ارزیابی غلظت کل، آلودگی و گونه سازی فلزات بالقوه سمی در خاک های کشاورزی دشت جوین (سبزوار، استان خراسان رضوی)

امروزه آلودگی خاک به فلزات سمی از مهم ترین چالش های حوضه سلامت مواد غذایی و سلامتی انسان است. بیشتر ارزیابی هایی که در ایران بر روی آلودگی های خاک های کشاورزی صورت گرفته با در نظر گرفتن غلظت کل فلزات در خاک انجام شده است در صورتی که فلزات در خاک ها به شکل ها یا گونه های مختلف شیمیایی حضور دارند که بایستی در ارزیابی های دقیق زیست محیطی مدنظر قرار گیرند. هدف از این پژوهش ارزیابی غلظت کل، آلودگی، منشاء و گونه سازی فلزات بالقوه سمی در خاک های کشاورزی دشت جوین استان خراسان رضوی است.

27 نمونه خاک از کل دشت به صورت تصادفی و از عمق حدود 50 سانتی متری برداشت گردید. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک شامل ماده آلی، pH، درصد کربنات و بافت خاک، به همراه غلظت کل فلزات بالقوه سمی (روی، کادمیم، آرسنیک، مس، کروم و نیکل) به روش های استاندارد اندازه گیری شد. شدت آلودگی فلزات از طریق شاخص های آلودگی (ضریب غنی شدگی و شاخص زمین انباشت) و منشاء و رابطه آنها با خواص خاک با استفاده از روش های آماری چند متغیره (همبستگی و تحلیل مولفه اصلی) تعیین گردید. از روش BCR چهار مرحله ای برای تعیین گونه ها یا فازهای شیمیایی در نمونه های خاک استفاده شد.

نتایج و بحث: 

نمونه های خاک از نظر pH و میزان کربنات دارای ماهیت قلیایی، از نظر بافتی در رده لومی رسی و از نظر میزان ماده آلی در حد متوسط بودند. در بیشتر نمونه های خاک غلظت همه فلزات مورد مطالعه از میانگین پوسته ای و میانگین خاک های جهانی بالاتر بود. شاخص های ارزیابی شدت آلودگی فلزات نیز نشان داد که کروم، نیکل و مس در گروه آلودگی متوسط تا شدید و کادمیم، آرسنیک و روی در گروه آلودگی شدید قرار داشتند. همچنین نتایج حاصل از تحلیل های آماری مشخص ساخت که در خاک های منطقه کروم و نیکل منشاء عمدتا طبیعی داشته و از سنگ بستر افیولیتی منطقه ناشی شده اند در حالیکه روی، کادمیم و آرسنیک عمدتا غیرطبیعی بوده و از (فعالیت های کشاورزی) منشاء گرفته اند. بر اساس مطالعات گونه سازی مشخص گردید که کروم و نیکل عمدتا در فاز بازماندی (F4)، روی و مس در فاز اکسیدپذیر (F3)، آرسنیک در فاز کاهش پذیر (F2) و کادمیم عمدتا در فاز انحلال پذیر/تبادل پذیر حضور دارند. قرارگیری دو فلز کروم و نیکل در فاز بازماندی (پایدار) نشان دهنده منشاء عمدتا طبیعی این فلزات در نمونه های خاک بوده و ضریب تحرک پذیری اندکی دارند. در مقابل درصد بالای فلزاتی چون روی، مس، کادمیم و آرسنیک در سه فاز اول (F1+F2+F3) بیانگر منشاء عمدتا غیرطبیعی (فعالیت های کشاورزی در منطقه) و تحرک پذیری با زیست دسترس پذیری بالاتر آنها نسب به سایر فلزات در نمونه های خاک مورد مطالعه است .

بر اساس ارزیابی انجام شده در این پژوهش، فلزات خاک های کشاورزی منطقه جوین از حدود استاندارد و مجاز فراتر رفته و به غیر از کروم و نیکل که منشاء عمدتا طبیعی دارند سایر فلزات مورد مطالعه در اثر فعالیت های انسانی (فعالیت های کشاورزی) وارد خاک های منطقه شده اند. مطالعه گونه سازی نشان داد که فلزات در خاک های منطقه در شکل یا فازهای شیمیایی مختلفی حضور دارند که ناشی از شدت آلودگی و منشاء متفاوت این فلزات در خاک های منطقه است که ماحصل آن تحرک پذیری یا زیست دسترس پذیری متفاوت این فلزات در نمونه های خاک است.