• Home
  • Analysis of geochemical features of sabzevar dust, using Marble Dust Collector (MDCO)

Share To

Article Url


Manuscript ID : 1401031637985 Visit : 2872 Page: 1 - 14

20.1001.1.17357128.1401.16.63.1.2

Article Type: Original Research

Analysis of geochemical features of sabzevar dust, using Marble Dust Collector (MDCO)

Subject Areas :

آرش امینی 1 , بهنام شفیعی 2

1 -
2 -

Received: 2022-06-06 Accepted : 2022-06-06 Published : 2022-06-06

Keywords: Heavy metal pollution, MDCO, Geochemistry, Sabzevar, Dusts,

Abstract :

Dust is one of the atmospheric phenomena that has adverse environmental effects and consequences. In order to study dusts in Sabzevar, samples were collected at the end of each season in 1390. In this research, sampling containers were installed in 16 locations on the roofs of houses and governmental offices based on the main and sub geographical directions and trapped samples in MDCO were measured by 0.0001 accuracy scale. For geochemical studies due to the volume of dust collected and the importance of the samples, basic oxides and trace elements of fine dust were measured using atomic absorption and ICP methods. Results has shown that the maximum dust volume were collected in the spring while the concentration of most polluting elements is higher in autumn. In terms of pollution, Cadmium and Zinc are of primary importance in sabzevar due to their very high pollution coefficient. Chromium and Nickle are of secondary importance with being in the range of moderate pollution and significant pollution coefficient. In the current situation, the pollution of elements such as copper, lead and arsenic in the dust of Sabzevar is not critical and worrying.

References:

ارسلانی، ف.، علیجانی ، ب.ف.، اکبری، م. و محمد خان، ش.، 1399. بررسی عناصر سنگین
( Pb، Ni، Cu، Cr، Cd ) موجود در غبار ریزشی شهر تهران، پژوهش های دانش زمین، سال یازدهم، شماره 44 ، صفحات 15- 36.
اکبری، ع.، عظیم زاده، ح.ر.، اختصاصی، م.ر. و برهان دیانی، س.، 1391. اندازه¬گیری نرخ غبار ریزشی بر شهر بهبهان (مطالعه موردی : بهار 1391). اولین همایش ملی حفاظت و برنامه‌ریزی محیط زیست.
امینی، آ ، .1394. اندازه گیری غبار ریزشی شهر سبزوار با استفاده از تله رسوبگیر MDCO و بررسی ویژگیهای رسوب شناسی و ژئوشیمیایی رسوبات، طرح تحقیقاتی شماره 20817/71/92 دانشگاه گلستان. 114 صفحه.
بهروش، ف.، محمودی قرایی. م.ح.، قاسم¬زاده، ف. و عوض¬مقدم، س.، 1394. بررسی آلودگی فلزات سنگین و در غبارهای ترافیکی شهر مشهد و تعیین منشاء آن با استفاده از روش استخراج ترکیبی، مجله علوم زمین، سال بیست و چهارم، شماره 95، صفحه 141 تا 150.
ترنج زر،ح.، مددی، م. ح. و حیدرزاده، م.، 1396. اندازه گیری ریزگردها و غبار ریزشی با استفاده از تله رسوبگیر در دوره سه ماهه( مطالعه موردی شهر قم ). چهارمین کنفرانس بین المللی برنامه ریزی و مدیریت. 2 و 3 خرداد 1396.
جعفری، ف. و خادمی، ح.، 1393. ارزیابی نرخ فرونشست غبار اتمسفری در نقاط مختلف شهر کرمان. فصلنامه علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 70 ، صفحه 207 – 216.
جلیلیان،ع ح.، 1396. رسوب شناسی و زمین شیمی رسوبی ریزگردها در کلان شهر اهواز، فصلنامه زمین شناسی ایران، سال 11، شماره 41، صفحه 79 تا 93.
صدریان، م ، ر.، محمد خان، ش.، مشهدی، ن.، دشتکیان، ک. و علوی پناه، س ، ک.، 1392. پهنه بندی غبار ریزشی شهر ایلام، سومین همایش ملی فرسایش بادی و طوفان گرد و غبار، 25 تا 26 دی ماه 1392.
عبدالهی، س.، عظیم زاده،ح.، مصلح آرانی،ا. و اختصاصی، م، ر.، 1395. بررسی غلظت سرب در غبار ریزشی شهر زاهدان، مقالات پنجمین همایش سراسری محیط زیست، انرژی و پدافند زیستی.
عظیم زاده، ح.ر.، منتظرقائم، م.، ترابی میرزایی، ف. و تجملیان، م.، 1389. اندازه گیری غبار غبارریزشی شهر یزد با استفاده از تله رسوبگیر MDCOدر دوره سه ماهه تابستان 1389، مقالات دومین همایش فرسایش بادی و طوفانهای گرد و غبار، دانشگاه یزد.
کریمیان، ب .، لندی، ا.، حجتی، س. و واحدیان، ج.، 1395. بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و کانی شناسی گردو غبار در شهر اهواز، فصلنامه تحقیقات آب و خاک ایران، 1 : 159- 173 .
محمودی، ز. و خادمی، ح.، 1393. غلظت برخی فلزات سنگین و گرد و غبار اتمسفری اصفهان و برخی شهرهای مجاور، علوم و فنون کشاورزی ومنابع طبیعی، شماره 67، صفحه 243 تا 255.
مولایی، ز. و اسماعیلی ساری، ع .، 1399. ارزیابی ریسک اکولوژیک آلاینده های سرب و کادمیوم در گرد و غبار حیات مدارس مناطق منتخب شهر تهران ، علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره بیست و دوم، شماره 7، صفحه 405 تا 413.
Adewale M. T., Johnson O. M., Adewole M. G., Fatai O., 2020. Pollution and health risk assessment of road dust from Osogbo metropolis, Osun state, Southwestern Nigeria, Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 26:5,1254-1269.
Esen, E., Kucuksezgin, F., and Uluturhan, E., 2010. Assessment of trace metal pollution in surface sediments of Nemrut Bay, Aegean Sea. Environmental Monitoring and Assessment, 160, 257–266.
Gossen, D., and Offer, Z., 2000. Wind tunnel and field Calibration of six eolian dust samplers, eolian environment. 34: 1043-1057.
Hakanson, L., 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach. Water Res 14:975–1001.
Muller, G., 1969. Index of Geo-Accumulation in Sediments of the Rhine River. GeoJournal, 2, 108-118.
Trojanowska, M., Swietlik,R., 2020. Investigations of the chemical distribution of heavy metals in street dust and its impact on risk assessment for human health, case study of Radom (Poland), Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 26:7, 1907-1926.
Full-Text:


