مطالعه خصوصیات فیزیکی، ژئوشیمیایی و مینرالوژیکی گردوغبار در استان لرستان (مطالعه موردی: حوزه کوهدشت)
محورهای موضوعی : آلودگی های محیط زیست (آب، خاک و هوا)
1 - گروه کشاورزی، واحد خرم آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، خرم آباد، ایران. *(مسوول مکاتبات)
2 - گروه کشاورزی، واحد خرم آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، خرم آباد، ایران.
کلید واژه: گردوغبار, خصوصیات فیزیکی, ژئوشیمیایی و مینرالوژیکی, توزیع زمانی, فلزات سنگین. ,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: پدیده گردوغبار در ردیف بزرگترین مشکلات جدی محیطی در مناطق خشک و نیمه خشک است. بیش از دو سوم ایران در این اقلیم قرار گرفته است. این پدیده می تواند به زیرساخت ها و محصولات کشاورزی آسیب بزند و باعث آسیب های اقتصادی زیادی شود. لذا از آنجایی که منطقه مطالعاتی در بخش غربی کشور ایران بوده و در معرض شدید گردوغبار می باشد. و از طرفی، تاکنون مطالعه¬ی جامعی در این زمینه در منطقه صورت نگرفته، لذا این پژوهش یک ضرورت به شمار می رود. اهداف علمی و کاربردی تحقیق در برگیرنده: بررسی تنوع خاک های منطقه و ارتباط آنها با لندفرم های منطقه، بررسی تغییرات توزیع زمانی خصوصیات گردوغبار منطقه، بررسی خصوصیات خاک منطقه مطالعاتی و تالاب هورالعظیم خوزستان، بررسی توان محلی و برون مرزی تولید ذرات و فلزات سنگین گردوغبار و ارائه راهکارها و پیشنهادات جهت مهار این پدیده است. روش بررسی: جهت انجام این مطالعه، حوزه¬ی کوهدشت با مساحت 456 کیلومتر مربع واقع در غرب ایران و جنوب غربی استان لرستان در نظر گرفته شد. 12 تله شیشه ای با ابعاد یک متر مربع جهت به دام انداختن ریزگردها در ارتفاع حدود 5/2 متری از سطح زمین در منطقه نصب شد و نمونه های گردوغبار فصلی طی سال 1394 تهیه گردید. برای منشایابی از خاک سطحی منطقه و تالاب هورالعظیم نمونه برداری انجام گرفت. برای تعیین غلظت فلزات سنگین، مرحله هضم شیمیایی توسط دستگاه مایکروویو مدل ETHOS 1 ساخت کشور ایتالیا انجام شد. سپس برای تعیین غلظت عناصر از دستگاه جذب اتمی (Perkin Elmer Analyst, 3030) با حد تشخیص در حد ppm و ppb و تکنیک شعله و برای غلظت فلز کادمیوم از طریق تکنیک کوره گرافیتی استفاده شد. در این میان گلباد منطقه توسط نرم¬افزار WRPLOT, 7.0.0 ترسیم شد. یافته ها : بیشترین میزان نرخ فرونشست گردوغبار در فصل بهار و کمترین در پاییز است. متوسط نرخ فرونشست سالانه منطقه، 51/11 تن بر کیلومتر مربع در سال است. کلاس بافتی ذرات گردوغبار لوم سیلتی و شاخص انتقال ذرات از مناطق با فواصل متوسط تا زیاد است. متوسط غلظت فلزات سنگین در گردوغبار بیشتر از خاک منطقه است. در مجموع نتایج نشان داد که عناصر کادمیوم و روی دارای فاکتور آلودگی بسیار زیاد، نیکل و سرب دارای آلودگی قابل توجه و عناصر منگنز و مس دارای آلودگی کم می¬باشند. عناصر کادمیوم، روی و نیکل که دارای فاکتور غنی شدگی بیش از 10 هستند، منشاء انسانی دارند ولی عنصر سرب منشاء طبیعی و انسانی باهم و عناصر منگنز و مس منشاء طبیعی در منطقه را دارند. شباهت کانی ها و وجود کانی های تبخیری موجود در ریزگردها این فرضیه را تقویت می کند که بخشی از منشاء ذرات تالابی و برون مرزی می باشد. البته بررسی خصوصیات شیمیایی بیانگر نقش منابع محلی در ایجاد گردوغبار را نشان می دهد. بحث و نتيجه گيری: شارش اصلی گردوغبار در تمام فصول در منطقه مطالعاتی از مناطق فرامرزی است. میزان گردوغبار در فصل بهار بیشترین و در سایر فصول کمتر است که در فصل پاییز کمترین است. کلاس توزیع اندازه ذرات، لومی سیلتی می¬باشد که وجود منابع در فاصله متوسط تا نسبتآ نزدیک به منطقه را نشان داد. میزان نرخ فرونشست در منطقه بیان گر، نوع گردوغبار منطقه ای است. میزان غلظت فلزات سنگین گردوغبار در فصل زمستان زیاد و عنصر روی بیشترین میزان را دارد. میزان شاخص آلودگی تمام عناصر بیان گر گسترش آلودگی در منطقه است. کانی¬شناسی رسی نشان داد که وجود کانی های تبخیری فرضیه منشا تالابی و فرامرزی بودن را تقویت می بخشد. در مجموع این مطالعه نشان داد که بیابان های کشور های همسایه مذکور و منابع گردوغبار استان خوزستان (واقع در جنوب منطقه) از اصلی ترین منابع تولید کننده گردوغبار در منطقه می باشند.
