بررسی آلودگی فلزات سنگین در آب منفذی و رسوبات دریاچه مهارلو

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                     صفحه

 فصل اول: کلیات و مروری بر مطالعات پیشین

1-1- مقدمه. 2

1-2- آلودگی.. 3

1-3- منشاء منابع آلاينده محیط زیست… 3

1-3-1- منابع طبیعی ورود آلودگی.. 3

1-3-2- منابع آلودگی انسانزاد. 4

1-4- فلزات سنگین.. 6

1-5- رایج­ترین عناصر بالقوه­سمناک در  محيط.. 8

1-5-1- کادمیم.. 8

1-5-2- آرسنیک… 9

1-5-3- روی.. 9

1-5-4- کروم. 10

1-5-5- مولیبدن.. 11

1-5-6- سرب.. 11

1-5-7- آنتیموان.. 12

1-6- آلودگی منابع آب و چرخه آب­شناختی.. 12

1-7- دریاچه­های شور. 13

1-7-1- استفاده نادرست از دریاچه­ها 16

1-7-2- آلودگی دریاچه­ها 17

عنوان                                                                                                     صفحه

1-7-3- خشک شدن دریاچه. 21

1-8- آب منفذی.. 21

1-8-1- مسیر حرکت فلزات در بوم­سامانه آبگین.. 23

1-8-2- اهمیت آب منفذی.. 24

1-8-3- روش­های استخراج آب منفذی.. 25

1-9- رسوب.. 27

1-9-1- زمین­شیمی پایه رسوب.. 29

1-9-2- رسوب دریاچه. 29

1-9-3- نهشته دریاچه­ها 31

1-10- ضرورت انجام مطالعه. 32

1-11- تاريخچه و خلاصه مطالعات انجام شده. 34

 فصل دوم: موقعیت جغرافیایی و زمین‌شناختی منطقه مطالعاتی

2-1- مقدمه. 37

2-2- زمین شناسی دریاچه مهارلو. 38

2-3- ورودی تغذیه کننده دریاچه مهارلو. 40

2-3-1- رودخانه خشك شيراز. 40

2-3-2- رودخانه فصلی سلطان آباد (زهکش پل­فسا) 41

2-3-3- رودخانه نظرآباد. 42

2-4- زمین­شناسی منطقه. 42

2-4-1- سازند گورپی.. 44

2-4-2- سازند پابده. 44

عنوان                                                                                                     صفحه

2-4-3- سازند تاربور. 45

2-4-4- سازند ساچون.. 46

2-4-5- سازند جهرم. 47

2-4-6- سازند آسماری.. 48

2-4-7- سازند رازک… 48

2-5- آب و هوای استان فارس… 49

2-6- خصوصیات اقلیمی حوضه آبریز مهارلو. 50

2-7- خصوصیات آب­شناختی.. 51

2-8- نرخ رسوبگذاری دریاچه مهارلو. 51

2-9- پوشش گیاهی.. 52

2-10- گونه­های جانوری.. 53

 فصل سوم: نمونه‌برداری و روش¬های تجزیه‌ای و تحلیل داده‌ها

3-1- مقدمه. 56

3-2- نمونه­برداري.. 58

3-2-1- انتخاب ايستگاه‌هاي نمونه برداری.. 58

3-2-2- ظروف نمونه­برداري.. 60

3-2-3- نمونه‌برداری و آماده­سازي نمونه­های آب.. 60

3-3- نمونه‌برداری و آماده­سازي نمونه­های آب منفذي و رسوب.. 62

3-4- تجزية شيميايي نمونه­هاي آب و آب منفذي.. 65

3-4-1- اندازه­گيري پارامترهاي فيزيکوشيميايي رسوبات سطحي.. 65

3-5- تحلیل داده­ها 72

عنوان                                                                                                     صفحه

3-5-1- روش­های آماری تحلیل داده­ها 72

3-5-2- روش­های زمین­شیمیایی تحلیل داده­ها 74

3-6- تقسیم­ فلزات بین رسوب و آب منفذی.. 84

 فصل چهارم: بحث و نتایج

4-1- مقدمه. 87

4-2- پارامترهای فیزیکوشیمیایی رسوب.. 89

4-3- بررسی نتایج XRD رسوب دریاچه مهارلو. 94

4-4- نتایج تجزیه نمونه‌های رسوب برای تعیین غلظت فلزات سنگین.. 97

4-4-1- منگنز. 99

4-4-2- آهن.. 100

4-4-3- آرسنیک… 101

4-4-4- کادمیم.. 102

4-4-5- آنتیموان.. 103

4-4-6- وانادیم.. 104

4-4-7- کروم. 105

4-4-8- آلومینیم.. 106

4-4-9- مولیبدن.. 107

4-4-10- مس…. 108

4-4-11- سرب.. 109

4-4-12- روی.. 110

4-4-13- نیکل.. 111

عنوان                                                                                                     صفحه

