,¹Á ¯ ¾Ì´À cY ¸§ d ¸£ ÊËZ § Ë Âe É´·Y Á ʳ{·M t Ê ] …...cY ¸ d ¸£ Ë Âe ÉZÅÄ ¬¿ | Ã{Z¨f Y Ĭ À» ¾ËY Zy ʳ{·M dÌ Á ¾ÌÌ e dÆm

1٣٩7 پاييز ،٣ شماره ، 71 دوره ايران، طبيعي منابع طبيعي، زيست محيط 412تا ٣٩٩صفحات

٣٩٩صفحه

كروم، (بررسي سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزات سنگين

ماهشهردر شهر صنعتي ) نيكل، مس، سرب و روي

٣و احدنظر پور ٢پور ابراهيم پناه ؛١فاطمه محمد عليزاده

دانشگاه آزاد واحد اهواز، دانشجوي كارشناسي ارشد، گروه محيط زيست، دانشكده كشاورزي و منابع طبيعي،-١

اسالمي، اهواز، ايران

آزاد اسالمي، اهواز، ايراندانشگاه واحد اهواز،گروه خاكشناسي، دانشكده كشاورزي و منابع طبيعي، استاديار -٢

دانشگاه آزاد اسالمي، اهواز، ايرانواحد اهواز، گروه زمين شناسي اقتصادي، دانشكده علوم پايه، استاديار-٣

)1٩/٠1/٩7تاريخ پذيرش - 12/1٠/٩٥تاريخ دريافت (

:چكيده

بنـابراين بررسـي توزيـع . شـوند هاي خاك محسـوب مـي آاليندهترين فلزات سنگين به دليل سميت و پايداري در محيط زيست يكي از مهم

سـطح آلـودگي و اين تحقيق با هـدف ارزيـابي . غلظت فلزات سنگين جهت پايش آلودگي خاك و حفظ كيفيت محيط زيست ضروري است

ر در سـال هاي توزيع مكاني غلظت فلزات سنگين كـروم، نيكـل، مـس، سـرب و روي در خـاك سـطحي شـهر صـنعتي ماهشـه تهيه نقشه

آوري و غلظـت جمـع ) ٠-cm2٠(نمونه خاك سـطحي ٥1برداري سيستماتيك تعداد بدين منظور با استفاده از روش نمونه. انجام شد1٣٩٥

شـاخص آلـودگي . ، آهك و بافت خاك مشـخص شـد EC ،pHهمچنين خصوصيات خاك شامل . گيري شد اندازه XRFاين فلزات به روش

PI)( دگي نمرو و شاخص جامع فاكتور آلو)NIPI( هاي توزيع غلظت فلزات نقشه. جهت تعيين وضعيت آلودگي خاك اين منطقه استفاده شد

به منظور بررسي (PCA)هاي اصلي تحليل مؤلفه. تهيه گرديد )GIS(يابي در سيستم اطالعات جغرافيايي سنگين نيز با استفاده از روش درون

مربوط به كروم و نيكل است كه در سطح آلودگي شديد قرار نتايج نشان داد كه باالترين مقادير شاخص آلودگي. روابط بين فلزات انجام شد

ان شاخص آلودگي نمـرو نشـ . اند هاي شهري در بندر ماهشهر با سطوح كم يا متوسط از سرب، روي و مس آلوده شده بسياري از خاك. دارند

هاي اصلي نشان داد كـه فلـزات سـرب، روي و مـس در يـك همچنين نتايج تجزيه مؤلفه. داد كه همه نقاط در سطح آلودگي باال قرار دارند

اي جداگانـه قـرار فلزات كروم و نيكل هـر كـدام در مؤلفـه . باشد ساخت و مشترك اين فلزات مي دهنده منشأ انسان قرار گرفته و نشان مؤلفه

.ساخت اين فلزات تعيين گرديد قدار شاخص آلودگي باالي اين فلزات، همچنين ضريب تغييرات باال حاكي از منشاء انسانگرفته و م

توزيع فضايي، فلزات سنگين، شاخص آلودگي، شاخص نمرو، ماهشهر :واژگانكليد

ايميل ٠٩1٦٨٠2٥٥4٦: تلفن نويسنده مسئول؛: [email protected]

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

4٠٠صفحه

مقدمه.١

خاك يك محيط ناهمگن پيچيده متشكل از تركيبات

معدني، مواد آلي، موجـودات زنـده و تركيبـات آبـي و

هـاي شـهري خاك عنصر مهم اكوسيستم. گازي است

كيفيـت است كه به طور مستقيم يا غير مسـتقيم بـه

بـا افــزايش . شـود كلـي سـاكنان شـهري مربــوط مـي

جمعيت شهري، كيفيت محيط زيستي خـاك شـهري

ــ ــ ارتب ــا س ــي ب ــاهاط نزديك ــدا المت و رف ــان پي انس

.)Mihailovic, 2015(كند مي

هـا آلودگي فلزات سنگين در خـاك هاي اخير در سال

ها مورد توجـه بسـياري از ي آن به دليل سميت بالقوه

;Islam et al., 2015( محققـان قـرار گرفتـه اسـت

Cheng et al., 2014; Esmaeili et al., 2014; Kelepertzis, 2014;Yuan et al., 2013; Maas