Background and Objective: The phenomenon of dust is one of the biggest serious environmental problems in arid and semi-arid regions. More than two thirds of Iran is located in this climate. This phenomenon can damage infrastructure and agricultural products and cause a lot of economic damage. Therefore, since the study area is in the western part of Iran and is highly exposed to dust. On the other hand, so far no comprehensive study has been conducted in this field in the region, so this research is a necessity. Scientific and practical objectives of the research include: Investigating the diversity of soils in the region and their relationship with landforms in the region, Investigating the temporal distribution of dust characteristics in the region, Investigating the soil characteristics of the study area and Hur al-Azim wetland in Khuzestan This is a phenomenon. Material and Methodology: For this study, Kuhdasht basin with an area of 456 square kilometers located in western Iran and southwestern Lorestan province was considered. 12 glass traps with dimensions of one square meter were installed in the area to trap dust at a height of about 2.5 meters above the ground. And seasonal dust samples were prepared during 2015. Sampling was performed for origin from the surface soil of the region and Hur al-Azim wetland. To determine the concentration of heavy metals, the chemical digestion step was performed by the ETHOS 1 microwave device made in Italy. Then, to determine the concentration of elements, atomic absorption apparatus (Perkin Elmer Analyst, 3030) with detection limit of ppm and ppb and flame technique was used and for cadmium metal concentration through graphite furnace technique. Meanwhile, the region's flower was drawn by WRPLOT software, 7.0.0. Finding: The highest rate of dust subsidence is in spring and the lowest in autumn. The average annual subsidence rate of the region is 11.51 tons per square kilometer per year. The textile class of silt sludge dust particles and the particle transfer index from areas with medium to high distances. The average concentration of heavy metals in dust is higher than the soil of the region. In general, the results showed that cadmium and zinc elements have very high pollution factor, nickel and lead have significant pollution and manganese and copper elements have low pollution. The elements cadmium, zinc and nickel, which have an enrichment factor of more than 10, are of human origin, but the element lead is of natural and human origin together, and the elements manganese and copper are of natural origin in the region. The similarity of minerals and the presence of evaporative minerals in fine dust reinforces the hypothesis that it is part of the origin of wetland and offshore particles. However, the study of chemical properties indicates the role of local resources in the generation of dust. Discussion and Conclusion: The main flow of dust in all seasons in the study area is from cross-border areas. The amount of dust is highest in spring and lowest in other seasons, which is lowest in autumn. The particle size distribution class is silty loam, which indicated the presence of resources at medium to relatively close distances to the area. The rate of subsidence in the region indicates the type of regional dust. The concentration of heavy metals in dust is high in winter and the element zinc has the highest amount. The level of pollution index of all elements indicates the spread of pollution in the region. Clay mineralogy showed that the presence of evaporative minerals strengthens the hypothesis of wetland origin and transboundary. In general, this study showed that the deserts of the mentioned neighboring countries and dust sources of Khuzestan province (located in the south of the region) are the main sources of dust in the region.