تجزیه و تحلیل ­ویژگی­های ژئوشیمیایی رسوبات غبار ریزشی شهر سبزوار با استفاده از تله رسوب‌گیر MDCO 

 

آرش امینی(1و*) و بهنام شفیعی بافتی 2

1.       استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان

2.       دانشیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

گرد و غبار یکی از پدیده‌های جوی است و آثار و پیامدهای زیست‌محیطی نامطلوبی برجای می‌گذارد. برای بررسی غبار ریزشی شهر سبزوار، در سال 1390 و در انتهای چهار فصل، نمونه‌ها در ایستگاه‌های شانزده‌گانه‌ی منتخب در پشت‌بام منازل مسکونی یا ساختمان­های اداری و بر مبنای جهت­های جغرافیایی اصلی و فرعی جمع­آوری شده و با ترازوی با دقت 0001/0گرم وزن شدند. اکسیدهای اصلی و عناصر فرعی ریزگردها با استفاده از روش جذب اتمی و طیف‌سنجی پلاسمای جفت شده القایی برای مطالعات ژئوشیمیایی با توجه به حجم غبار جمع شده و اهمیت نمونه­ها، مشخص و اندازه‌گیری شدند. نتایج به‌دست آمده نشان داد که بیشترین حجم غبار ریزشی در سبزوار مربوط به فصل بهار است درحالی‌که غلظت و تراکم اغلب عناصر آلاینده در فصل پاییز بیشتر است. از نظر آلودگی، عناصر کادمیوم و روی با قرار گرفتن در پهنه آلودگی شدید و ضریب آلودگی بسیار بالا و قابل توجه در غبار ریزشی شهر سبزوار، در درجه اول اهمیت قرار دارند. عناصر کروم و نیکل با قرار گرفتن در پهنه آلودگی متوسط و ضریب آلودگی قابل توجه در درجه بعدی اهمیت هستند. در شرایط فعلی، آلودگی عناصر آلاینده مانند مس، سرب و آرسنیک در ریزگردهای شهر سبزوار بحرانی و نگران­کننده نیست.

 

واژه‌هاي کلیدی: آلودگی عناصر سنگین، رسوب­گیر تیله­ای، ژئوشیمی، سبزوار، غبار ریزشی

 

مقدمه 

برای اندازه‌گیری غبار ریزشی استفاده از رسوب‌گیر تیله‌ای (MDCO1)  از سال 1975 میلادی در دنیا و از سال 2010 میلادی در ایران در دستور کار قرار دارد. استفاده از این رسوب‌گیر برای جمع‌آوری غبار ریزشی به عوامل مختلفی نظیر اندازه و شکل تیله‌ها ، سرعت باد و اندازه ذرات وابسته است (Gossen and Offer, 2000).

برای اولین بار در ایران نتایج استفاده از رسوب‌گیر تیله‌ای توسط عظیم زاده و همکاران (1389) در شهر یزد ارائه شد و بعد از آن نتایج استفاده از رسوب‌گیر تیله‌ای حداقل در هفت شهر مختلف ایران از جمله بهبهان توسط  اکبری و همکاران (1391)، در شهر ایلام توسط صدریان و همکاران (1392)، در شهر کرمان توسط جعفری و خادمی (1393)، در شهر اهواز توسط کریمیان و همکاران (1395)، در شهر قم توسط ترنج زر و همکاران (1396) و در شهر تهران توسط ارسلانی و همکاران (1399)  مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. در این تحلیل‌ها تمرکز اصلی تحقیقات بیشتر بر حجم گرد و غبار ریزشی جمع‌آوری شده در دوره‌های زمانی مختلف و مکان‌های مختلف در شهرهای منتخب می‌باشد و کمتر به خصوصیات ژئوشیمیایی و تاثیر عناصر آلاینده در گرد و غبار پرداخته شده است.  