et al., 2010 .(ــت ــه فعالي ــوط ب ــاني مرب ــاي انس ه

منابع مهـم فلـزات سـنگين و شهرنشيني و صنعتي از

تواننـد فلـزات سـنگين مـي . هاي خاك هستند آالينده

هاي طوالني از طريـق ذرات اتمسـفري حمـل مسافت

ي از اين فلزات ممكن اسـت بـه وسـيله شوند، بخشي

هـا منتقـل شـوند بنـابراين اتمسـفر بـه خـاك رسوب

هـايي كـه در مجـاورت منـاطق ها بـويژه خـاك خاك

هاي مهمي براي فلزات سنگين صنعتي هستند چاهك

).Wu et al., 2015( دهستن

هـاي تـرين آالينـده فلزات سنگين به عنوان خطرنـاك

شـوند، چـرا كـه بـا محيط زيست درنظـر گرفتـه مـي

ر نتيجه بـراي شوند و د نميهاي فيزيكي تجزيه فرآيند

يوشـيميايي ب هـاي چرخه. مانند مدت طوالني باقي مي

دهند و در موجودات زنده تجمع را تحت تاًثير قرار مي

ي غذايي وارد بدن يابند، در نهايت از طريق زنجيره مي

ــي ــان م ــي انس ــوند و م ــتالل در ش ــبب اخ ــد س توانن

تـي هـا و يـا ح هاي بيولوژيكي، آسيب به اندام واكنش

).Kasassi et al., 2008( مرگ شوند

ــده ــه ش ــب ارائ ــرفتن معاي ــر گ ــا در نظ ــات ب مطالع

آماري و ارزيابي شدت آلـودگي خـاك ابزارهـاي زمين

مفيدي براي شناسايي و سنجش مناطق آلوده، منـابع

بالقوه وجود فلزات سنگين و ارزيابي كيفيت خـاك در

Zhang, 2006; Li and(محـيط زيسـت هسـتند

Fang, 2012(. اي در كشور صربستان توسـط مطالعه

Mihailovic براي بررسي غلظت ) 2٠1٥(و همكاران

شـهر هـاي فلزات سنگين و منـابع آلـودگي در خـاك

نشـان داد آرسـنيك، نتـايج .نووي ساد صورت گرفت

كبالت، كروم، منگنز و نيكـل منشـأ طبيعـي و مـس،

الگوهــاي توزيــع .ســرب و روي منشــأ انســاني دارنــد

نشـان داد كـه ترافيـك GIS(1( هـاي حاصل از نقشه

.)Mihailovic, 2015( مهمترين منبع آلودگي بود

Qing بـا اسـتفاده از دو شـاخص ) 2٠1٥(و همكاران

زمين انباشتگي و بار آلودگي به بررسي غلظت فلـزات

ناحيـه صـنعت فـوالد در شهري هاي خاكسنگين در

مقـادير بـاالتر شـاخص .پرداختنـد شهر انشان چـين

براي كادميوم نسبت به سـاير عناصـر زمين انباشتگي

ــود و ــودگي كــادميوم متوســط ب نشــان داد ســطح آل

م، خاك به كادميوسطح آلودگي ) PI( آلودگي شاخص

متوسط تا بسيار آلوده نشـان داد روي، سرب و مس را

نشـان داد كـه توزيع فضـايي فلـزات هاي نقشهسپس

.صنعت فوالد نقاط داغ آلودگي بودند ي منطقه

به 2٠11 در سال و همكاران Mossavi در ايران

هاي بررسي توزيع غلظت فلزات سنگين در خاك

بندي پهنه هاي نقشه .سطحي استان همدان پرداختند

غلظت فلزات با استفاده از سيستم اطالعات

ها نشان تجزيه و تحليل نقشه. ايي تهيه شدجغرافي

1- Geographic Information System

... سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزاتبررسي

4٠1صفحه

وان، مس و كروم عمدتا عناصر آرسنيك، آنتيمداد

اي در مطالعه .شناسي داشتند منشاً زمين

تغييرات مكاني فلزات 2٠14در سال Esmailiديگر

اطراف مجتمع فوالد مباركه هاي سنگين را در خاك

اصفهان با استفاده از سيستم اطالعات جفرافيايي

در اين تحقيق مشخص شد . مورد بررسي قرار داد

ق بيشترين مقدار آلودگي فلزات سنگين در مناط

كه نزديك به كارخانه، جنوب شرقي و جنوب بوده

بع جهت و سرعت باد غالب اين گسترش آلودگي تا

هشهر كانون تمركز صنايع شهر ما .بوده است

ين ا. پتروشيمي و مركز ارتباطات تجاري منطقه است

، در حال تبديل شهر همانند ساير شهرهاي صنعتي

شدن به يك كالن شهر بوده و در حال حاضر همه

ا دارا ردر جنوب غرب ايران معايب يك شهر صنعتي

، افزايش گسترش غير قابل كنترل شهر. باشد مي

نقليه، محدوديت شبكه معابر وسايلچشمگير تعداد

ترين و اي و استقرار تعداد قابل توجهي از مهم جاده

همچنين استقرار يكي از بزرگترين صنايع كشور و

ها و التي، بدون در نظر داشتن برنامهسبنادر مرا

تنها در كنترل در راستاي توسعه پايدار، نه هاي روش

ور، حجم نه چندان د اي حال حاضر بلكه در آينده

شهري اين شهر هاي ها را در محيط عظيم آالينده

Maroufnejad( گردد باعث آلودگي ميانتشار داده و

and Ghanavati, 2014(.