1. Fallahzadeh. R.. Sadeghnia. M.. Fatahi. A.. 2015. Measurement of precipitation dust in Yazd province using sediment traps. Shahid Sadoughi University of Medical Sciences and Health Services, Yazd, Iran. (In Persian)
2. Cao. H.. Liu. J.. Wang. G.. Yang. G.. Luo. L.. 2015. Identification of sand and dust storm source are asian Iran. Arid Land, 5: 567-578.
3. Norouzi. S.. 2016. Sptio-Temporal variability of dust charectristics in Isfahan region and the possibility of using plane tree leaves for biomonitoring atmospheric pollution. Department of Soil Science, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, 83111-84156, Iran.
4. Menendez. I.. Diaz-Hernandez. JL.. Mangas. J.. Alonso. I.. Sancgez-Soto. PJ.. 2007. Air borne dust accumulation and soil development in the North-East sector of Gran Canaria (Canary) Island, Spain). Gournal of Arid Environment, 71, PP. 57-81.
5. Roughani. R.. Feiznia. S.. Soltani. S.. Shahbazi. R.. 2020. Investigating the physical and chemical characteristics of aeolian dust in Esfahan Suburbs. Iranian Journal of Range and Desert Research, Vol. 26, NO. 2, PP. 313-324. (In Persian)
6. Beitlefteh. R.. Landi. A.. Hojati. S.. Sayyad. G.. 2016. Deposition Rate, Mineralogy and Size Distribution Pattern of Dust Particles Collected Around the Hoor-al-Azim Marshland, Khouzestan Province. Journal of Water and Soil, 29(3): PP. 695-707. (In Persian)
7. Ashokkumar. S.. Mayava. A.. Manivasagam. P.. Rajaram. G.. 2009. Seasonal distribution of heavy metals in the Mullipallam creek of Muthupettai Mangroves. American–Eurasian, J, Sci, Res, Vol. 4, PP. 308–312.
8. Bromandi. P.. Bakhtiyarpour. A.. 2017. Origin of dust particles by examining their physical and chemical properties and numerical modeling in Masjed Soleiman city. Journal of Health and Environment, 9(4): 517-526. (In Persian)
9. Lu. X.. Wang. L.. Lei. K.. Huang. J.. Zhai. Y.. 2009. Contamination assessment of Copper, Lead, Zinc, Manganese, Nickel in street dust of Baoji NW China. J, Hazard, Mater, 161, PP. 1058-1062.
10. Qingjie. G.. Jun. D.. Yunchuan. X.. Qingfe. W.. Liqiang. X.. 2008. Calculating pollution indices by heavy metals in ecological geochemistry assessment and a case study in parks of Beijing. J, China Univ, Geosci, 19, PP. 230-241.
11. Hieu. NT.. Lee. BK.. 2010. Charactristics of particulate matter and metals in the ambient air from a residential area in the largest industrial city in Korea. Atmos, Res, 98, PP. 526–537.
12. Ugolini. FC.. Hillier. S.. Certini. G.. Wilson. MJ.. 2008. The contribution of aeolian material to an Aridisol from southern Jordan as revealed by mineralogical analysis. J, Arid, Environ, 72, PP. 1431-1447.
13. Molinaroli. E.. Guerzoni. S.. Rampazzo. G.. 1993. Contribution of Saharan dust to the central Mediterranean basin-biological. Society of America Special, 284, PP. 303-312.
14. Zarifi. K.. Habibian. B.. 2012. Investigating the effect of dust phenomenon on human health. The first international Congress on the phenomenon of dust and its harmful effects, Ramin Khouzestan Faculty of Agriculture and Natural Resources. (In Persian)
15. Meteorological bulletin of synoptic stations in Lorestan province.. 2016. General Department of Meteorological Statistics of Lorestan Province. (In Persian)
16. Geographical Organization of the Army.. 2016. Topographic maps and aerial photographs. (In Persian)
17. Ali Ahyaee. Maryam.. Behbahanizadeh. Ali Asghar.. 1993. Description of soil chemical decomposition methods. (First Edition). Ministry of Agriculture, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Soil and Water Research Institute, No. 893. (In Persian)
18. Lawrence. CR.. Neff. JC.. 2009. The contemporary physical and chemical flux of Aeolian dust: A synthesis of direct measurements of dust deposition. Chem, Geol, 267, PP. 46-63.
19. Marx. SA.. Mc-Gowan. HA.. 2005. Dust transportation and deposition in a super-humid environment, West Coast, South Island, Newzealand. Catena, 59, PP. 147-171.