ارزیابی آلودگی و منشا برخی عناصر سنگین در خاک های کشاورزی جنوب سبزوار، شمال شرق ایران

سابقه و هدف:

 فلزات سنگین به طور طبیعی از فرایندهای خاک سازی در طی هوادیدگی مواد مادری، یا از طریق فعالیت های انسانی وارد محیط خاک می شوند. تعیین منبع آلودگی فلزات سنگین در خاک کشاورزی برای مدیریت بهتر آن ها ضروری است. هدف این مطالعه بررسی وضعیت آلودگی خاک به عناصر سنگین انتخابی و تعیین منشا آنها در بخشی از اراضی کشاورزی جنوب سبزوار بود.

منطقه مورد مطالعه در امتداد کمربند افیولیتی در جنوب شهرستان سبزوار، شمال شرقی ایران واقع شده است. نمونه خاک های 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 سانتی متری هر خاکرخ برداشت شد. غلظت کل عناصر آلومینیوم، آهن، منگنز، نیکل، کروم، روی، مس، سرب و کادمیم توسط دستگاه ICP-OES اندازه گیری شد. شاخص های آلودگی برای فلزات سنگین آهن، منگنز، نیکل، کروم، روی، مس، سرب و کادمیم محاسبه شد. تکنیک-های آماری چند متغیره برای ارزیابی منشا عناصر سنگین استفاده شد.

میانگین غلظت نیکل، کروم، منگنز، مس و روی در خاک سطحی به ترتیب 2/306، 5/217، 4/781، 3/268 و 2/302 میلی گرم 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 میلی گرم در کیلوگرم بالاتر از استانداردهای WHO وUSEPA و سرب نیز با میانگین 8/18 میلی گرم در کیلوگرم بالاتر از استاندارد USEPA بود. براساس ضرایب همبستگی پیرسون ، نیکل همبستگی مثبت و معنی داری با کروم (01/0 < p) نشان داد. همبستگی مثبت (05/0<p) بین سرب و کادمیم و همچنین همبستگی مثبت و معنی دار (01/0 < p) مس و روی می تواند نشان دهنده منبع مشترک این عناصر باشد. بر اساس تجزیه و تحلیل مولفه اصلی (PCA) ، سه مولفه، 97/76 درصد از کل واریانس را به خود اختصاص دادند .با توجه به شاخص های آلودگی (فاکتور غنی-شدگی و شاخص زمین انباشتگی)، کادمیم، مس و نیکل در محدوده آلودگی شدید هستند. شاخص خطرات اکولوژیک بالقوه نیز نشان داد که کادمیم و مس مهم ترین آلاینده های مسیول مخاطرات اکولوژیک می باشند.

نتایج همبستگی و تحلیل های آماری چند متغیره، طبقه بندی عناصر سنگین مورد بررسی را در سه گروه،Cr) Mn, وNi)، Zn) و (Cu و (Pb و Cd) نشان داد که می تواند دلیلی بر منشا یکسان آن ها باشد. مقادیر بالای کادمیم و نیکل در خاک، براساس شاخص غنی شدگی، زمین انباشت 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 شاخص ها برای مس به منشا دو گانه انسان زاد و زمین زاد ارتباط داده شد. در صورت عدم رعایت ملاحظات زیست محیطی، مانند نبود اعمال مدیریت صحیح در منطقه، در دراز مدت صدمات جبران ناپذیری به چرخه محیط زیست وارد خواهد شد. لذا، ضروری به نظر می رسد که تصمیماتی در راستای کاهش این آلودگی ها و نیز در صورت امکان حذف آن ها اتخاذ گردد.