تعيين غلظت و توزيع -1بنابراين هدف از اين مطالعه

در )كروم، نيكـل، مـس، سـرب و روي (فلزات سنگين

تعيـين منشـأ -2 ،سـطحي شـهر ماهشـهر هاي خاك

ي آناليزهـاي چنـد ي فلزات سنگين بـه وسـيله بالقوه

گي بــا اســتفاده از ارزيــابي ســطح آلــود -٣، متغييــره

ــاخص ــاي ش ــي ه ــت محيط ــابي زيس ــه -4 ،ارزي تهي

.بود GISتوزيع فلزات با استفاده از فناوري هاي نقشه

ها مواد و روش. ٢

منطقه مورد مطالعهمشخصات . ١.٢

طـول با استان خوزستانشهري است در بندرماهشَهر

دقيقه و عرض جغرافيـايي 1٣درجه و 4٩جغرافيايي

متـر ٣ا از سطح دري آنارتفاع . دقيقه ٣٣درجه و ٣٠

ــي ــد مـ ــاحت . باشـ ــهر داراي مسـ 271٣بندرماهشـ

ــارميه ــواز وســيع كت ــد از اه ــرين شــهر باشــدكه بع ت

ترين صنعت ماهشهر پتروشـيمي مهم .خوزستان است

ــه قطــب و كشــتيراني مــي باشــد كــه ايــن بنــدر را ب

بنـدر ماهشـهر . پتروشيمي در ايران تبديل كرده است

كه ترين بندر جنوب غرب كشور است همچنين بزرگ

ادرات ايـران از ايـن بنـدر صـورت ص از بخش عظيمي

محدود بوده و ميزان بارندگي در اين منطقه .گيرد مي

ميـانگين . باشد آذر و دي مي هاي اكثر بارندگي در ماه

متــر و ميلــي 1٨1بارنـدگي ســاليانه منطقــه برابــر بــا

7٥حداكثر بارندگي ماهانه نيز در ماه دي بـه ميـزان

بندر ماهشهر داراي اقلـيم گـرم و .استمتر بوده ميلي

خشك بـوده و بـه همـين دليـل اغلـب داراي هـوايي

خشك است اما در صورت وزيدن بادهاي شـرجي كـه

معموالً همراه با رطوبت دريا مي باشد، رطوبت منطقه

٩٠ن آن را بـه بـاالتر از را به شدت بـاال بـرده و ميـزا

بسـتان درجه در تا ٥٠دماي آن بين .رساند درصد مي

ــا صــفر درجــه در زمســتان تغييــر مــي ــ ت دكن

)www.irimo.ir(.