4-4-14- کبالت… 112

4-5- مقایسه میانگین غلظت عناصر رسوبات دریاچه مهارلو. 113

4-6- تحلیل زمین‌شیمیایی داده‌ها 115

4-6-1- ضریب تمایز. 115

4-6-2- ضریب غنی‌شدگی.. 119

4-6-3- شاخص زمین انباشت… 120

4-6-4- شاخص خطر بالقوه بوم‌شناختی.. 121

4-6-5- ضریب آلودگی.. 123

4-6-6- شاخص بار آلودگی.. 124

4-6-7- شاخص کیفیت رسوب.. 125

4-7- تحلیل آماری داده‌ها 127

4-7-1- تحلیل عاملی.. 128

4-7-2- تحلیل خوشه‌ای.. 130

4-8- آب سطحی و منفذی.. 134

4-8-1- آنیون و کاتیون­های اصلی.. 134

4-8-2- نمودار پایپر. 155

4-8-3- مقایسه شیمی آب سطحی و منفذی دریاچه مهارلو. 157

4-8-4- شاخص اشباع­شدگی.. 159

4-8-5- تحلیل آماری آنیون­ها و کاتیون­های اصلی.. 161

4-8-6- فلزات سنگین.. 165

4-9- تقسیم فلز بین رسوب و آب منفذی دریاچه مهارلو. 183

عنوان                                                                                                     صفحه

4-10- تقسیم فلزات سنگین در آب منفذی.. 184

 فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه‌گیری.. 186

5-2- پیشنهاد برای مطالعات آتی.. 191

منابع

منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………………192

منابع انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………194

چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی

فهرست جداول

عنوان                                                                                              صفحه

جدول ‏1‑1 پارامترهای فیزیکی و شیمیایی چند دریاچه شور. 15

جدول ‏2‑1 سازندهای حوضه­آبریز مهارلو. 43

جدول ‏2‑2 داده­هاي شاخص اقليمي حوضه آبريز درياچۀ مهارلو. 50

جدول ‏3‑1رده­های ضریب غنی­شدگی و کیفیت رسوب.. 77

جدول ‏3‑2 رده­های I_geo و کیفیت رسوب.. 78

جدول ‏3‑3 رده­بندی هاکنسون.. 80

جدول ‏3‑4 رده­بندی خطر بوم شناختی.. 81

جدول ‏3‑5ERL ، ERM، TEL و PEL عناصر مختلف… 84

جدول ‏4‑1 پارامترهای فیزیکوشیمیایی رسوبات دریاچه مهارلو. 89

جدول ‏4‑2 خلاصه آماری پارامترهای فیزیکو‌شیمیایی رسوب دریاچه مهارلو. 89

جدول ‏4‑3 نتایج آنالیز فلزات سنگین با دقت دو رقم اعشار رسوبات.. 97

جدول ‏4‑4 خلاصه آماری غلظت عناصر. 98

جدول ‏4‑5 مقایسه میانگین غلظت عناصر رسوبات دریاچه مهارلو. 114

جدول ‏4‑6 آزمون نرمال بودن نمونه رسوب دریاچه مهارلو. 128

جدول ‏4‑7 نتیجه آزمون تحلیل عاملی رسوبات دریاچه مهارلو. 129

جدول ‏4‑8 پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب سطحی.. 134

جدول ‏4‑9 غلظت آنیون و کاتیون­های اصلی دریاچه. 136

جدول ‏4‑10جدول آمار توصیفی غلظت آنیون و کاتیون­های اصلی.. 136

جدول ‏4‑11غلظت آنیون و کاتیون­های اصلی.. 137

جدول ‏4‑12جدول آمار توصیفی غلظت آنیون و کاتیون­های اصلی.. 137

جدول ‏4‑13 مقایسه آنیون و کاتیون­های دریاچه مهارلو. 158

جدول ‏4‑14محاسبه اندیس اشباع برای نمونه آب سطحی.. 160

جدول ‏4‑15 نتایج حاصل از آنالیز فلزات سنگین در آب سطحی.. 166

عنوان                                                                                              صفحه

