز همبستگی مکانی، مناسبترین روش پهنه بندی با استفاده از توابع(mean absolute error ) و(mean bias error) انتخاب گردید. نقشه پهنه بندی روی، وانادیوم و سرب با استفاده از روش کریجینگ گسسته و مدل نمایی، فلز آرسنیک با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل بیضوی، فلزات کادمیوم و مس با استفاده از روش تابع پایه شعاعی و کروم، آهن، کبالت و نیکل با استفاده از روش کرگینگ معمولی و مدل نمایی تهیه شد. همچنین برای تهیه نقشه های احتمال آلودگی فلزات، ساختار مکانی متغیرها و اعتبار واریوگرام مربوط به هر کدام از فلزات سنگین بررسی شده و در نهایت بهترین مدل و مناسبترین روش پهنه بندی انتخاب شد. همچنین برای بررسی تجزیه و تحلیل نقشه توزیع غلظت فلزات وتهیه نقشه ریسک آلودگی از سری زمانی تصاویر ماهواره ای استفاده شد. به این منظور 5 سری زمانی از تصاویر ماهواره irsp6 از سنجنده awifs (6 مارس، 3 آوریل، 27 آوریل، 9 ژوئن، 18 ژولای و 16 آگوست ) تهیه شد. با استفاده از انواع روشهای طبقه بندی متداول و پیشرفته تصاویر ماهواره ای نقشه های کاربری اراضی سال 2008 منطقه تهیه شد در نهایت نقشه حاصل از روش طبقه بندی فازی به دلیل داشتن ضریب کاپای بیشتر به عنوان نقشه کاربری اراضی نهایی انتخاب شد. تجزیه و تحلیل نقشه پهنه بندی فلزات سنگین مورد مطالعه با کمک نقشه های کمکی gis و سنجش از دور، نشان داد آرسنیک، کادمیوم، روی، سرب و مس منشأ زمین شناسی و کشاورزی دارند، آهن، کروم، کبالت، نیکل و وانادیوم از سنگ بستر منشأ می شوند ولی فعالیت های کشاورزی به دلیل مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی می تواند باعث افزایش هر چه بیشتر این عناصر در خاک شود. نتایج حاصل از نقشه پهنه بندی احتمال آلودگی نشان داد غلظت کادمیوم در کل منطقه مورد مطالعه کمتر از حد آستانه، غلظت عناصر کروم، کبالت و مس بالاتر از حد آستانه و همچنین غلظت عناصر سرب، وانادیوم، روی، آهن، نیکل و آرسنیک به ترتیب در 45/95، 23/94، 23/93، 07/88، 65/81 و 19/71 درصد از وسعت منطقه بالاتر از حد آستانه تعیین شده می باشد. به منظور به دست آوردن احتمال ورود عناصر سنگین به زنجیره غذایی و آسیب رساندن به انسان نقشه ارزیابی ریسک آلودگی خاک به فلزات سنگین با توجه به فاکتورهای موثر یعنی نقشه احتمال آلودگی، نقشه الگوی کشت و فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی (درصد ماده آلی، اسیدیته و درصد رس خاک ) موثر بر قابلیت جذب وتحرک فلزات سنگین با استفاده از روش فازی ( عملگر or و and ) و روش (wlc) تهیه شد. بر اساس عملگر andروش فازی، 53/0 درصد از وسعت منطقه مورد مطالعه دارای ریسک آلودگی بالا (1-7/0) نسبت به فاکتور 1 (نیکل، کبالت، کروم، سرب، وانادیوم، روی و آهن) بوده و بر اساس عملگر or روش فازی، 28/92 درصد از وسعت منطقه مورد مطالعه دارای ریسک آلودگی بالا (1-7/0) نسبت به همین فاکتور می باشد. همچنین روش ترکیب خطی وزنی نشان داد که 74/19 درصد از وسعت منطقه مورد مطالعه دارای ریسک آلودگی بالا (1-7/0) می باشد.