برداري خاك نمونه. ٢.٢

ابتـدا بــا بـرداري بـدين صـورت بـود كـه روش نمونـه

٥٠٠(بـرداري سيسـتماتيك استفاده از توزيـع نمونـه

)GIS(در سيسـتم اطالعـات جغرافيـايي ) متر ٥٠٠*

در منطقـه ) نمونـه ٥1تعـداد (هاي پيشـنهادي محل

بـرداري بـه توزيـع نمونـه . مورد مطالعه تعيين شـدند

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

4٠2صفحه

صورتي بود كه كل منطقه مـورد مطالعـه را بـا توزيـع

ــش داد ــبي پوش ــان و مناس ــالح .يكس ــا اص ــپس ب س

بـرداري، موقعيـت هاي نمونه موقعيت هر كدام از محل

هــر كــدام از نقــاط بــه دســتگاه) UTM(جغرافيــايي

جهـت دسـتيابي GPS(1(سيستم موقعيت جغرافيايي

در هر مقطع . استفاده شد برداري سريع به محل نمونه

ــه برداشــت شــد كــه پــس از اخــتالط 4تعــداد نمون

گيـري و انجـام هـا، نمونـه واحـد جهـت انـدازه نمونه

با ) ٠-cm2٠(خاك سطحي. آزمايشات الزم آماده شد

پلـي هاي جدا و در كيسه پلي اتيلني استفاده از بيلچه

موقعيت . ها نگهداري شدند اتيلني تا زمان آناليز نمونه

.نشان داده شده اسـت )1(شكل برداري در نقاط نمونه

ها آماده سازي نمونه. ٣.٢

و هوا خشك گرديدآوري هاي خاك پس از جمع نمونه

2و از الـك توسـط چكـش السـتيكي كوبيـده پس س

.متري عبور داده شدند ميلي

شيميايي و فيزيكي خاك هاي تجزيه. ٤.٢

خـاك بـه 1:٥با نسبت ( pHهاي خاك شامل ويژگي

، )خـاك بـه آب 1:٥با نسبت ( ، هدايت الكتريكي)آب

و بافـت )روش تيتراسـيون اسـيد و بـاز ( درصد آهـك

گيـري در آزمايشگاه انـدازه ) روش هيدرومتري( خاك

غلظـت فلـزات .)Chapman et al., 1961( گرديـد

گيري شـد اندازه XRFآزمايشگاه به روش سنگين در

براي SRM 2710 Montana IIكه خاك استاندارد

گيـري مقـدار كنترل كيفيت و بررسـي صـحت انـدازه

آنـاليز . هـا اسـتفاده شـد فلزات سنگين كل در نمونـه

ها با استفاده از نـرم ها و محاسبات شاخص آماري داده

هـــاي نقشـــه و تهيـــه Spss16و Excelافزارهـــاي

1 - Global Positioning System

نيـز )IDW( پراكنش فلـزات بـه روش عكـس فاصـله

.انجام شد ArcGISتوسط نرم افزار

آلودگي خاكارزيابي . ٥.٢

جهت بررسي كميت ريسك آلـودگي و در اين مطالعه

از هـاي سـطحي آگاهي از پتانسيل آلـودگي در خـاك

نمـرو شاخص جامع فاكتور آلودگي و شاخص آلودگي

.استفاده شد

:شود آلودگي به صورت زير تعريف ميشاخص

)1( PI = C C⁄ ــز Ci: در ايــن رابطــه ــه خــاك در )i(غلظــت فل نمون

مقدار زمينه مربوط به همـان CRوmg/kg برحسب

بنـدي ايـن طبقـه . )Chen et al., 2015(فلـز اسـت

بـدون ) ≥PI 1 ( :شـاخص بـدين صـورت اسـت كـه

) ٣> PI≥٥(آلــودگي كــم، )PI<1≥٣ ( آلــودگي،

و آلـودگي شـديد تعيـين ) PI >٥(آلودگي متوسـط

.)Wu et al., 2015(گردد مي

شـاخص NIPI (2( نمرو شاخص جامع فاكتور آلودگي

جامع فاكتور آلودگي پنج فلز مورد نظـر در هـر نقطـه

:محاسبه شد )2(رابطه برداري به صورت نمونه

)2 (NIPI =

براي هر فلز PIحداكثر مقدار PIimaxدر اين معادله

براي هر فلز PIميانگين PIiaveسنگين است و

مزيتي كه اين شاخص نسبت به .سنگين است

هاي ديگر دارد اين است كه در اين شاخص شاخص

ريسك آلودگي به همه فلزاتي كه مورد مطالعه قرار

بر اساس اين. شود گيرد در منطقه مشخص مي مي

بندي شاخص كيفيت خاك در پنج سطح طبقه

، در معرض )≥ 7/٠NIPI(فاقد آلودگي: شود مي

≥2(، سطح كم آلودگي )٠/NIPI≤7>1(آلودگي

2 - Nemerow integrated pollution index

... سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزاتبررسي

4٠٣صفحه

برداري نقاط نمونهجغرافيايي نقشه موقعيت -١شكل

NIPI<1( سطح متوسـط آلـودگي ،)٣≤ NIPI<2 ( و

,.NIPI () Yang et al<٣(بـاالي آلـودگي سـطح

2015.(

پراكنش فلزات سنگين هاي نقشه. ٦.٢

يابي پراكنش فلزات به روش درون هاي تهيه نقش

Arc GIS توسط نرم افزار )IDW( عكس فاصله

.انجام شد

چند متغيره تحليل. ٧.٢

از جمله همبستگي بين فلزات و آماري تحليل

اصلي هاي مؤلفه تحليل چند متغيره مانند هاي تحليل

)PCA (ي جمله ابزارهاي مناسب سنجش رابطه از

هاي بين مجموعه اطالعات و تفسير هرچه بهتر داده

عه به شمار شده در منطقه مورد مطال گيري اندازه

هاي تحليلروند و از پركاربردترين و موثرترين مي

ها يرها در مجموعه دادهآماري براي كاهش ابعاد متغ

ات آلودگي فلزات ـشوند كه در مطالع محسوب مي

گين در سطح دنيا بسيار استفاده شده استـسن

)KarimiNezhad et al., 2015; Yang et al.,

2010; Xiao- wen et al., 2014; Sun et al.,

، كاهش اندازه زياد PCAترين هدف مهم). 2009

از طريق نشان دادن متغير است كه /فضاي نمونه

ها در مجموعه فرعي كوچكتري از متغيرهاي داده

گيرد جديد ناپيوسته به نام اجزاي اصلي صورت مي

)Mihailovic et al., 2015(.