شهر سبزوار از سالیان دور در معرض گرد و غبار است. ایستگاه حارث‌آباد در هشت کیلومتری جنوب شهر سبزوار به‌عنوان یکی از اولین ایستگاه‌های تحقیقات جنگلی و تثبیت شن‌های روان کشور در دهه 1340 برای مدیریت و کنترل گرد و غبار احداث و بهره‌برداری شد. بررسی باد حاصل از تحلیل گلبادهای ایستگاه سینوپتیک سبزوار (امینی، 1394) نشان می‌دهد در یک دوره طولانی آماری بادهای شرقی و شمال شرقی در تمام چهارفصل بیشترین فراوانی را داشته و در تابستان و بهار سال 1390 که طرح در آن انجام شده بادهای با جهت 80 تا 90 درجه بیشترین تعداد روزهای باد غالب را تشکیل می‌دهند درحالی‌که در پاییز و زمستان از تعداد روزهای بادهای غالب کاسته شده است.

هدف از این تحقیق تعیین حجم غبار ریزشی شهر سبزوار در فصول مختلف و تشخیص آلودگی عناصر مختلف آلاینده موجود در غبار ریزشی و تعیین گستره و ضریب آلودگی این عناصر می‌باشد.

 

 

روش  مطالعه

برای بررسی کمی و کیفی غبار ریزشی شهر سبزوار، مراحل انجام کار در بخش­های مجزا به شرح زیر می­باشند:

1-       در مرحله اول برای آماده­سازی نمونه­گیر از یک ظرف پلاستیکی استفاده شد و روی آن یک روکش آلومینیومی کشیده شد، بر روی روکش آلومینیومی دو ردیف تیله قرار گرفت و در روی تیله­ها یک توری سیمی (فنس مرغی) برای محافظت تیله­ها از عملکرد مخرب احتمالی پرندگان یا گربه‌ها تعبیه گرفته شد (شکل 1). در مرحله بعد، جمع­آوری نمونه‌ها (شکل 2) و وزن کردن غبار بارشی به‌مدت یک سال و در پایان هر فصل (31 خرداد و شهریور و 30 آذر و اسفند) با ترازوی دقت 001/0 گرم انجام گرفت.

 

DSC05197 

شکل 1. آماده­سازی رسوب­گیر تیله­ای برای نمونه­برداری از غبار ریزشی

IMG_1918 

شکل 2. غبار ریزشی جمع شده در پایان یک دوره نمونه­برداری پس از تخلیه تیله­ها از ظروف پلاستیکی

 

2- در مرحله دوم نصب رسوب­گیر تیله­ای در 16 نقطه از شهر سبزوار بر مبنای شاخص­ها و استانداردهای مورد نظر انجام گرفت. توضیح اینکه آرایش ایستگاه‌ها در یک حلقه داخلی و خارجی فرضی براساس هشت جهت جغرافیایی اصلی توجه شد (شکل3).

 

Sampling 

شکل 3. آرایش ایستگاه­های شانزده­گانه در شهر سبزوار

        در انتخاب ایستگاه­ها علاوه بر جهت­های جغرافیایی، مکان­های دولتی و غیردولتی مطمئن که کمترین احتمال جا­بجایی رسوب­گیر را در طی دوره نمونه­برداری داشتند، انتخاب شد.

3- اندازه­گیری اکسیدهای اصلی، عناصر فرعی ریزگردها با استفاده از روش جذب اتمی و طیف‌سنجی پلاسمای جفت‌شده القایی 2در آزمایشگاه­های شرکت ملی مس و زرآزما

4- تعیین میزان آستانه بیماری­زایی گرد و غبار با توجه به حجم و ترکیب عناصر مضر موجود در ریزگردهای شهر سبزوار و تعیین گستره و ضریب آلودگی و شناسایی مناطق بحرانی

5- ترسیم نقشه­های مورد نیاز و جمع‌بندی نهایی

 

بحث

پس از تجزیه و تحلیل داده‌ها و رسم نقشه‌های مورد نیاز نتایج مشخص زیر به دست آمد :

 

توزیع مکانی ریزگردها

توزیع مکانی ریزگردها در فصول مختلف با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS انجام گرفت و مشخص شد تراکم ریزگردها در تمامی فصول در بخش جنوب­شرقی شهر سبزوار (خیابان جهاد کشاورزی) بیشتر است (شکل‌های 4 تا 7). الگوهای توزیع بهار و تابستان بسیار شبیه یکدیگر هستند، با این تفاوت که میزان غبار ریزشی در بهار نسبت به تابستان بیشتر می­باشد.

bahar 

شکل 4.  تجمع و پراکنش ریزگردها در فصل بهار سال 1390

tabestan 

شکل 5.  تجمع و پراکنش ریزگردها در فصل تابستان سال 1390

 

paiz 

شکل 6.  تجمع و پراکنش ریزگردها در فصل پاییز سال 1390

zemestan 

شکل 7. تجمع و پراکنش ریزگردها در فصل زمستان سال 1390

 

توزیع اکسیدهای اصلی در ریزگردهای شهری سبزوار

        برای بررسی ژئوشیمیایی ریزگردهای شهر سبزوار، تعداد 13 نمونه از اکسیدهای اصلی در ایستگاه­های منتخب مورد آنالیز قرار گرفتند (جدول1). نتایج به‌دست آمده نشان دادند که میزان SiO2 از 54/44 درصد تا 3/52 درصد با میانگین 03/49 درصد، میزان Al2O3 از 34/10 درصد تا 21/13 درصد با میانگین 67/11 درصد، میزان Fe2O3 از 13/5 درصد تا 10/10 درصد با میانگین 63/7 درصد، میزان CaO از 82/10 درصد تا 97/14 درصد با میانگین 59/12 درصد، میزان TiO2 از 38/0 درصد تا 88/0 درصد با میانگین 71/0 درصد، میزان P2O5 از 17/0 درصد تا 29/0 درصد با میانگین 22/0 رصد، میزان MgO از 33/6 درصد تا 74/8 درصد با میانگین 82/7 درصد و میزان K2O از 77/1 درصد تا درصد با میانگین 57/1 درصد در نوسان می‌باشند.