جدول ‏4‑16جدول خلاصه آماری نتایج فلزات سنگین آب سطحی.. 166

جدول ‏4‑17 نتایج آنالیز فلزات سنگین در آب منفذی.. 167

جدول ‏4‑18 جدول خلاصه آماری نتایج فلزات سنگین آب منفذی.. 167

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                صفحه

شکل ‏1‑1 چرخه آب­شناختی.. 13

شکل ‏1‑2 توزیع جهانی حوضه­های بسته اصلی آب­شناختی.. 14

شکل ‏1‑3 مسیر حرکت فلزات در بوم­سامانه آبگین.. 23

شکل ‏1‑4 مسیرهای مختلف در معرضی موجودات کف­زی.. 24

شکل ‏1‑5 اجزاء رسوب دریاچه. 30

شکل ‏2‑1 موقعیت و راه­های دستری دریاچه مهارلو. 38

شکل ‏2‑2 موقعیت دریاچه مهارلو. 39

شکل ‏2‑3 موقعیت رودخانه خشک… 40

شکل ‏2‑4 موقعیت زهکش پل­فسا 41

شکل ‏2‑5 سالیکورنیا در اطراف دریاچه مهارلو. 53

شکل ‏2‑6 آرتمیا در دریاچه مهارلو. 54

شکل ‏3‑1 مختصات جغرافيايي نمونه‌هاي برداشت شده. 59

شکل ‏3‑2 اندازه­گیری پارامترهای کیفی آب.. 61

شکل ‏3‑3 آماده­سازی و فیلتر کردن نمونه­های آب0. 61

شکل ‏3‑4 نمونه­برداري با نمونه­گير اسپیلیتی دو کفه­ای.. 62

شکل ‏3‑5 آماده­سازی نمونه­های رسوب.. 63

شکل ‏3‑6 استخراج آب منفذي.. 64

شکل ‏3‑7 اندازه­گيري pH نمونه­هاي رسوب در آزمايشگاه. 67

شکل ‏3‑8 تجزیه هیدرومتری برای تعیین بافت رسوب.. 69

شکل ‏3‑9 اندازه­گيري مقدار مادة آلي و کربنات در آزمايشگاه. 71

شکل ‏4‑1 ظرفیت تبادل کاتیونی در ایستگاه‌های نمونه­برداری.. 90

شکل ‏4‑2 تغییرات pH رسوب در ایستگاه‌های نمونه­برداری.. 90

شکل ‏4‑3 هدایت الکتریکی رسوب در ایستگاه‌های نمونه­برداری.. 91

عنوان                                                                                                     صفحه

شکل ‏4‑4 درصد مواد آلی رسوب در ایستگاه‌های نمونه برداری.. 91

شکل ‏4‑5 درصد کربنات رسوب در ایستگاه‌های نمونه برداری.. 92

شکل ‏4‑6 نمودار مثلثی بافت رسوب.. 93

شکل ‏4‑7 نمایش هندسی XRD مربوط به ایستگاه 2. 94

شکل ‏4‑8 نمایش هندسی XRD مربوط به ایستگاه شماره 3. 95

شکل ‏4‑9 نمایش هندسی XRD مربوط به ایستگاه شماره 5. 96

شکل ‏4‑10 نمودار هیستوگرام و تغییزات غلظت منگنز. 99

 شکل ‏4‑11 نمودار هیستوگرام و تغییزات غلظت آهن.. 100

شکل ‏4‑12 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت آرسنیک… 101

 شکل ‏4‑13 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت کادمیم.. 102

شکل ‏4‑14 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت آنتیموان.. 103

شکل ‏4‑15 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت وانادیم.. 104

شکل ‏4‑16 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت کروم. 105

شکل ‏4‑17 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت آلومینیم.. 106

شکل ‏4‑18 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت مولیبدن.. 107

شکل ‏4‑19 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت مولیبدن.. 108

شکل ‏4‑20 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت سرب.. 109

شکل ‏4‑21 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت روی.. 110

شکل ‏4‑22 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت نیکل.. 111

شکل ‏4‑23 نمودار هیستوگرام و تغییرات غلظت کبالت… 112

شکل ‏4‑24 نمودار افزودگی-کاهیدگی ضریب تمایز در رسوبات الف: Al ب: As. 115

شکل ‏4‑25 نمودار افزودگی-کاهیدگی ضریب تمایز در رسوبات پ:Cd ت:Cr 116

شکل ‏4‑26 نمودار افزودگی-کاهیدگی ضریب تمایز در رسوبات ث:Ni ج:Pb. 116

شکل ‏4‑27 نمودار افزودگی-کاهیدگی ضریب تمایز در رسوبات چ:Sb ح: V.. 117

شکل ‏4‑28 نمودار افزودگی-کاهیدگی ضریب تمایز در رسوبات خ:Fe د:Mn. 117

عنوان                                                                                                     صفحه