نتايج . ٣

خاك هاي ويژگي. ١.٣

، درصد آهك، pH، EC(خاك هاي برخي از ويژگي

)1(در جدول ) ن، درصد سيلت و درصد رسدرصد ش

.آورده شده است

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

4٠4صفحه

)Ν= ٥١(خاك هاي نمونه هاي ويژگي خالصه آماري -١جدول

چولگي ميانه ميانگين حداقل حداكثر پارامترهاي خاك

pH ٣ ٣/٩/7 14/٨ 1٥/٨ 2٨٨/٠

EC ٦/٣4 1/1 2٥/1٥ 22/14 ٣٣٦/٠

٣4٩/٠ ٦4 12/٦٥ 4٥ ٩٠ درصد آهك

٥47/٠ 7/٦٦ ٩٥/٦٦ 4٨ ٩7 درصد شن

- ٥٥٩/٠ 2٥ 4٣/24 7/1 ٣/٣٨ درصد سيلت

٦٩٩/٠ ٦/٦ ٦2/٨ 1/٠ ٣/2٣ درصد رس

غلظت فلزات سنگين. ٢.٣

وضعيت آماري غلظت فلزات سنگين تمامي خالصه

2در جدول هدر اين مطالع گيري شده اندازه هاي نمونه

ها از آزمون براي بررسي توزيع داده .شده است ارائه

نتايج آزمون . اسميرنوف استفاده گرديد -كولموگروف

نشان داد همه فلزات به استثناي روي و ) 2جدول (

به منظور نرمال .كنندمس ازتوزيع نرمال پيروي مي

در اين .ها از تبديل لگاريتمي استفاده شد سازي داده

مطالعه مقادير استانداردهاي كيفيت خاك كانادا در

عنوان غلظت به) CCME,2007( عتيمناطق صن

اين مقدار براي فلز كروم . زمينه در نظر گرفته شد

٣٦٠و روي ٦٠٠، سرب ٩1، مس ٥٠، نيكل ٨7

غلظت سرب در .باشد ميگرم گرم بر كيلو ميلي

گرم بر ميلي 17٠٠تا 141ها در محدوده نمونه

٣1/٥1٠متغير بوده و مقدار ميانگين آن گرم كيلو

درصد از ٥/2٥در . باشد گرم مي كيلو گرم بر ميلي

ها، غلظت سرب بيشتر از غلظت زمينه با مقدار نمونه

بر اساس مقدار استاندارد گرم گرم بر كيلو ميلي ٦٠٠

مقدار غلظت فلز روي در . باشدكيفيت خاك كانادا مي

ميلي گرم بر كيلوگرم متغير 1٦٠٠تا 1٨٨محدوده

گرم گرم بر كيلو يميل ٦4/4٠2بوده و داراي ميانگين

ها غلظت روي باالتر درصد از نمونه ٥/2٩در . باشد مي

گرم گرم بر كيلو ميلي٣٦٠از غلظت زمينه با مقدار

آمده است ميانگين 2همانطور كه در جدول .باشد مي

ها به فلزات كروم، نيكل و مس در نمونه غلظت

گرم بر ميلي ٣٩/1٩٠و ٣٦/2٩٩، ٦2/٥٩7ترتيب

ي غلظت اين عناصر در همه. باشدمي گرم كيلو

ل توجهي باالتر از مورد مطالعه به طور قاب هاي نمونه

به منظور تسهيل ارزيابي و .باشد غلظت زمينه مي

مقايسه، ميانگين غلظت فلزات سنگين در منطقه

استاندارد كيفيت خاك ايران همچنينمورد مطالعه و

)٣( غلظت اين فلزات در برخي نقاط جهان در جدول

مقايسه غلظت فلزات در منطقه .آورده شده است

تاندارد كيفيت خاك ايران نشان داد مورد مطالعه با اس

ها باالتر كروم، نيكل و سرب در همه نمونهغلظت كه

درصد از ٩2/٣مس در غلظت. داز استاندارد بو

ها درصد از نمونه ٦٥/17روي در ها و غلظت نمونه

.ست آمددتر از حد استاندارد خاك ايران ببيش

مقايسه مقدار ميانگين فلزات مورد مطالعه با ديگر

كريمي و ( مناطق صنعتي در شهر اهواز مانند ها شهر

دركشور ٣دشهرنووي سا، )1٣٩2سروش نيا،

در٤، زاگرب)Mihailovic et al., 2015(ن صربستا

درايتاليا٥، تورينو)Solliteo et al., 2010(كرواسي

3-Novi sad 4 - Zagreb 5- Torino

... سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزاتبررسي

4٠٥صفحه

، مكزيكو سيتي)De Miguel et al., 1998( اسپانيا

و ) Morton-Bermea et al., 2009( در مكزيك

نشان )Yang et al., 2011( چانگچون در چين

كه غلظت فلزات در منطقه مورد مطالعه به دهد مي

.باشد طور قابل توجهي بيشتر از ساير نقاط دنيا مي

شده در منطقه مورد مطالعه گيري سنگين اندازه فلزات) mg/kg(هاي غلظت مقادير آماره -٢جدول

ميانگين حداكثر حداقل عنصرانحراف

معيار چولگي

k-s

٦7٩/٠ ٦٠٦/٠ ٥٦/1٠٣ ٦2/٥٩7 ٩٠٩ 4٣2 كروم

٨٠٦/٠ 1٩٨/1 ٨/٦٠ ٣٦/2٩٩ 47٨ 1٩٨ نيكل

٦٣4/1 ٦٨/٣ ٣٨/1٠4 ٣٩/1٩٠ 71٨ 111 مس

٨77/٠ ٩٠٩/1 ٦7/٣٠1 ٣1/٥1٠ 17٠٠ 141 سرب

٠٣2/2 4٩/2 ٠2/27٣ ٦4/4٠2 1٦٠٠ 1٨٨ روي

استاندارد كيفيت خاك ايران و برخي نقاط فلزات سنگين در منطقه مورد مطالعه و مقادير) mg/kg(ميانگين غلظت -٣جدول