 

جدول 1. آنالیز اکسیدهای اصلی در ایستگاه­های منتخب نمونه­برداری در فصل‌های مختلف

MEASURING UNIT

%

%

%

%

%

%

%

%

%

SAMPLE NO.

SAMPLE NAME

Al2O3

K2O

MgO

SO3

P2O5

SiO2

TiO2

CaO

Fe2O3

1

M 7 B

12.61

1.83

7.46

0.55

0.29

49.88

0.81

14.97

9.25

2

M 2 Z

10.59

1.67

7.92

1.45

0.22

45.61

0.88

13.93

8.24

3

C 11 P

12.53

1.79

8.70

0.68

0.25

52.37

0.82

12.70

8.93

4

M 5 Z

13.01

1.71

8.69

1.00

0.28

49.99

0.82

12.29

9.37

5

C 13 Z

12.10

1.67

8.60

1.08

0.30

48.52

0.75

12.39

10.10

6

M 3 B

13.21

1.79

7.73

0.58

0.28

51.22

0.81

13.31

8.78

7

C 11 B

12.13

1.85

7.98

0.55

0.25

50.03

0.85

13.70

8.63

8

M 8 Z

11.20

1.12

8.23

0.48

0.17

44.54

0.66

10.82

6.14

9

C 11 T

10.46

1.26

6.33

0.50

0.16

47.04

0.65

11.56

5.13

10

C 12 B

11.14

1.27

6.70

0.18

0.17

45.33

0.70

12.03

5.47

11

C 11 Z

11.09

1.30

8.74

0.40

0.17

52.40

0.64

11.90

6.55

12

C 15 T

10.34

1.42

6.95

1.66

0.19

49.44

0.38

11.85

5.87

13

M 7 Z

11.34

1.77

7.59

1.20

0.20

51.05

0.42

12.20

6.77

میانگین

11.67

1.57

7.82

0.79

0.22

49.03

0.71

12.59

7.63

 

تجزیه و تحلیل ­ عناصر آلاینده در ریزگردهای سبزوار 

     تعداد 22 نمونه از کل نمونه ریزگردهای مورد مطالعه برای تشخیص عناصر فرعی مختلف با هدف بررسی آلاینده­های جوی پهنه مورد مطالعه انتخاب شدند تا با استفاده از نتایج به دست آمده بتوان تجزیه و تحلیل­های لازم زیست­محیطی را انجام داد. در این راستا غلظت عناصر آلوده‌کننده محیط شامل سرب - مس و آرسنیک – نیکل و کادمیوم و کروم در سه الگوی مشخص A و B و C طبقه­بندی شد (امینی، 1394). فلزات سنگین در بافت­های چربی و اعضای بدن تجمع می­یابند و می­توانند بر دستگاه عصبی مرکزی اثر بگذارند یا عاملی برای دیگر بیماری­ها باشند. از اثرات شایع مسمومیت با فلزات سنگین، اثر بر مغز و اختلال رشد در کودکان می­باشند.

 

الگوی A

        این الگو برای پراکنش عنصر سمی و آلاینده سرب مورد استفاده قرار گرفت و پس از رسم نقشه­های هم­سرب شهر مشخص شد، تراکم توزیع سرب در بخش­های شرقی و جنوب­شرقی شهر سبزوار بیشتر است. همچنین مشخص شد، تراکم سرب در ماه­های پاییز و زمستان از ماه‌های دیگر بالاتر است (شکل‌های 8 و 9).  

img0 

شکل 8.  پراکندگی میزان سرب برحسب (ppm) در غبار ریزشی شهر سبزوار در فصل‌های مختلف سال

G:\ریزگردها - سبزوار\مرادیان\گلاکونیت\2\Pb.jpg 

شکل 9 .  توزیع مکانی سرب در غبار ریزشی شهر سبزوار

 

     پراکندگی سرب در بخش شرقی و جنوب­شرقی شهر سبزوار بی­ارتباط با تردد وسایل نقلیه سنگین و سبک و قرا­رگیری ترمینال مسافری شهر سبزوار در این نواحی نمی­باشد.

 

الگوی B

        این الگو برای توزیع فلزات سنگین مس و آرسنیک در شهر سبزوار قابل ارائه می­باشد. بدین‌صورت که در هر دو مورد، تراکم و توزیع این فلزات سنگین در بخش­های شمال­شرقی شهر از بقیه مناطق بیشتر می‌باشد (شکل‌های 11و 13). علاوه بر این مورد توزیع مس در فصل‌های پاییز و زمستان در مقایسه با فصل‌های دیگر بیشتر است، درحالی‌که آرسنیک در فصل پاییز بیشترین فراوانی را نسبت به فصل‌های دیگر نشان می­دهد (شکل‌های 10 و 12).

