مطالعه آلودگي رسوبات جنوب شرق تهران به عناصر سمي با استفاده از روش تحليل مولفه‌هاي اصلي و تعيين شاخص آلودگي

Investigation of Contaminated Sediments by Toxic Elements Using Principal Component Analysis and Determination of Pollution Index in South East of Tehran

در اين پژوهش منطقه جنوب شرق تهران از ديدگاه زيست‌محيطي مورد بررسي قرار گرفته. بر همين اساس تعداد 31 نمونه رسوب آبراهه‌اي از عمق 10 تا 15 سانتيمتري منتهي‌اليه كف آبراهه‌ها برداشت‌و تحت تجزيه‌وتحليل طيف‌سنج نشري نوري به همراه پلاسماي جفتيده القايي قرار گرفت. عناصر سمي مورد مطالعه عبارتند از: نقره، آرسنيك، كادميوم، نيكل، مس، كروم، آنتيموان، سرب و روي. همچنين براي تعيين كاني‌شناسي، نمونه‌ها تحت تجزيه‌وتحليل تفريق اشعه ايكس قرار گرفتند. كاني‌هاي رسي موجود در نمونه‌هاي رسوب عبارتند از :كلينوكلر، ورميكوليت، ديكتيت، مونت‌موريلونيت، ايليت و كايولينيت. كاني‌هاي غيررسي نيز شامل كاني‌هاي كلسيت، كوارتز و دولوميت به عنوان كاني‌هاي اصلي و آلبيت و موسكويت به عنوان كاني‌هاي فرعي است. نتايج به‌دست آمده از انديس تجمع زمين مبين آنست كه رسوبات منطقه، بي‌نهايت آلوده نسبت به عناصر آنتيموان و نقره، شديداً آلوده نسبت به عناصر آرسنيك، كادميوم، روي و مس، بي‌نهايت تا شديداً آلوده نسبت به عنصر سرب، آلودگي شديد تا متوسط نسبت به عنصر كروم و غير‌آلوده تا كمي آلوده نسبت به عنصر نيكل هستند. اعمال روش تحليل مولفه‌هاي اصلي بر داده‌ها موجب شد تا تعداد 9 مولفه اصلي براي داده‌ها تعيين شود، كه 3 مولفه اول با بيش از 70% تغييرپذيري، جامعه آماري را توجيه مي‌كنند. به نظر مي‌رسد مولفه اوّل (نقره، سرب، روي ومس) در ارتباط با معدن متروكه سرب و محتوي رس باشد. مولفه دوم (نيكل و آنتيموان) هم در ارتباط با محتوي ماده آلي و ظرفيت تبادل كاتيوني و مولفه سوم (ارسنيك و كروم) هم در مرتبط با كارخانه سيمان است.

In this study the environmental problems has been studied in south east of Tehran (Bibi Shahrbanou mount). 31 sediment samples were taken from 10-15 cm extremity of streams and were analyzed by ICP. Toxic elements studied include: Ag, As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb and Zn. The samples were also investigated for mineralogy using XRD. The clay mineral assemblage encountered in the analyzed samples is composed of kaolinite, illite, montmorillonite, dictite, vermiculite, clinochlore. The nonclay minerals are composed mainly of quartz, calcite and dolomite as major minerals with alebite and muscovite as minor minerals. According to the index of geoaccumulation, the sediments of the study area are considered to be extremely polluted with respect to Sb and Ag, strongly polluted with respect to As, Cd, Zn and Cu, extremely to strongly polluted with respect to Pb, moderately to strongly polluted with respect to Cr, unpolluted to moderately polluted with respect to Ni. Except of As and Cr all the toxic elements are positively correlated with the determined physicochemical parameter such as pH, clay content, organic matter content, and carbonate content. Applied principal components analysis on the data makes nine principal components for the data set, the first three components of over 70 percent of the population variability to explain. The first component including Ag, Pb, Zn and Cu. Seems to be the first component in combination with abandoned lead mine and clay content. The second one including Ni and Sb, seems to be affected by organic matter and cation exchange capacity while the third including As and Cr is affected by cement factory. The results of cluster analysis are also fully consistent with the results of principal component analysis.