)mg/kg(جهان

منبع روي سرب مس نيكل كروم شهر

استاندارد كيفيت خاك

كانادا٨7 ٩ ٥٠1 ٣٦٠ ٦٠٠

)CCME, 2007(

استاندارد كيفيت خاك

ايران1٦٥ 1٥٥ 4٥٠٠ ٨٠ ٠٠ ) DOE, 2014(

)Mihailovic et al., 2015( ٣/1٠٠ ٣/٨2 ٨/٣٨ 7/2٨ 2٨ منطقه شهري نووي ساد

)Solliteo et al., 2010( ٩/77 2/2٣ 1/٥٦ 2/٣٥ ٦/٥4 )كرواسي(زاگرب

)Biasioli et al., 2007( 1٨2 1٦٩ ٥٥ 1٨٥ 171 )ايتاليا(تورينو

)De Miguel et al., 1998( 21٠ 1٦1 7/71 * 7/74 مادريد

7/٣٠٦ ٥/14٠ 1٠٠ * 117 مكزيكوسيتي)Morton-Bermea et al.,

2009(

)Yang et al., 2011( ٩٠ 4/٣٥ 4/2٩ * ٦٦ چانگچون

اين مطالعه ٦4/4٠2 ٣1/٥1٠ ٣٩/1٩٠ ٣٦/2٩٩ ٦2/٥٩7 ماهشهر

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

4٠٦صفحه

پراكنش مكاني غلظت فلزات سنگين مـورد . ٣.٣

مطالعه

) 2(شكلهاي پراكنش غلظت فلزات سنگين در نقشه

غلظت عنصر نقشه توزيع . نمايش داده شده است

بندي شهري نشان نيكل و انطباق آن با منطقه

دهد غلظت اين عنصر در برخي از نقاط واقع در مي

تري ر قديم كه سابقه شهرنشيني طوالنيماهشه

تروشيمي و فاصله كمتري نسبت به صنايع پ شتهدا

برخي نقاط در واقع در بندر امام دارد، همچنين

همچنين در . شهركي واقع در شمال شهر باال است

مناطقي از شهر كه داراي ترافيك باال، مجاورت پمپ

بنزين و پاركينگ قرار داشت و يك نقطه در نزديكي

هاي ساختماني غلظت عنصر نيكل محل انباشت نخاله

كم مربوط به مناطق مسكوني و هاي غلظت. باال است

.باشد طراف شهر ميباير ا هاي زمين

نقاط داغ آلودگي را كنار ،نقشه توزيع غلظت مس

و به ويژه در ماهشهر قديم نشان داد وها ادهج

. بود كم مربوط به مناطق مسكوني هاي غلظت

هاي پراكنش غلظت عناصر سرب و روي شباهت نقشه

نقاط داغ آلودگي را ،هر دو نقشه. زيادي با هم دارند

ها مچنين در مجاورت جادههر قديم و هدر ماهش

كم نيز در مناطق مسكوني هاي غلظت. دهند نشان مي

نقشه توزيع غلظت كروم نقاط داغ . مشاهده گرديد

.دهد آلودگي را در نقاط پرتراكم شهر نشان مي

خاك آلودگي ارزيابي ميزان. ٤.٣

٦ )PI(شاخص آلودگي. ١.٤.٣

اي از وضعيت آماري شاخص آلودگي فلزات خالصه

ها از سنگين مورد مطالعه به همراه فراواني نمونه

6 -Pollution Index

هاي ارزيابي آلودگي به فلزات سنگين در لحاظ كالس

مقادير شاخص آلودگي در .ارائه شده است) 4(جدول

بين فلزات مورد مطالعه متفاوت بود كه به مقدار

نتايج .ارائه شده است) ٣(درصد هر طبقه در شكل

الترين مقادير شاخص شاخص آلودگي نشان داد كه با

٩٨آلودگي مربوط به كروم و نيكل است كه به ترتيب

ها داراي آلودگي شديداز نمونه درصد 4/٨٠و

ميانگين شاخص آلودگي براي سرب نشان . باشندمي

بدون ) درصد ٥/74(ها دهد كه بسياري از نمونه مي

ها داراي آلودگي كم درصد از نمونه ٥/2٥آلودگي و

٥/7٠(ها مورد فلز روي نيز بيشتر نمونهدر . هستند

درصد داراي آلودگي كم ٥/21بدون آلودگي، ) درصد

. .ها داراي آلودگي متوسط بودند درصد نمونه ٨و

درصد ٩2شاخص آلودگي براي فلز مس نيز نشان داد

درصد داراي آلودگي 4ها داراي آلودگي كم، از نمونه

. ستنددرصد داراي آلودگي شديد ه 4متوسط و

)NIPI(شاخص جامع فاكتور آلودگي. ٢.٤.٣

بـا ٨٥/7تـا 27/4شاخص جـامع فـاكتور آلـودگي از

هـا ارزيـابي داده ). ٥جـدول ( متغيير بود 7/٥ميانگين

ها در سطح آلودگي باال قرار ي نمونه نشان داد كه همه

اين شاخص كه در واقع ميـزان نسـبت آلـودگي .دارند

نمونه برداري را به صـورت فلزات سنگين در هر مكان

گيـرد نشـان دهنـده تجمي از فلزات سمي در نظر مي

هاي خاك سطحي در بنـدر آلودگي بسيار باالي نمونه

.باشدماهشهر مي

)PCA(هاي اصلي تحليل مؤلفه. ٣.٤.٣

در )PCA(هاي اصلينتايج حاصل از تحليل مولفه

هاي اصلي مؤلفه. نشان داده شده است) ٦(جدول

به عنوان فاكتوري متأثر از هر مؤلفه در ٥/٠بزرگتر از

همانطور كه . نظر گرفته شده و مشخص گرديدند

... سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزاتبررسي

4٠7صفحه

.)mg/kg(، در منطقه مورد مطالعه هاي پراكنش غلظت فلزات سنگين نقشه - ٢شكل

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

4٠٨صفحه

شود سه مؤلفه اصلي از اين آناليز بدست ميمشاهده

مؤلفه اول بيشترين تاثير را روي عناصر .آمده است

مس، روي و سرب دارد در نتيجه با در نظر گرفتن

مقدار شاخص آلودگي و همچنين ضريب تغييرات،

ساخت و يكسان اين فلزات داراي منشاء انسان

كروم در عنصر نيكل در مؤلفه دوم و عنصر . باشندمي

دهند كه مؤلفه سوم رفتار متفاوتي از خود نشان مي

.هاست نشان دهنده منشأ متفاوت آن آلودگي فلزات مورد بررسيشاخص كالس آماري وضعيت از اي خالصه -٤جدول

