ارزیابی آلودگی و منشأ برخی عناصر سنگین در خاک‌های کشاورزی جنوب سبزوار، شمال شرق ایران

Abstract

سابقه و هدف: فلزات سنگین به‌طور طبیعی از فرایندهای خاک‌سازی در طی هوادیدگی مواد مادری، یا از طریق فعالیت‌های انسانی وارد محیط خاک ‌می‌شوند. تعیین منبع آلودگی فلزات سنگین در خاک کشاورزی برای مدیریت بهتر آن‌ها ضروری است. هدف این مطالعه بررسی وضعیت آلودگی خاک به عناصر سنگین انتخابی و تعیین منشأ آنها در بخشی از اراضی کشاورزی جنوب سبزوار بود.مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه در امتداد کمربند افیولیتی در جنوب شهرستان سبزوار، شمال شرقی ایران واقع شده است. نمونه خاک‌های سطحی از عمق صفر تا 20 سانتی متر از اراضی زیر کشت تا فاصله 2 کیلومتری از جاده اصلی جمع آوری شد. همچنین سه خاکرخ در فواصل 1 کیلومتری مطالعه شد و تعداد 5 نمونه از اعماق صفر تا 20، 40-20، 60-40، 80-60، 100-80 سانتی‌متری هر خاکرخ برداشت شد. غلظت کل عناصر آلومینیوم، آهن، منگنز، نیکل، کروم، روی، مس، سرب و کادمیم توسط دستگاه ICP-OES اندازه گیری شد. شاخص‌های آلودگی برای فلزات سنگین آهن، منگنز، نیکل، کروم، روی، مس، سرب و کادمیم محاسبه شد. تکنیک-های آماری چند متغیره برای ارزیابی منشأ عناصر سنگین استفاده شد.یافته‌ها: میانگین غلظت نیکل، کروم، منگنز، مس و روی در خاک سطحی به ترتیب 2/306، 5/217، 4/781، 3/268 و 2/302 میلی‌گرم در کیلوگرم در مقادیر بالاتر از استانداردهای خاک کشاورزی اتحادیه اروپا(EU) ، سازمان بهداشت جهانی (WHO) و استاندارد حفاظت محیط زیست آمریکا (USEPA) بود. کادمیوم با میانگین غلظت 7/2 میلی‌گرم در کیلوگرم بالاتر از استانداردهای WHO وUSEPA و سرب نیز با میانگین 8/18 میلی‌گرم در کیلوگرم بالاتر از استاندارد USEPA بود. براساس ضرایب همبستگی پیرسون‌، نیکل همبستگی مثبت و معنی‌داری با کروم (01/0 (P < نشان داد. همبستگی مثبت (05/0 (P < بین سرب و کادمیم و همچنین همبستگی مثبت و معنی‌دار(01/0 (P < مس و روی می‌تواند نشان‌دهنده منبع مشترک این عناصر ‌باشد. بر اساس تجزیه و تحلیل مؤلفه اصلی‌(PCA) ، سه مولفه، 97/76 درصد از کل واریانس را به خود اختصاص دادند .با توجه به شاخص‌‌های آلودگی (فاکتور غنی-شدگی و شاخص زمین‌انباشتگی)، کادمیم، مس و نیکل در محدوده آلودگی شدید هستند. شاخص خطرات اکولوژیک بالقوه نیز نشان داد که کادمیم و مس مهم‌ترین آلاینده‌های مسئول مخاطرات اکولوژیک می‌باشند.نتیجه‌گیری: نتایج همبستگی و تحلیل‌های آماری چند متغیره، طبقه‌بندی عناصر سنگین مورد بررسی را در سه گروه،Cr) Mn, وNi)، Zn) و (Cu و (Pb و Cd) نشان داد که می‌تواند دلیلی بر منشأ یکسان آن‌ها باشد. مقادیر بالای کادمیم و نیکل در خاک، براساس شاخص غنی‌شدگی، زمین‌انباشت و خطرات اکولوژیک، به ترتیب به کاربردهای طولانی مدت و گسترده کودهای شیمیایی، انتشارات ترافیکی و مواد مادری افیولیتی نسبت داده شد؛ در حالی که مقدار بالای این شاخص‌ها برای مس به منشأ دو گانه انسان‌زاد و زمین‌زاد ارتباط داده شد. در صورت عدم رعایت ملاحظات زیست‌محیطی، مانند نبود اعمال مدیریت صحیح در منطقه، در دراز مدت صدمات جبران‌ناپذیری به چرخه محیط زیست وارد خواهد شد. لذا، ضروری به نظر می‌رسد که تصمیماتی در راستای کاهش این آلودگی‌ها و نیز در صورت امکان حذف آن‌ها اتخاذ گردد.

Keywords

• آلودگی خاک
• تجزیه و تحلیل چند متغیره
• خاک‌های کشاورزی
• شاخص خطرات اکولوژیک
• سنگ های آذرین فوق بازی