شکل ‏4‑29 نمودار افزودگی-کاهیدگی رسوبات ذ:Mo ر:Zn. 118

شکل ‏4‑30 نمودار جعبه­ای ضریب غنی­شدگی عناصر در منطقه مورد مطالعه. 119

شکل ‏4‑31 نمودار جعبه­ای شاخص زمین انباشت عناصر. 120

شکل ‏4‑32 نمودار جعبه­ای ضریب بالقوه بوم­شناختی عناصر. 121

شکل ‏4‑33 نمودار میله­ای شاخص خطر بالقوه بوم­شناختی عناصر. 122

شکل ‏4‑34 نمودار جعبه­ای ضریب آلودگی عناصر در منطقه مورد مطالعه. 123

شکل ‏4‑35 نمودار ستونی شاخص بار آلودگی منطقه مورد مطالعه. 124

شکل ‏4‑36 نمودار ستونی شاخص کیفیت رسوب عنصر کروم. 125

شکل ‏4‑37 نمودارستونی شاخص کیفیت رسوب عنصر نیکل.. 126

شکل ‏4‑38 نمودار آزمون خوشه رسوبات دریاچه مهارلو بر اساس عناصر. 131

شکل ‏4‑39 نمودار آزمون خوشه رسوبات دریاچه مهارلو بر اساس ایستگاه. 132

شکل ‏4‑40 خوشه­بندی رسوبات دریاچه مهارلو بر اساس ایستگاه. 133

شکل ‏4‑41 یون کلسیم در آب سطحی.. 139

شکل ‏4‑42یون کلسیم در آب منفذی.. 139

شکل ‏4‑43 یون منیزیم در آب سطحی.. 140

شکل ‏4‑44 یون منیزیم در آب منفذی. 141

شکل ‏4‑45 یون پتاسیم در آب سطحی.. 142

شکل ‏4‑46 یون  پتاسیم در آب منفذی.. 143

شکل ‏4‑47 یون سدیم در آب سطحی. 144

شکل ‏4‑48 یون سدیم در آب منفذی.. 144

شکل ‏4‑49 یون کلر در آب سطحی.. 146

شکل ‏4‑50 یون کلردر آب منفذی.. 146

شکل ‏4‑51 یون سولفات در آب سطحی.. 148

شکل ‏4‑52 یون سولفات در آب منفذی.. 148

شکل ‏4‑53 یون بیکربنات در آب سطحی.. 149

عنوان                                                                                                صفحه

شکل ‏4‑54 یون بیکربنات در آب منفذی.. 150

شکل ‏4‑55 یون نیترات در آب سطحی.. 152

شکل ‏4‑56یون نیترات در آب منفذی.. 152

شکل ‏4‑57 یون فسفات در آب سطحی.. 154

شکل ‏4‑58 یون فسفات در آب سطحی.. 154

شکل ‏4‑59 نموار پایپر مربوط به آب­های سطحی دریاچه مهارلو. 155

شکل ‏4‑60 نموار پایپر مربوط به آب منفذی دریاچه مهارلو. 156

شکل ‏4‑61 نمودار استیف مربوط به ایستگاه 2. 156

شکل ‏4‑62 آزمون تحلیل عاملی آنیون­ها و کاتیون­های آب سطحی.. 161

شکل ‏4‑63 تحلیل خوشه­ای کاتیون و آنیون اصلی آب سطحی.. 162

شکل ‏4‑64 تحلیل خوشه­ای کاتیون و آنیون­های اصلی آب منفذی.. 163

شکل ‏4‑65 تقسیم دریاچه مهارلو بر اساس تحلیل خوشه­ای.. 164

شکل ‏4‑66 آلومینیم در آب سطحی نمودار تغییرات غلظت… 169

شکل ‏4‑67 آلومینیم در آب منفذی.. 169

شکل ‏4‑68 آهن در آب منفذی نمودار تغییرات غلظت… 170

شکل ‏4‑69 کادمیم در آب سطحی نمودار تغییرات غلظت… 171

شکل ‏4‑70 کادمیم در آب منفذی.. 172

شکل ‏4‑71 منگنز در آب سطحی نمودار تغییرات غلظت… 173

شکل ‏4‑72 منگنز در آب منفذی.. 173

شکل ‏4‑73 سرب در آب سطحی.. 175

شکل ‏4‑74 سرب در آب منفذی نمودار تغییرات غلظت… 175

شکل ‏4‑75 روی در آب سطحی.. 177

شکل ‏4‑76 روی در آب منفذی.. 177

شکل ‏4‑77 آنتیموان در آب منفذی.. 178

عنوان                                                                                                صفحه

شکل ‏4‑78 مولیبدن در آب منفذی.. 179

شکل ‏4‑79 سیلیسم در آب سطحی. 180

شکل ‏4‑80 لیتیم در آب سطحی.. 181

شکل ‏4‑81 لیتیم در آب منفذی.. 181

شکل ‏4‑82 تیتانیم در آب منفذی.. 182

شکل ‏4‑83 نمودار جعبه­ای تقسیم­بندی درصد فلزات. 183

شکل ‏4‑84 تقسیم درصد فلزات سنگین.. 184