 

img0 

شکل 10 .  پراکندگی میزان مس برحسب (ppm) در غبار ریزشی شهر سبزوار در فصل‌های مختلف سال

 

G:\ریزگردها - سبزوار\مرادیان\گلاکونیت\1\cu.jpg 

شکل 11 .  توزیع مکانی مس در غبار ریزشی شهر سبزوار

img0 

        شکل 12.  پراکندگی میزان آرسنیک برحسب (ppm) در غبار ریزشی شهر سبزوار در فصل‌های مختلف سال

 

G:\ریزگردها - سبزوار\مرادیان\گلاکونیت\1\As.jpg 

شکل 13 .  توزیع مکانی آرسنیک در غبار ریزشی شهر سبزوار

الگوی C

        این الگو در مورد عناصر و فلزات سنگین نیکل، کادمیوم و کروم در شهر سبزوار قابل مشاهده است. بر اساس این الگو تمرکز این فلزات سنگین در کمربند شمالی شهر، بالا و قابل توجه می­باشد. بالا بودن میزان پراکنش این عناصر در غبار ریزشی شهر را می­توان به گسترش نهشته­های افیولیتی کمربند شمال سبزوار نسبت داد. در برخی پهنه‌های این گستره معدن کرومیت برای استخراج کروم نیز وجود دارد و نیکل و کادمیوم هم در مجموعه­های افیولیتی پراکندگی بالایی دارند. بنابراین غبار حاصل از این پهنه‌ها می­تواند به‌راحتی به بخش شمالی شهر سبزوار انتقال یابد.

        توزیع فصلی این عناصر بر مبنای نمودار جعبه‌ای (شکل‌های 14، 16 و18) نشان می­دهد، میزان نیکل و کادمیوم در فصل پاییز نسبت به فصل‌های دیگر به‌صورت قابل ملاحظه­ای بالاتر است. این در حالی است که پراکندگی کروم در فصل­های مختلف با یکدیگر تفاوت زیادی ندارند و بیشترین میزان پراکندگی ثبت شده مربوط به فصل تابستان می­باشد.

 

img0 

شکل 14 . پراکندگی میزان نیکل برحسب (ppm)  در غبار ریزشی شهر سبزوار در فصل‌های مختلف سال

 

G:\ریزگردها - سبزوار\مرادیان\گلاکونیت\2\Ni.jpg 

شکل 15.  توزیع مکانی نیکل در غبار ریزشی شهر سبزوار

 

img0 

شکل 16 . پراکندگی میزان کادمیوم برحسب (ppm) در غبار ریزشی شهر سبزوار در فصول مختلف سال

G:\ریزگردها - سبزوار\مرادیان\گلاکونیت\1\Cd.jpg 

شکل 17.  توزیع مکانی کادمیوم در غبار ریزشی شهر سبزوار

 

img0 

شکل 18.  پراکندگی میزان کروم برحسب (ppm)  در غبار ریزشی شهر سبزوار در فصول مختلف سال

G:\ریزگردها - سبزوار\مرادیان\گلاکونیت\1\Cr.jpg 

شکل 19.  توزیع مکانی کروم در غبار ریزشی شهر سبزوار

 

محاسبه شاخص­های زمین­شیمیایی 

        در گذشته برای تفسيرهاي زيست­محيطي تعيين عيار زمينه زمين­شيميايي طبيعي، از غلظت ميانگين عناصر مختلف در پوسته زمين (كلارك) استفاده مي­شد، اما به دليل تغييرات زياد غلظت عناصر در سنگ­هاي تشکیل‌دهنده پوسته زمين، اين غلظت­ها بايد با احتياط و همراه با در ­نظر ­داشتن عوامل زمين­شناختي طبيعي منطقه در پژوهش­های زمين­شيمي زيست­محيطي استفاده شوند. تغييرات زمين‌شناختي هر پهنه، به نوسان زياد غلظت عناصر در رسوبات و ساير مواد هوازده سطحي منجر مي­شوند. علاوه بر اين تفاوت­هاي شيميايي در بين گونه­هاي گياهي و جانوري، بيانگر رشد و تغذيه آنها در پهنه‌های با  سازندهای زمين­شناسي متفاوت مي­باشند.

        در مطالعات ژئوشیمیایی، شاخص­های مختلفی برای پایش و ارزیابی میزان آلودگی ریزگردها وجود دارد که در این تحقیق از دو شاخص عمده ضریب زمین­انباشت3 و ضریب آلودگی4 استفاده می­شود.

ضریب زمین­انباشت

        ضریب زمین­انباشت اولین­ بار توسط مولر (Muller, 1969) برای تعیین و توصیف آلودگی فلز در رسوبات ارائه و سپس توسط پژوهشگران دیگر، تصحیحانی روی آن اعمال شد. این ضریب از رابطه زیر محاسبه می­شود:

 

رابطه ( 1 ) :

   در این رابطه (Cn) غلظت عنصر تجزیه­ شده (n) در نمونه­های مورد مطالعه و (Bn) غلظت زمینه زمین­شیمیایی عنصر n است. مولر از ترکیب شیل میانگین به‌عنوان زمینه زمین­شیمیایی استفاده کرده است. ضریب 5/1 نیز برای به ­حداقل­ رساندن تاثیر احتمالی غلظت فلز در ترکیب زمینه زمین­شیمیایی (به‌عبارت‌دیگر برای بهنجار کردن غلظت­ها در نمونه­های آلوده، نسبت به غلظت­ها در ترکیب شیل میانگین) که ناشی از تغییرات سنگ­شناختی در رسوبات می­باشد و نیز حذف اثرات انسان­زاد بسیار کوچک استفاده می­شود. مولر، درجه آلودگی عناصر آلاینده را بر اساس افزایش مقدار عددی ضریب زمین­انباشت به هفت رده تقسیم­بندی کرد (جدول2).

