تهیه نقشه های توزیع مکانی آلاینده‌های فلزات سنگین در خاک‌های حوضه سد البرز در استان مازندران

محورهای موضوعی : کشاورزی، مرتع داری، آبخیزداری و جنگلداری

علی چراتی آرایی ^{1 *} , بهنوش جعفری گرزین ² , محمد اسماعیل کمالی ³

1 - استادیار بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ساری،
2 - رئیس بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران سازمان تحقیقات، اموزش و ترویج وزارت
3 - مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی گلستان

تاریخ دریافت : 1401/06/08 تاریخ پذیرش : 1401/08/22 تاریخ انتشار : 1403/10/27

کلید واژه: درون‌یابی, آلودگی, کیفیت خاک, کریجینگ,

چکیده مقاله :

Soil pollution and heavy metal accumulation are one of the most important environmental problems to plants, animals and human health. In this research, distribution maps of heavy metals (Cd, Pb, Ni, Zn, Fe, Mn and Cu) were prepared and the pollution status was assessed in the arable land of the Alborz Dam downstream basin.For this purpose, 215 surface composite soil samples were provided in depth of 0-30 cm. Cd, Pb and Ni were extracted by 0.05 M Na2EDTA extractant and the other elements including available Zn, Cu, Fe and Mn extracted by DTPA extractant and measured using AAS. After checking the normality of the data, the best semivariate model was selected based on the lowest fitting error value. Spatial distribution maps were prepared by conventional kriging method in GIS environment. The results showed that the best semi-variable models for the studied data were spherical and exponential models. The average concentration of harmful heavy metals to plants, including Cd, Pb and Ni in the soils of the region is 0.6, 11.5, and 4.9 mg/kg, respectively, which is less than the maximum permissible concentration. The mean concentration of other heavy metals that are required by the plant, including Zn, Cu, Mn and Fe, in the soils of the region is 1.13, 3.9 and 14.8 mg/kg, respectively, which is not only lower than the maximum permissible concentration but in some areas, Zn and Mn deficiency was observed. The correlation between the three elements Cd, Pb and Ni is significant and positive. There is a negative and significant relationship between soil lime and Cd, Pb and Ni. The higher the amount of lime in the soil, the less mobility of these elements which causes the precipitation of heavy metals in the soil.

چکیده انگلیسی:

انباشتگی فلزات سنگین در خاک یکی از چالش‌های زیست‌محیطی است که زندگی گیاهان، حیوانات و انسان‌ها را تهدید می‌نماید. در این تحقیق تهیه نقشه‌های پراکنش فلزات سنگین (کادمیم، سرب، نیکل، روی، آهن، منگنز و مس) و ارزیابی وضعیت آلودگی در اراضی زراعی حوضه زیر سد البرز در استان مازندران انجام شد. برای این منظور تعداد 215 نمونه خاک مرکب سطحی از عمق 30-0 سانتی‌متری تهیه گردید. مقدار عناصر کادمیم، سرب و نیکل با عصاره‌گیر Na2EDTA 05/0 مولار و مقدار سایر عناصر شامل روی، مس، آهن و منگنز قابل جذب با عصاره‌گیر DTPA عصاره‌گیری و با دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شد. پس از بررسی نرمال بودن داده‌ها، بهترین مدل نیم‌تغییرنما بر اساس کمترین مقدار خطای برازش انتخاب شد. نقشه‌های توزیع مکانی به روش کریجینگ معمولی در محیط GIS تهیه شد. نتایج نشان داد که بهترین مدل‌های نیم تغییرنما برای داده‌های مورد بررسی، مدل‌های کروی و نمایی بوده است. میانگین غلظت فلزات سنگین مضر گیاه شامل کادمیم، سرب و نیکل در خاک‌های منطقه به ترتیب 6/0، 5/11 و 9/4 میلی‌گرم در کیلوگرم می‌باشد که کمتر از حد اکثر غلظت مجاز است. میانگین غلظت سایر فلزات سنگین مورد نیاز گیاه شامل روی، مس، منگنز و آهن در خاک‌های منطقه به ترتیب 13/1، 9/3 و 8/14 میلی‌گرم در کیلوگرم می‌باشد که نه تنها کمتر از حد اکثر غلظت مجاز است بلکه در برخی مناطق کمبود عنصر روی و منگنز مشاهده شد. همبستگی بین سه عنصر کادمیم، سرب و نیکل معنی‌دار و مثبت بود. بین درصد آهک خاک با کادمیم، سرب، نیکل و روی ارتباط منفی و معنی‌دار وجود دارد. با افزایش آهک خاک، تحرک فلزات سنگین کادمیم، سرب، نیکل و روی به شدت کاهش یافته و موجب رسوب آنها در خاک می‌شود.