ميانگين حداكثر حداقل عنصر

)ها تعداد نمونه(هاي شاخص آلودگيكالس

بدون

آلودگي

آلودگي

كم

آلودگي

متوسط

آلودگي

شديد

)٥٠( )1( - - ٨٦/٦ 44/1٠ ٩٦/4 كروم

)41( )1٠( - - ٩٨/٥ ٥٥/٩ ٩٥/٣ نيكل

)2( )2( )47( - ٠٩/2 ٨٩/7 2٣/1 مس

- - )1٣( )٣٨( ٨٥/٠ ٨٣/2 2٣/٠ سرب

- )4( )11( )٣٦( 11/1 44/4 ٥2/٠ روي

.شاخص آلودگي فلزات سنگين هاي كالس - ٣شكل

اي از وضعيت آماري شاخص جامع و كالس آلودگي فلزات مورد بررسي خالصه –٥جدول

ميانگين حداكثر حداقل ها تعداد نمونه

سطح آلودگي باال

27/4

٨٥/7

7٠/٥

٥1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

كرومنيكلمسسربروي

هاه

موند ن

داتع

شديدآلودگي

متوسطآلودگي

كمآلودگي

آلودگيبدون

... سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزاتبررسي

4٠٩صفحه

هاي آلودگي همچنين با در نظر گرفتن ساير شاخص

. باشندمي ساخت انساناين فلزات نيز داراي منشاء

GISهاي اصلي در محيط نقشه توزيع فضايي مؤلفه

اين نقشه در . ارائه شده است )٥(تهيه و در شكل

هاي چند متغييره واقع بيان كننده توزيع آلودگي

. باشد در سطح شهر ماهشهر مي) چند فلز سنگين(

بيشترين تمركز بار هر كدام از همانطور كه پيداست

ها در مركز شهر و در مناطقي با قدمت مؤلفه

شهرنشيني باال كه فاصله كمتري با مناطق صنعتي

در واقع. قابل مشاهده است) نقاط داغ آلودگي( دارند

در ) نقاط داغ(تائيد كننده مراكز آلودگي اين موضوع

.باشد سطح شهر ماهشهر مي

هاي برداشت شدههاي اصلي نمونهتحليل مؤلفه -٦جدول

ها مؤلفه

1 2 ٣

٦٨٠/٠ -72٥/٠ -٥٥/٠ كروم

4٣٠/٠ ٨٣٨/٠ -1٥/٠ نيكل

-141/٠ -٠71/٠ ٨27/٠ مس

-٠42/٠ -٣22/٠ ٨٣٠/٠ روي

27٠/٠ 4٠٦/٠ 74٥/٠ سرب

هاي اصلينقشه توزيع فضايي تحليل مؤلفه -٥شكل

گيري نتيجهبحث و . ٤

ر اكثر افراد در محيط حال حاضكه در با توجه به اين

محيطي كيفيت زيست كنند شهري زندگي مي

از . اي برخوردار است شهري از اهميت ويژه هاي خاك

فيد از هاي م شاخص فلزات سنگينجايي كه آن

ح فلزات تعيين سطآلودگي محيط زيستي هستند،

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

41٠صفحه

ها براي درك بهتر منابع سنگين و پراكنش مكاني آن

آلودگي و خطرات احتمالي براي محيط زيست و

.رسد به نظر ميسالمت انسان ضروري

، pH ,ECخصوصيات خاك شامل پژوهشدر اين

آهك و بافت خاك و همچنين غلظت فلزات كروم،

سطحي نمونه خاك ٥1نيكل، مس، سرب و روي در

گيري شد و براي ماهشهر اندازهدر شهر صنعتي

شاخص تعيين سطح آلودگي خاك به اين عناصر از

استفاده آلودگي وشاخص جامع فاكتور آلودگي نمرو

پراكنش مكاني اين عناصر با استفاده از سيستم .شد

همچنين . دمشخص گردي) GIS( اطالعات جغرافيايي

هاي اصلي به منظور تعيين منشاء فلزات آناليز مؤلفه

.در خاك استفاده شد

براي تمام ) ٣/7- ٣/٩(در محدوده pHمقادير

هاي خاك مشخص شد كه شرايط قليايي را نمونه

مقادير شوري و درصد آهك خاك . دهد نشان مي

٦٣/٦٨بافت خاك . دهد سطح بااليي را نشان مي

رصد داراي بافت د ٥7/21ها شني لومي، درصد نمونه

درصد ٩٦/1و درصد بافت لومي ٨4/7لومي شني،

.داراي بافت شني بودندپژوهش در واقع نشان دهنده تاثير هاي يافته

شهرنشيني و صنعتي در سطح شهر هاي فعاليت

لظت فلزات باشد كه منجر به افزايش غ ماهشهر مي

- نسبت به ديگر شهر سنگين در خاك سطحي شهر

نتايج .يا با وجود جمعيت بيشتر شده استهاي دن

بيشترين غلظت داد كهتوزيع فضايي فلزات نشان

هاي با قدمت شهرنشيني باال كه فاصله فلزات در مكان

كمتري با صنايع دارند و همچنين مناطقي با حجم

.باشدترافيك باالتر مي

بانتايج مقايسه ميانگين غلظت فلزات نيكل و مس

Sorush Nia وKarimi در مناطق 2٠1٣در سال

صنعتي اهواز نشان داد غلظت فلزات نيكل و مس در

ماهشهر به مراتب بيشتر از مناطق صنعتي در اهواز

.است

مربوط به كروم ) PI(باالترين مقادير شاخص آلودگي

ها براي فلز كروم و درصد از نمونه ٩٨. بودو نيكل

ي ها براي نيكل داراي آلودگ درصد از نمونه ٨٠/4

ها از نظر فلزات درصد نمونه 7٠بيش از . بودندشديد

بندي و سرب در كالس بدون آلودگي طبقه روي

ها داراي درصد از نمونه ٩2راي فلز مس نيز ب. شدند

هاي برداشت شده از بنابراين نمونه .ندبودآلودگي كم

هاي شهري در بندر ماهشهر بيانگر سطوح كم يا خاك

نتايج .اند روي آلوده شده متوسط از آلودگي سرب و

داد نشان ) NIPI(شاخص جامع فاكتور آلودگي نمرو

با در .ها در سطح آلودگي باال قرار دارند كه همه نمونه

نظر گرفتن شاخص آلودگي به عنوان پايه محاسبات

اين شاخص، ميتوان بيان كرد كه عدم وجود آلودگي

خاك سطحي بندر ماهشهر نسبت به مس، سرب و

روي، نشان دهنده و تاكيدي بر آلودگي بسيار باالي

.باشدفلزات كروم و نيكل در منطقه مورد مطالعه مي

نشان نيز) PCA( يهاي اصل نتايج آناليز مؤلفه

يك داد كه عناصر سرب، روي و مس تحت تاثير

كروم و نيكل . باشند مؤلفه و داراي منشاء يكسان مي

اي جداگانه قرار دارند و هر كدام تحت تاثير مؤلفه

ها مقادير باالي شاخص. باشند راي منشا متفاوتي ميدا

. باشد مي ساخت انساندهد منشا همه فلزات نشان مي

... سطح آلودگي و الگوي توزيع فضايي غلظت فلزاتبررسي

411صفحه

References:

Biasioli, M., Grčman, H., Kralj, T., Madrid, F., Díaz-Barrientos, E., &Ajmone-Marsan, F. 2007. Potentially Toxic Elements Contamination in Urban Soils. Journal of Environmental Quality, 36(1), 70-79. CCME. 2007. Canadian soil quality guidelines for the protection of environmental and human health: summary tables. Chapman, H. D., & Pratt, P. F. 1961. Methods of Analysis for Soils, Plants and Waters. Priced Publication 4034. Division of Agriculture Sciences. University of California, Berkeley. Chen, H., Teng, Y., Lu, S., Wang, Y., & Wang, J. 2015. Contamination features and health risk of soil heavy metals in China. Science of the Total Environment, 512, 143-153. Cheng, H., Li, M., Zhao, C., Li, K., Peng, M., Qin, A., & Cheng, X. 2014. Overview of trace metals in the urban soil of 31 metropolises in China. Journal of Geochemical Exploration, 139, 31-52. De Miguel, E., De Grado, M. J., Llamas, J. F., Martın-Dorado, A., &Mazadiego, L. F. 1998. The overlooked contribution of compost application to the trace element load in the urban soil of Madrid (Spain). Science of the Total Environment, 215(1), 113-122. Esmaeili, A., Moore, F., Keshavarzi, B., Jaafarzadeh, N., &Kermani, M. 2014. A geochemical survey of heavy metals in agricultural and background soils of the Isfahan industrial zone, Iran. Catena, 121, 88-98. Esmaeili, D., 2014. Spatial variability analysis of heavy metals zinc, lead and manganese in the soil around the Mobarakeh Steel Complex using GIS, 7th National Conference and Exhibition of Environmental Engineering. (In Persian) Islam, S., Ahmed, K., & Al-Mamun, H. 2015. Distribution of trace elements in different soils and risk assessment: a case study for the urbanized area in Bangladesh. Journal of Geochemical Exploration, 158, 212-222.

