شناسایی منابع و آلودگی های زیست محیطی فلزات سنگین جیوه، سرب، کادمیم، آرسنیک، کروم در استان کهگیلویه و بویر احمد

فهرست مطالب

 

عنوان                                                                                 صفحه

فصل اول.. 1

مقدمه. 2

1- 1- آلودگی.. 3

1- 2- مهم­ترین منابع آلودگی.. 5

1- 2- 1- منابع طبیعی آلودگی و ورود عناصر به محیط… 5

1- 2- 2- منابع انسان­زاد آلودگی.. 6

1- 3- آلودگی آب… 7

1- 3- 1- منابع آلاینده آب… 8

1- 4- آلودگی خاک… 9

1- 4- 1- منابع ورود فلزات سنگین به خاک… 10

1- 5- فلزات سنگین.. 10

1- 5- 1- اثرات بهداشتی و زيست محيطی فلزات سنگين.. 12

1- 5- 2- آرسنيک (Arsenic) 13

1- 5- 2-1- منابع آرسنيک در محيط زيست… 13

1- 5- 2-2- آرسنيك در آب… 14

1- 5- 2-3- آرسنيك در خاك… 15

1- 5- 2-4- مصرف آرسنيک و کاربردهاي آن.. 16

1- 5- 2-5- اثرات آرسنیک بر تندرستی.. 17

1- 5- 3- جيوه(Mercury) 18

1- 5- 3-1- منابع جیوه در محيط زيست… 18

1- 5- 3-2- جیوه در آب… 19

1- 5- 3-3- جیوه در خاك… 20

1- 5- 3-4- مصرف جیوه و کاربردهاي آن.. 21

1- 5- 3-5- اثرات جیوه بر تندرستی.. 22

1- 5- 4- کادميم(Cadmium) 23

1- 5- 4-1- منابع کادمیم در محيط زيست… 23

1- 5- 4-2- کادمیم در آب… 24

1- 5- 4-3- کادمیم در خاك… 25

1- 5- 4-4- مصرف کادمیم و کاربردهاي آن.. 25

1- 5- 4-5- اثرات کادمیم بر تندرستی.. 26

1- 5- 5- سرب (Lead) 27

1- 5- 5-1- منابع سرب در محيط زيست… 27

1- 5- 5-2- سرب در آب… 28

1- 5- 5-3- سرب در خاك… 29

1- 5- 5-4- مصرف سرب و کاربردهاي آن.. 30

1- 5- 5-5- اثرات سرب بر تندرستی.. 31

1- 5- 6- کروم (Chromium) 32

1- 5- 6-1- منابع کروم در محيط زيست… 32

1- 5- 6-2- کروم در آب… 33

1- 5- 6-3- کروم در خاك… 33

1- 5- 6-4- مصرف کروم و کاربردهاي آن.. 34

1- 5- 6-5- اثرات کروم بر تندرستی.. 34

1- 6- ضرورت انجام پژوهش…. 35

1- 7- اهداف پژوهش…. 36

1- 8- روش مطالعه. 37

1- 9- مطالعات پیشین.. 37

فصل دوم. 40

زمین‌شناسی منطقه‌ی مورد مطالعه. 41

2- 1- مقدمه. 41

2- 2- جغرافياي استان.. 41

2- 3- جمعيت استان.. 42

2- 4- اقلیم منطقه. 43

2- 5- ناهمواري­هاي استان.. 45

2- 6- زمين شناسي استان کهگيلويه و بوير احمد. 46

2- 7- منابع آب استان.. 48

2- 8- کشاورزي استان.. 49

2- 9- شهرک­های صنعتی استان.. 49

2- 10- منابع نفت و گاز استان.. 49

2- 11- معادن مهم استان.. 50

2- 12- منابع احتمالي آلودگي زیست محیطی استان به فلزات بالقوه سمناک… 51

2-12- 1- منابع احتمالي آلودگي زمين­زاد. 51

2- 12- 2- منابع احتمالي آلودگي انسان­زاد. 53

فصل سوم. 55

نمونه‌برداری، آماده‌سازی، تجزیه نمونه‌ها، و تحلیل داده‌ها 56