 

جدول 2.  رده­بندی مولر بر مبنای مقدار ضریب زمین­انباشت (Igeo) در غبار ریزشی سبزوار

رده

گستره

وضعیت آلودگی

عناصر در منطقه مورد مطالعه

0

Igeo ≤ 0

عملا غیر­آلوده

P – Cu – As

1

0 < Igeo<1

غیر­آلوده تا آلودگی متوسط

pb

2

1 < Igeo<2

آلودگی متوسط

Ni - Cr

3

2 < Igeo≤3

آلودگی متوسط تا شدید

Cd

4

3< Igeo<4

آلودگی شدید

Cd-  Zn

5

4< Igeo>5

آلودگی شدید تا بی­نهایت آلوده

---

6

Igeo ≥5

بی­نهایت آلوده

---

 

 

  ضریب آلودگی

     Hakanson (1980) بر اساس غلظت هشت آلاینده شامل هفت عنصر بالقوه­ سمی As، Zn، Pb، Hg، Cr، Cu، Cd و آلاینده آلی PCB، برای هر آلاینده یک ضریب آلودگی را ارائه کرد. در محاسبه این ضریب‌ها لازم است از غلظت آلاینده موردنظر در حداقل پنج نمونه رسوب سطحی میانگین آن محاسبه شود. ضریب آلودگی هاکنسون از رابطه زیر به دست می­آید:

 

رابطه ( 2 ) :

در این رابطه (Cn) غلظت عنصر تجزیه ­شده (n) در نمونه­های رسوب و (mean Bn) میانگین غلظت زمینه زمین­شیمیایی عنصر n است. منظور از one S.D، مجموع انحراف ­معیار و میانگین می­باشد.

     بر طبق نظر (Esen. et al., 2010) می­توان ضریب آلودگی را به‌صورت زیر محاسبه کرد:

 

که Cs غلظت عنصر موردنظر در رسوب و Cb غلظت طبیعی همان عنصر است. ضریب آلودگی، غنی­شدگی فلز در رسوب را نشان می­دهد. با استفاده از ضریب آلودگی می­توان نمودار­های افزودگی-کاهیدگی را رسم و وضعیت غنی­شدگی فلزات در نمونه­های رسوب را مشخص کرد.

        بر اساس طبقه‌بندی (Hakanson,1980) برای Cf چهار گروه یا رده تعیین شد که گستره ضریب آلودگی عناصر در غبار ریزشی شهر سبزوار در جدول 3 ارائه شده­ است.

 

جدول 3. ضریب آلودگی در غبار ریزشی شهر سبزوار

مقدار

ضریب آلودگی ریزگردها

عناصر در منطقه مطالعه

Cf <1

ضریب آلودگی پایین

Cu- As

1 ≤ Cf < 3

ضریب آلودگی متوسط

Pb- Cu

3 ≤Cf < 6

ضریب آلودگی قابل توجه

Ni- Cr-Cd

Cf ≥ 6

ضریب آلودگی بسیار بالا

Zn

 

جلیلیان (1396) در بررسی ریزگردها و غبار شهر اهواز معتقد است فلزات و شبه فلزاتی که چگالی بالای چهار دارند به‌طور مستقیم در کاهش کیفیت ه.ا و مشکلات زیست‌محیطی موثرند و غلظت آنها تابع منشا ریزگردها و عوامل غیرطبیعی است. به عقیده محمودی و خادمی (1393) نرخ بالای فرونشست فلزات سنگین در غبار شهر اصفهان در دوره زمانی آبان – آذر به دلیل استفاده از وسایل گرمایشی و وقوع پدیده وارونگی دمایی است. ارسلانی وهمکارن (1399) در شهر تهران و Adewale et al., 2020)) در شهر موسوگوبو واقع در جنوب غربی نیجریه نیز بالا بودن نرخ فرونشست فلزات سنگین غبار ریزشی در فصل زمستان نسبت به بهار را به این عوامل نسبت دادند. این مورد را می‌توان دلیلی برای افزایش غلظت مس، آرسنیک، نیکل و کروم در غبار ریزشی فصل پاییز شهر سبزوار و افزایش میزان سرب و کروم در غبار ریزشی پاییز و زمستان این شهر دانست. از سوی دیگر بالا بودن غلظت سرب در غبار حیات مدرسه ابد طلب در مجاورت بازار سید اسماعیل تهران نسبت به سایر مدارس منتخب ( مولایی و اسماعیلی ساری، 1399) به بار ترافیکی بالا و تراکم جمعیت نسبت داده شده و با نتایج تحقیقات جعفری و خادمی (1393) در شهر کرمان که پراکنش بالای سرب، روی و مس را در غبار ریزشی شهر کرمان را منطبق بر منابع صنعتی و ترافیکی دانسته همخوانی داشته است.

