توزیع مکانی و بررسی شکل‌های شیمیایی فلزات سنگین در خاک‌های اطراف کارخانه زغال شویی زرند

Abstract

سابقه و هدف: آلودگی محیط زیست به فلزات سنگین، یکی از ره‌آوردهای صنعتی شدن اجتماعات بشری می‌باشد. فلزات سنگین از آلاینده‌های پایدار محیط زیست می‌باشند، که از نتایج مهم پایداری این فلزات، انباشته شدن تدریجی فلزات در خاک می‌باشد. اگرچه مقدار کل فلزات سنگین در خاک یک شاخص مفید برای ارزیابی آلودگی خاک است، اما نمی‌تواند معیار مناسبی در ارتباط با فراهمی، تحرک و سمیت فلزات باشد. فلزات سنگین در خاک به شکل‌های مختلف شامل شکل محلول، شکل تبادلی، شکل متصل به مواد آلی، شکل متصل به اکسیدها و شکل باقی‌مانده وجود دارند که قابلیت دسترسی آن‌ها متفاوت است. با توجه به اطلاعات کم در ارتباط با آلودگی منطقه زرند، این پژوهش با هدف بررسی وضعیت آلودگی و توزیع شکل‌های شیمیایی فلزات مس، سرب و کادمیوم در خاک‌های اطراف کارخانه زغال‌شویی در زرند انجام شد. <br /> مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه در 75 کیلومتری شمال غربی شهرستان کرمان و در نزدیکی شهر زرند قرار گرفته است. در این مطالعه بر اساس پوشش گیاهی غالب، چهار منطقه در اطراف کارخانه زغال‌شویی تفکیک و با استفاده از روش نمونه‌برداری سیستماتیک تصادفی، تعداد 135 نمونه مرکب (5 نمونه در هر نقطه) از عمق صفر تا 30 سانتی‌متری خاک جمع آوری و به آزمایشگاه انتقال یافت. برای تعیین غلظت کل فلزات سنگین، 20 میلی‌لیتر محلول پنج نرمال اسید نیتریک به 2/0 گرم نمونه خاک افزوده و به مدت 10 دقیقه حرارت داده شد. بعد از 24 ساعت، نمونه‌ها سانتریفیوژ و غلظت فلزات در عصاره با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شد. جهت تفکیک شکل‌های شیمیایی فلزات سنگین شامل شکل تبادلی، قابل اکسید (متصل به مواد آلی)، قابل احیا (متصل به اکسیدهای آهن و منگنز) و شکل باقیمانده از روش عصاره‌گیری متوالی استفاده شد. در پایان هر مرحله، غلظت فلزات سنگین درعصاره‌ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین شد. شاخص زمین‌انباشتگی جهت تعیین میزان آلودگی در منطقه مورد مطالعه با استفاده از غلظت کل فلزات تعیین شد.<br /> یافته‌ها: نتایج نشان داد میانگین غلظت کل فلزات مس، سرب و کادمیوم در منطقه از میانگین غلظت استاندارد ارائه شده توسط دفتر آب و خاک معاونت محیط زیست انسانی بیشتر بود. براساس نتایج شاخص زمین‌انباشتگی، هر چهار ناحیه مورد مطالعه دارای آلودگی شدید سرب هستند، در حالی‌که مس و کادمیوم در محدوده غیرآلوده تا کمی آلوده قرار دارند. همچنین نتایج بررسی تغییرات مکانی فلزات مورد مطالعه بیانگر این بود که بیشترین مقدار کادمیوم و مس در جهت شمال غربی و غرب کارخانه با کاربری کشاورزی مشاهده شد. این نتایج نشان دهنده وضیعت نگران کننده فلزات مس، سرب و کادمیوم در منطقه چهار با کاربری کشاورزی می‌باشد. نتایج تفکیک شیمیایی فلزات مس و سرب در منطقه مطالعاتی نشان داد در هر چهار منطقه شکل باقیمانده این فلزات دارای بیشترین مقدار و شکل تبادلی کمترین مقدار را به خود اختصاص داده و از روند شکل باقیمانده > شکل متصل به اکسیدهای آهن و منگنز > شکل متصل به مواد آلی > شکل تبادلی تبعیت می‌کند. <br /> نتیجه‌گیری: فلزات مس، سرب و کادمیوم باتوجه به میانگین غلظت ارایه شده توسط دفتر آب و خاک معاونت محیط زیست انسانی در وضیعت نگران کننده‌ای قرار دارند با این وجود نتایج جزء‌بندی شیمایی نشان داد که شکل باقی‌مانده فلزات سنگین که قابلیت دسترسی پایینی دارد بیشترین شکل را به خود اختصاص داده است. براساس نتایج شاخص زمین‌انباشتگی فلز سرب در محدوده آلودگی قرار دارد، اما بررسی توزیع فلزات در مناطق مورد مطالعه نشان داد که در مقایسه با کادمیوم و مس بخش عمده‌ای از سرب کل به شکل باقیمانده در خاک رسوب کرده است. بر اساس این نتایج فلزات کادمیوم و مس دراین مناطق نسبت به فلز سرب خطرسازتر بوده و امکان انتقال این فلزات به چرخه غذایی بیش از فلز سرب می‌باشد.