3- 1- مقدمه. 56

3- 2- نمونه­برداری.. 56

3- 2- 1- نمونه‌برداری تصادفی(Random sampling) 57

3- 3- معيارها و الزامات در قبل و حين نمونه‌برداري.. 57

3- 4- تعیین نقاط نمونه­برداری.. 58

3- 4- 1- تعیین نمونه‌های شهری استان كهگيلويه و بويراحمد. 58

3- 4- 2- تعیین نمونه‌های کشاورزی استان 60

3- 4- 3- تعیین نمونه‌های معدنی استان كهگيلويه و بويراحمد. 60

3-4- 4- تعیین نمونه‌های صنعتی استان كهگيلويه و بويراحمد. 60

3- 5- روش نمونه‌برداری و آماده‌سازی نمونه­های آب و خاک… 62

3- 6- اندازه‌گیری پارامترهای کیفی آب… 64

3- 6- 1- pH، EC، Eh. 64

3- 7- تجزیه‌ شیمیایی.. 64

3- 8- تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها 66

3- 8- 1- آنالیزهای چند متغیره (Multivariate) 67

3- 8- 2- همبستگی…………………………………………………………………………………………………. 68

3- 8- 3- روش­های زمین‌شیمیایی تحلیل داده‌ها 69

3- 8- 3-1- شاخص زمین‌انباشت (Geoaccumulation Index- Igeo) 70

3- 8- 3-2- درجه آلودگی تعدیل یافته و ضریب آلودگی.. 71

3- 8- 3-3- شاخص آلودگی(Pollution Index) 72

3- 8- 3-4- شاخص بار آلودگي (pollution load index) 73

3- 8- 3-5- ضریب خطر بالقوه بوم­شناختی و ضریب ریسک (RI) 73

3- 8- 3-6- شاخص آلودگی فلز سنگین (Heavy metal Pollution Index-HPI) 75

فصل چهارم. 77

نتایج و بحث… 78

4- 1- بررسی خاک استان کهگیلویه و بویر احمد. 78

4- 1- 1- مقدمه. 78

4- 1- 2- غلظت فلزات سنگین و توزیع آنها در نمونه­های خاک… 78

4- 1- 3- مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین در خاک با استانداردهای ملی و                جهانی  81

4- 1- 4- برآورد میزان شدت آلودگی خاک به فلزات سنگین.. 88

4- 1- 4-1- شاخص زمین‌انباشت (Geoaccumulation Index- Igeo) 88

4- 1- 4-2- درجه آلودگی تعدیل یافته Contamination Degree (Cd) و ضریب آلودگی Contamination Factor- (Cf) 90

4- 1- 4-3- شاخص بار آلودگي (Pollution Load Index) 93

4- 1- 4-4- شاخص تجمعی خطر بالقوه بوم­شناختی  …………………………………………..95

4- 1- 5- آمار توصیفی نمونه­های خاک… 98

4- 1- 5-1- ضريب همبستگي(Correlation Coefficient) در نمونه­های خاک… 100

4- 1- 5-2- خوشه‌اي­کردن (Clustering) نمونه­های خاک… 102

4- 1- 5-3-  تحليل عاملي (Factor Analysis) نمونه­های خاک… 106

4- 2- بررسی آب استان کهگیلویه و بویر احمد. 108

4- 2- 1- مقدمه. 108

4- 2- 2- تجزیه شیمیایی و رده­بندی انواع آب­ها 109

4- 2- 2-1- نمودار پایپر. 110

4- 2- 3- غلظت فلزات سنگین و توزیع آنها در نمونه¬های آب… 116

4- 2- 4- مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین در آب با استانداردهای ملی و جهانی.. 117

