تحليل عددي پراكنش آلودگي خاك به برخي عناصر سنگين منطقه انگوران زنجان

Numeral Analysis of Soil Pollution Distribution of Heavy Metals in Anguran Area, Zanjan

روند كنوني آلودگي خاك‌ها با فلزات سنگين در پژوهش‌هاي خاك‌شناختي اهميت خاصي دارد. مطالعه‌ حاضر با هدف شناخت الگوي پراكنش و شدت آلودگي در يك محدوده 10000 هكتاري در منطقه‌ انگوران در نزديكي شهر زنجان انجام شد. تعداد 315 نمونه‌ سطحي صفر تا 10 سانتي‌متري در قالب يك شبكه به ضلع 500 متر گرفته شده و پس از عصاره‌گيري با اسيد نيتريك غلظت سرب، روي، نيكل، كادميم، مس و هم‌چنين ويژگي‌هاي هدايت الكتريكي، واكنش خاك،كربن آلي و آهك در نمونه‌ها تعيين شد. خوشه‌بندي داده‌ها از طريق كمينه‌سازي يك تابع عضويت در قالب الگوريتم Fuzzy c-means with extragrades در نماي فازي 3/1 انجام شد. بر اساس توابع شاخص عملكرد فازي، آنتروپي نرماليزه شده و شاخص جداشدگي مناسب‌ترين خوشه‌بندي با تعداد هشت كلاس تعيين شد. بررسي مراكز كلاس‌ها و مقادير عضويت نشان داد كه به‌رغم تعداد كم متغيرها، الگوريتم به‌خوبي قادر به خوشه‌بندي داده‌ها بوده است. مقادير عضويت در هر كلاس، به روش زمين‌آمار واريوگرافي و سپس درون‌يابي شده و نقشه‌ پراكنش مكاني تهيه شد. اگر چه مقادير حدي در كلاس نامعمول قرار داشتند اما مراكز ساير كلاس‌ها نيز آلودگي بالايي نشان مي‌داد. كلاس‌هاي C، E، F و H با آلودگي بالا در مركز تا جنوب شرق و كلاس‌هاي A، B، D و G در شمال و غرب منطقه قرار داشتند. كلاس نامعمول در بخش بزرگي از منطقه پراكنده بود و عمدتاً با محل معدن و كارخانجات فرآوري انطباق داشت. نتايج اين مطالعه نشان داد كه رده‌بندي عددي آلودگي خاك با واقعيت انطباق مناسبي داشته و مي‌تواند مبناي عمليات پيش‌گيرانه و اصلاحي بعدي باشد.

Increasing soil pollution due to heavy metals is a major concern of present day soil research. This study conducted to know intensity and spatial pattern of soil heavy metals pollution in a 10,000 ha area of Anguran region near Zanjan. A number of 315 surface (0-10 cm) samples collected at nodes of a 500 meter equilateral grid. Beside HNO3-extracted Pb, Cu, Ni, Cd and Zn content, EC, pH, OC and CaCO3 of the samples were determined. To classify data in taxonomic space, a fuzzy c-means with extragrades clustering algorithm ran on the data using several fuzziness exponents (?). Plausible fuzzy clusters obtained at ?=1.3. To find eight as the optimal number of classes from a 2-10 assemblage, fuzziness validation functions F, H, and S were used. Scrutiny of class centroids and membership values revealed that though number of variables was not numerous, the algorithm clustered data sensitively. Spatial distribution of classes mapped through geostatistical analysis of membership values. Though extragrade class embraced extreme values, still all centroids of regular classes showed severe pollution. Most polluted classes C, E, F and H located at center to southeast, while A, B, D and G covered northern and western parts of the study area. Extragrade class widely spread in the area that confirmed interspersed outliers among all others. Major part of extragrade class lied across southeastern part of the area. Results of the study showed that numerical classification of soil pollution is rather realistic, thus provides a pragmatic approach to the problem.