تجزيه و تحليل تغييرات مكاني غلظت كل نيكل و مس در خاك هاي سطحي اطراف همدان به روش زمين آمار

Spatial variability of total Ni and Cu concentration in surface soils surrounding the Hamadan city using geostatistic technique

چكيده 1 در سال هاي اخير، به دليل تجمع عناصر سنگين در خاك، تشخيص نوع، منشا و پراكندگي اين عناصر از اهميت ويژه اي برخوردار است. از آنجايي كه در ارتباط با وضعيت پراكنش عناصر سنگين در خاك هاي استان همدان اطلاعاتي وجود نداشته، اين مطالعه با هدف بررسي تغييرات مكاني فلزات سنگين مس و نيكل در برخي از خاك هاي سطحي استان همدان صورت گرفت. تعداد 263 نمونه 0 سانتي متري از منطقه مطالعاتي به وسعت 1600 كيلومترمربع - مركب خاك سطحي از عمق 10 تعيين و كاربري محل نيز شناسايي و ثبت شد. GPS جمع آوري گرديد. موقعيت نقاط توسط دستگاه به منظور بررسي تاثير مواد مادري بر غلظت اين عناصر از مواد مادري نيز نمونه برداري صورت گرفت. پس از آماده سازي نمونه هاي خاك و سنگ، مقدار كل عناصر در نمونه ها با استفاده از دستگاه جذب اتمي تعيين گرديد. تغييرنماي همه جهته عناصر مورد مطالعه ترسيم، سپس الگوي مناسب بر آن ها برازش داده شد. در نهايت به وسيله روش كريجينگ نقشه پراكنش مكاني عناصر مورد مطالعه ترسيم گرديد. نتايج آناليزهاي زمين آماري نشان داد كه مدل كروي بهترين مدل برازش داده شده براي اين متغيرها مي باشد. براساس نقشه هاي پراكنش مس و نيكل، عامل موثر بر روند افزايشي اين عناصر، نوع مواد مادري است. آناليز سنگ هاي بستر در منطقه نيز نشان داد كه شيل هاي واقع در قسمت هاي جنوب شرقي و غرب منطقه، غلظت هاي زيادي از عناصر نيكل ( 5 ميلي گرم بر كيلوگرم) را در خود جاي داده اند. بنابراين با هواديدگي اين سنگ ها مس و نيكل به خاك اضافه شده است. علاوه بر اين غلظت مس در مناطق شهري بيش تر از ساير مناطق مي باشد. بنابراين علاوه بر ماده مادري عامل مهم ديگري كه توانسته غلظت مس را كنترل نمايد، نوع كاربري در منطقه مورد مطالعه است. توزيع فراواني فلزات اندازه گيري شده نشان مي دهد كه براساس حد استاندارد 1/ آلودگي انگلستان، نيكل بيش ترين آلودگي (حدود 63 درصد) را در منطقه دارد. در حالي كه مس با 5 درصد بيش تر از حد آلودگي انگلستان، بعد از نيكل قرار دارد. واژه هاي كليدي: تغييرات مكاني، عناصر سنگين، مواد مادري، تغييرنما، كريجينگ

Abstract1 Due to accumulation of heavy metals in soil, their recognition, origin and distribution have attracted considerable interest. No information is currently available on the distribution pattern of heavy metals concentration in soils of Hamadan province. The purpose of this research was to determine the spatial variability of Ni and Cu in soils of a selected area surrounding the city of Hamadan. A total of 263 composite surface soil samples (0-10 cm) were taken from an area of about 1600 km2 in Hamadan. The location of each sampling site and its land use were recorded using a GPS. Also, parent rock samples were collected to study the effect of parent material on the concentration of these elements. The total Ni and Cu were measured by atomic absorption spectrophotometer. The spatial variability of these variables was examined by variogram models and kriging. Geostatistical analysis of data showed that spherical model is the best model for describing the spatial variability of these elements. The major factor controlling the high concentrations of Ni and Cu in the area appears to be parent materials. Parent material analysis indicated that the concentration of Ni (97.5 mg kg-1) and Cu (75 mg kg-1) in shales was much higher than that in any other parent rocks. Therefore, these elements can enter the soils by weathering of the parent rocks. Also, the Cu concentration in urban soils is higher than that in other land uses. Therefore, the content of Cu in the soils studied seems to be mainly controlled by soil parent material and land use. Distribution of measured metal concentrations showed that the levels often exceed the guidelines established by the England. Ni had the greatest number of sites in excess of the England target value by 63%. Likewise, the concentration of Cu exceeded the England, guidelines in 1.5% of the study sites. Keywords: Spatial variability, Heavy metals, Parent materials, Variogram, Kriging