4- 2- 5- تعیین شدت آلودگی نمونه­های آب به فلزات سنگین.. 123

4- 2- 6- تجزیه و تحلیل آماری نمونه­های آب… 126

4- 2- 6-1- نتایج آمار توصیفی در نمونه­های آب………………………………………………… 126

4- 2- 6- 2- ضريب همبستگي(Correlation Coefficient) در نمونه­های آب… 130

4- 2- 6-3- خوشه‌اي کردن (Clustering) نمونه­های آب… 130

4- 2- 6-4- تحليل عاملي(Factor Analysis) نمونه­های آب… 131

فصل پنجم.. 134

بحث و نتیجه‌گیری.. 135

5- 1- مقدمه. 135

5- 2- بررسی نتایج زمین­شیمیایی نمونه­های خاک و پسماند. 136

5- 3 – بررسی نتایج زمین­شیمیایی نمونه­های آب و پساب… 139

5- 4- راهکارهای پیشنهادی برای کاهش آلودگی.. 141

5- 4- پیشنهادات برای مطالعات آینده………………………………………………………………………. 142

 منابع.. 144

منابع فارسی.. 144

منابع انگلیسی.. 146

       چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی

 

 

 

فهرست جدول‌ها

 

عنوان                                                                                                       صفحه

جدول 2- 1- مختصات نقاط نمونه­برداری واحدهاي سنگي مهم در استان.. 52

جدول 2- 2- مختصات نقاط نمونه­برداری از سايت­هاي دفن پسماند در سطح استان.. 53

جدول 3- 1- تعداد نمونه‌های برداشت شده از بخش شهری استان 59

جدول3- 2- تعداد نمونه‌های برداشت شده از بخش کشاورزی استان …………………………………..60

جدول 3- 3- تعداد نمونه‌های برداشت شده از بخش صنعتی استان …………………………………… 61

جدول 3- 4- رده بندی شاخص زمین انباشت………………………………………………………………………. 70

جدول 3- 5- رده بندی ضریب آلودگی و درجه آلودگی خاک……………………………………………… 71

جدول 3- 6- رده­بندی درجه آلودگی ……………………………………………………………………………………. 72

جدول 3- 7- وزن ­های سمیت آلاینده­های مورد مطالعه نسبت به سایر فلزات ………………….. 74

جدول 3- 8- رده­بندی شاحص تجمعی خطر بوم شناختی …………………………………………………. 74

جدول 3- 9- رده­بندی خطر بوم شناختی……………………………………………………………………………… 74

جدول 3- 10- مقادیر Wi و Si برای عناصر اندازه­گیری شده………………………………………………. 76

جدول 3- 11- حد مجاز غلظت عناصر در آب­های آشامیدنی ……………………………………………… 76

جدول 4- 1- نتایج تجزیه شیمیایی نمونه‌های جامد استان کهگیلویه و بویراحمد………………. 80

جدول 4- 2- شاخص زمین انباشت (Igeo) در نمونه­های خاک استان ………………………………. 90

جدول 4- 3- شاخص ضریب آلودگی و درجه آلودگی در نمونه­های خاک استان………………… 93

جدول 4- 4- شاخص بار آلودگي (PLI) در نمونه­های خاک استان……………………………………… 95

جدول 4- 5- شاخص خطر بالقوه بوم­شناختی (Er) و شاخص تجمعی خطر بالقوه بوم­شناختی (RI) در نمونه­های خاک استان ……………………………………………………………………….. 97