از سوی دیگر نتایج تحقیقات (Trojnowska and Swietlik, 2020) نیز نشان می‌دهد بالا بودن میزان ضریب زمین انباشت سرب و روی و مس در غبار خیابانی شهر رادم در مرکز لهستان مرتبط با فعالیت ترافیکی هستند و برای شهر سبزوار هم پراکنش بالای سرب در غبار ریزشی گستره ترمینال مسافربری سبزوار و ورودی جاده تهران – سبزوار با بارترافیکی بالا  نشان‌دهنده منشا انسانی سرب می‌باشد. عبداللهی و همکاران (1395) ضمن اشاره به بیشتر بودن میانگین غلظت سرب در غبار ریزشی شهر یزد و بهبهان، مواد افزودنی به سوخت خودروها را اصلی‌ترین عامل افزایش غلظت سرب در ایستگاه‌های پر ترافیک شهری زاهدان دانسته‌اند.  در خصوص انطباق تراکم نیکل، کادمیوم و کروم با نوار افیولیتی شمال شهر سبزوار بهروش و همکاران (1395) هم در بررسی آلودگی فلزات سنگین در غبار ترافیکی شهر مشهد معتقدند کروم در گرد و غبارهای ترافیکی نقش مهمی نداشته و به نظر می‌رسد نیکل و کروم بیشتر از منشا طبیعی و سرب و روی عمدتا از منشا انسانی حاصل شده است که با نتایج تحقیق صورت گرفته در غبار خیابانی شهر سبزوار مطابقت دارد. در دهه گذشته با وجود اندازه‌گیری مستمر ویژگی‌های ژئوشیمیایی و غلظت فلزات سنگین موجود در غبار ریزشی بیش از ده شهر مهم ایران در زمان‌ها و مکان‌های متفاوت، جدی‌تر شدن بحران زیست‌محیطی ریزگردها، ضرورت مطالعات و تحقیقات بیشتر را به‌صورت تطبیقی اجتناب‌ناپذیر ساخته است.

 

 

  نتیجه‌گیری

پس از تجزیه و تحلیل داده­های به‌دست‌آمده از ایستگاه­های شانزده­گانه غبار ریزشی در شهر سبزوار در طی فصل‌های مختلف سال 1390، نتایج مشخص زیر را می­توان مطرح کرد:

-       در مقام مقایسه بیشترین حجم غبار ریزشی مربوط به فصل بهار و کمترین حجم غبار ریزشی مربوط به فصل پاییز است.

-       ایستگاه نمونه‌برداری خیابان جهاد کشاورزی در جنوب شرقی سبزوار، در تمامی چهار فصل نمونه­برداری بیشترین حجم غبار دریافتی را دارد.

-       تجمع بیشتر غبار ریزشی در بخش­های جنوب شرقی و شرقی شهر سبزوار با نتایج گلبادهای نوزده­ساله (سال‌های 1370 تا 1388) شهر کاملا منطبق است.

-       از نظر ژئوشیمیایی در فصول پاییز و زمستان میزان آلایندگی فلزات سنگین غبار ریزشی شهر سبزوار نسبت به فصول دیگر بیشتر می­باشد.

-       آلودگی عناصر کادمیوم و روی با قرار گرفتن در گستره آلودگی شدید و ضریب آلودگی بسیار بالا و قابل توجه در غبار ریزشی شهر سبزوار در درجه اول اهمیت قرار دارند.

-       عناصر کروم و نیکل با قرار گرفتن در پهنه آلودگی متوسط و ضریب آلودگی قابل توجه در درجه بعدی اهمیت هستند.

-       نیکل می­تواند موجب ناراحتی­های پوستی و سرطان‌‌‌های تنفسی شده و کرم شش ظرفیتی ریزگردهای سبزوار می­تواند برای چشم، پوست و همچنین بافت­های مخاطی مضر باشد. 

-       آلودگی عناصر سنگینی مانند مس، سرب و آرسنیک در شرایط فعلی در ریزگردهای شهر سبزوار بحرانی و نگران‌کننده نیست.

 

سپاسگزاری

این مقاله بر اساس نتایج طرح تحقیقاتی داخلی شماره 20817/71/92  دانشگاه گلستان انجام شده و بدین‌وسیله از حمایت دانشگاه گلستان به‌خصوص معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه برای در اختیار قرار دادن منابع مالی تحقیقاتی تشکر و قدردانی می‌شود.

 

منابع

- ارسلانی، ف.، علیجانی ، ب.ف.، اکبری، م. و محمدخان، ش.، 1399. بررسی عناصر سنگین ( Pb، Ni، Cu، Cr، Cd ) موجود در غبار ریزشی شهر تهران، پژوهش‌های دانش زمین، سال 11، شماره 44 ، 15- 36.

- اکبری، ع.، عظیم زاده، ح.ر.، اختصاصی، م.ر. و برهان دیانی، س.، 1391. اندازه­گیری نرخ غبار ریزشی بر شهر بهبهان (مطالعه موردی : بهار 1391). اولین همایش ملی حفاظت و برنامه‌ریزی محیط‌زیست.

- امینی، آ، .1394.  اندازه‌گیری غبار ریزشی شهر سبزوار با استفاده از تله رسوب‌گیر MDCO و بررسی ویژگی‌های رسوب‌شناسی و ژئوشیمیایی رسوبات، طرح تحقیقاتی شماره 20817/71/92  دانشگاه گلستان. 114.   

- بهروش، ف.، محمودی قرایی. م.ح.، قاسم­زاده، ف. و عوض­مقدم، س.، 1394. بررسی آلودگی فلزات سنگین و در غبارهای ترافیکی شهر مشهد و تعیین منشاء آن با استفاده از روش استخراج ترکیبی، مجله علوم زمین، 24، 95، 141 - 150.