Karimi, h., 2013. Determination of heavy metal pollution including Cu, Fe, V, Ni, Mn, Mg, Sn and Cd Using sediment geochemical indicators in the number of 2 industrial complex of Ahwaz. Master of Science thesis, Khouzestan Science and research branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran. (In

Persian) Karimi Nezhad, M. T. K., Tabatabaii, S. M., &Gholami, A. 2015. Geochemical assessment of steel smelter-impacted urban soils, Ahvaz, Iran. Journal of Geochemical Exploration, 152, 91-109. Kasassi, A., Rakimbei, P., Karagiannidis, A., Zabaniotou, A., Tsiouvaras, K., Nastis, A., &Tzafeiropoulou, K. 2008. Soil contamination by heavy metals: Measurements from a closed unlined landfill. Bioresource Technology, 99(18), 8578-8584. Kelepertzis, E. 2014. Accumulation of heavy metals in agricultural soils of Mediterranean: insights from Argolida basin, Peloponnese, Greece. Geoderma, 221, 82-90. Li, X., & Feng, L. 2012. Multivariate and geostatistical analyzes of metals in urban soil of Weinan industrial areas, Northwest of China. Atmospheric Environment, 47, 58-65.

Maas, S., Scheifler, R., Benslama, M., Crini, N., Lucot, E., Brahmia, Z., ...& Giraudoux, P. 2010. Spatial distribution of heavy metal concentrations in urban, suburban and agricultural soils in a Mediterranean city of Algeria. Environmental pollution, 158(6), 2294-2301. Maroufnejad, A. and Reis Ghanavati, K,. 2014. The Effect of Urban Management on Reducing Industrial Pollutants in the City of Mahshahr, Journal of Urban Economics and Management, 2(6). (In Persian) Mihailović, A., Budinski-Petković, L., Popov, S., Ninkov, J., Vasin, J., Ralević, N. M., &Vasić, M. V. 2015. Spatial distribution of metals in urban soil of Novi Sad, Serbia: GIS based approach. Journal of Geochemical Exploration, 150, 104-114. Morton-Bermea, O., Hernández-Álvarez, E., González-Hernández, G., Romero, F., Lozano, R., &Beramendi-Orosco, L. E. 2009. Assessment of

1٣٩7 پاييز، ٣شماره ،71دوره ،منابع طبيعي ايران ،محيط زيست طبيعي

412صفحه

heavy metal pollution in urban topsoils from the metropolitan area of Mexico City. Journal of Geochemical Exploration, 101(3), 218-224. Mousavi, E., Soffianian, A. R., Mirghaffari, N., and Khodakarami, L. 2011. Investigation of Spatial Distribution of Heavy Metals in Surface Soil of Hamadan Province, Iranian Journal of Soil Research, 4(25), 326-336. (In Persian) Qing, X., Yutong, Z., &Shenggao, L. 2015. Assessment of heavy metal pollution and human health risk in urban soils of steel industrial city (Anshan), Liaoning, Northeast China. Ecotoxicology and environmental safety, 120, 377-385. Quality standards for Soil Resources and its guides, 2014. Department of Environment, Deputy Human Environment, Soil and Water Office. (In Persian). Sollitto, D., Romic, M., Castrignanò, A., Romic, D., &Bakic, H. 2010. Assessing heavy metal contamination in soils of the Zagreb region (Northwest Croatia) using multivariate geostatistics. Catena, 80(3), 182-194. Sorushnia, R., 2013. Determination of heavy metal pollution including Cu, Fe, V, Ni, Mn, Mg, Sn and Cd Using sediment geochemical indicators in the number of 4 industrial complex of Ahwaz. Master of Science thesis, Khouzestan Science and research branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran. (In

Persian)

Sun, Y., Zhou, Q., Xie, X., & Liu, R. 2010. Spatial, sources and risk assessment of heavy metal contamination of urban soils in typical regions of Shenyang, China. Journal of Hazardous Materials, 174(1), 455-462.

Wu, S., Peng, S., Zhang, X., Wu, D., Luo, W., Zhang, T., ...& Wu, L. 2015. Levels and health risk assessments of heavy metals in urban soils in Dongguan, China. Journal of Geochemical Exploration, 148, 71-78. Xiao-Wen, F. U., Deng-Ge, W. A. N. G., Xiao-Hua, R. E. N., & Zhao-Jie, C. U. I. 2014. Spatial distribution patterns and potential sources of heavy metals in soils of a crude oil-polluted region in China. Pedosphere, 24(4), 508-515. Yang, Z., Ge, H., Lu, W., & Long, Y. 2015. Assessment of heavy metals contamination in near-surface dust. Pol. J. Environ. Stud, 24, 1817-1829. Yang, Z., Lu, W., Long, Y., Bao, X. and Yang, Q., 2011. Assessment of heavy metals contamination in urban topsoil from Changchun City, China. Journal of Geochemical Exploration, 108(1), pp.27-38. Yang, Z., Lu, W., Long, Y., Bao, X. and Yang, Q., 2011. Assessment of heavy metals contamination in urban topsoil from Changchun City, China. Journal of Geochemical Exploration, 108(1), pp.27-38. Yuan, G. L., Sun, T. H., Han, P., & Li, J. 2013. Environmental geochemical mapping and multivariate geostatistical analysis of heavy metals in topsoils of a closed steel smelter: Capital Iron & Steel Factory, Beijing, China. Journal of Geochemical Exploration, 130, 15-21. Zhang, C. 2006. Using multivariate analyses and GIS to identify pollutants and their spatial patterns in urban soils in Galway, Ireland. Environmental pollution, 142(3), 501-511.