جدول 4- 6- نتایج آمار توصیفی نمونه‌های جامد برداشته شده از سطح استان ………………… 98

جدول 4- 7- ضریب همبستگی بین عناصر در نمونه‌های خاک ……………………………………….. 101

جدول 4- 8- ضریب همبستگی بین عناصر در نمونه‌های کشاورزی………………………………….. 101

جدول 4- 9- ضریب همبستگی بین عناصر در نمونه‌های سایت­های دفن زباله………………… 102

جدول 4- 10- ضریب همبستگی بین عناصر در نمونه‌های پسماند  ………………………………… 102

جدول 4- 11- نتایج ماتریس تحلیل عاملی نمونه‌های خاک …………………………………………….. 107

جدول 4- 12- خصوصیات فیزیکوشیمیایی نمونه­های آب استان کهگیلویه و بویراحمد ….. 109

جدول 4- 13- نتایج تجزیه شیمیایی نمونه‌های آب برداشت شده از استان …………………….. 116

جدول 4- 14- مقادیر HPI برای نمونه­های آب استان کهگیلویه و بویر احمد …………………. 124

جدول 4- 15- رده­بندی شاخص آلودگی فلز سنگین(HPI) برای نمونه­های آب………………. 126

جدول 4- 16- نتایج آمار توصیفی نمونه‌های مایع برداشته شده از سطح استان………………. 128

جدول 4- 17- ضریب همبستگی بین عناصر در نمونه‌های آب…………………………………………. 130

جدول 4- 18- نتایج ماتریس تحلیل عاملی نمونه‌های آب………………………………………………… 132

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                  صفحه

شکل 2- 1- نقشه استان كهگيلویه و بویر احمد به تفكيک شهرستان 42

شکل2- 2- نمودار درصد توزیع جمعیت در شهرستان­های استان در سال 1385. 43

شکل 2- 3- نقشه زمین­شناسی استان کهگیلویه و بویراحمد. 48

شکل 3- 1- الگوی نمونه‌برداری اتفاقی.. 57

شکل 4- 1- نمودار کاهیدگی و افزودگی غلظت فلزات سنگين در نمونه­ها با استانداردهاي جهاني…………………………………………………………………………………………………………………..82

شکل 4- 2- غلظت عناصر مورد نظر در نمونه­هاي خاک کشاورزي.. 86

شکل 4- 3- غلظت عناصر مورد نظر در نمونه­هاي خاک سايت دفن زباله شهري.. 86

شکل 4- 4- غلظت عناصر مورد نظر در نمونه هاي پسماند بيمارستان.. 87

شکل 4- 5- غلظت عناصر مورد نظر در نمونه هاي پسماند صنعتي.. 88

شکل 4- 6- نمودار نشان­دهنده شاخص زمین انباشت در نمونه­های خاک استان.. 89

شکل 4- 7- نمودار نشان­دهنده درجه آلودگی(Cd) در نمونه­های خاک استان.. 92

شکل 4- 8- نمودار نشان­دهنده ضریب آلودگی (Cf) در نمونه­های خاک استان.. 92

شکل 4-9- نمودار نشان­دهنده شاخص بار آلودگي (PLI) در نمونه­های خاک استان.. 94

شکل 4-10- نمودار Er در نمونه­های خاک استان کهگیلویه و بویراحمد. 97

شکل 4-11- نمودار RI در نمونه­های خاک استان کهگیلویه و بویراحمد. 98

شکل 4- 12- نمودار هیستوگرام عناصر در نمونه‌های جامد. 99

شکل 4- 13- نمودار تجزیه خوشه‌ای ایستگاه‌های نمونه‌برداری (نمونه‌های خاک)……………..104

شکل 4- 14- نمودار تجزیه خوشه‌ای عناصر در نمونه‌های خاک… 104

شکل 4- 15- نمودار تجزیه خوشه‌ای عناصر در نمونه‌های خاک… 105

شکل 4- 16- نمودار تجزیه خوشه‌ای عناصر در نمونه‌های سایت دفن زباله………………………..105

شکل 4- 17- نمودار تجزیه خوشه‌ای عناصر در نمونه‌های پسماند. 105

شکل 4- 18- نمودار Scree مربوط به تعیین تعداد مؤلفه‌ها در نمونه‌های خاک… 106

شکل 4 -19- نمودار سه بعدی ارتباط عناصر در تحلیل عاملی.. 107

شکل 4- 20- نمودار پايپر و تعيين تيپ آب در نمونه­های آب… 113

شکل 4- 21- نمودار کاهیدگی و افزودگی غلظت فلزات سنگين در نمونه­های آب با استانداردهاي جهاني. 117

شکل 4- 22- غلظت عناصر مورد نظر در نمونه هاي پساب بيمارستان.. 122

شکل 4- 23- غلظت عناصر مورد نظر در نمونه هاي پساب صنعتي.. 122

شکل 4- 24- نمودار HPI برای نمونه­های آب استان کهگیلویه و بویر احمد. 125

شکل 4- 25- نمودار هیستوگرام عناصر در نمونه‌های مایع.. 129

شکل 4- 26- نمودار تجزیه خوشه‌ای ایستگاه‌های نمونه‌برداری (نمونه‌های آب) در استان.. 131

شکل 4- 27- نمودار تجزیه خوشه‌ای عناصر در نمونه‌های آب ……………………………………………. 131