- ترنج زر،ح.، مددی، م. ح. و حیدرزاده، م.، 1396. اندازه‌گیری ریزگردها و غبار ریزشی با استفاده از تله رسوب‌گیر در دوره سه ماهه( مطالعه موردی شهر قم ). چهارمین کنفرانس بین‌المللی برنامه‌ریزی و مدیریت. 2 و 3 خرداد 1396.

- جعفری، ف. و خادمی، ح.، 1393. ارزیابی نرخ فرونشست غبار اتمسفری در نقاط مختلف شهر کرمان. فصلنامه علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 70 ، 207 – 216.

- جلیلیان، ع. ح.، 1396 . رسوب‌شناسی و زمین‌شناسی رسوبی ریزگردها در کلان شهر اهواز، فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 11، 41، 79- 93.

- صدریان، م. ر.، محمدخان، ش.، مشهدی، ن.، دشتکیان، ک. و علوی پناه، س. ک.، 1392. پهنه‌بندی غبار ریزشی شهر ایلام، سومین همایش ملی فرسایش بادی و طوفان گرد و غبار، 25 تا 26 دی ماه 1392.

- عبداللهی، س .، عظیم زاده، ح .، مصلح آرانی، ا. و اخنصاصی، م، ر.، 1395. بررسی غلظت سرب در غبار ریزشی شهر زاهدان، مقالات پنجمین همایش سراسری محیط‌زیست، انرژی و پدافند زیستی.

- عظیم زاده، ح.ر.، منتظرقائم، م.، ترابی میرزایی، ف. و تجملیان، م.، 1389. اندازه‌گیری غبار غبارریزشی شهر یزد  با استفاده از تله رسوب‌گیر  MDCO در دوره سه ماهه تابستان 1389. مقالات دومین همایش فرسایش بادی و طوفان‌های گرد و غبار، دانشگاه یزد.

-کریمیان، ب .، لندی، ا.، حجتی، س. و واحدیان، ج.، 1395. بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و کانی‌شناسی گردو غبار در شهر اهواز، فصلنامه تحقیقات آب و خاک ایران، 1 : 159- 173.

- محمودی، ز. و خادمی، ح.، 1393. غلظت برخی فلزات سنگین و گرد و غبار اتمسفری اصفهان و برخی شهرهای مجاور، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 67، 243 تا 255.

- مولایی، ز. و اسماعیلی ساری، ع .، 1399. ارزیابی ریسک اکولوژیک آلاینده‌های سرب و کادمیوم در گرد و غبار حیات مدارس مناطق منتخب شهر تهران ، علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 22، 7، 405 تا 413.

 - Adewale, M. T., Johnson, O.M., Adewole, M.G. and Fataji,O., 2020. Pollution and health risk assessment of road dust from Osogbo metropolis, Osun state, Southwestern Nigeria. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 26; 5, 1254-1269.

- Esen, E., Kucuksezgin, F. and Uluturhan, E., 2010. Assessment of trace metal pollution in surface sediments of Nemrut Bay, Aegean Sea. Environmental Monitoring and Assessment, 160, 257–266.

- Gossen, D. and Offer, Z., 2000. Wind tunnel and field Calibration of six eolian dust samplers, Eolian Environment. 34: 1043-1057. .

- Hakanson, L., 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach. Water Res, 14:975–1001.

-Muller, G., 1969. Index of Geo-Accumulation in Sediments of the Rhine River. GeoJournal, 2, 108-118.

-Trojanowska, M. and Swietlik,R., 2020. Investigations of the chemical distribution of heavy metals in street dust and its impact on risk assessment for human health, case study of Radom

(Poland). Human and Ecological risk Assessment: An International Journal, 26:7, 1907-1926.

 

 

 

 

Analysis of geochemical features of sabzevar dust, using Marble Dust Collector (MDCO)

 

Amini, A1. and Shafiei Bafti. B2.

 1. Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, University of Golestan

 2. Associate Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman

 

Abstract

 

    Dust is one of the atmospheric phenomena that has adverse environmental effects and consequences. In order to study dusts in Sabzevar, samples were collected at the end of each season in 1390. In this research, sampling containers were installed in 16 locations on the roofs of houses and governmental offices based on the main and sub geographical directions and trapped samples in MDCO were measured by 0.0001 accuracy scale.

For geochemical studies due to the volume of dust collected and the importance of the samples, basic oxides and trace elements of fine dust were measured using atomic absorption and ICP methods. 

Results has shown that the maximum dust volume were collected in the spring while the concentration of most polluting elements is higher in autumn. 

In terms of pollution, Cadmium and Zinc are of primary importance in sabzevar due to their very high pollution coefficient. Chromium and Nickle are of secondary importance with being in the range of moderate pollution and significant pollution coefficient. In the current situation, the pollution of elements such as copper, lead and arsenic in the dust of Sabzevar is not critical and worrying.

 

Keywords: Heavy metal pollution, MDCO, Geochemistry, Sabzevar, Dusts.

 

 

 

 

[1]  Marble Dust Collector 

*  نویسنده مرتبط: a.amini@gu.ac.ir

[2]  (Inductively Coupled Plasma) ICP 

[3]  Geoaccumulation Index)Igeo)

[4]  Contamination factor) Cf )


The rights to this website are owned by the Raimag Press Management System.
Copyright © 2017-2024

Home| Login| About Rimag| Contact Us|
[فارسی] [العربية] [fa] [ar]