توزيع مكاني كادميوم در شاليزارهاي جنوب غربي اصفهان با استفاده از زمين آمار و GIS

Spatial Distribution of Cadmium in Paddy Soils Southwest of Isfahan Using Geostatistics and GIS

در اثر تخلیه و دفع كنترل نشده فاضلاب‌های صنعتی و شهری، كاربرد غیراصولی كودهای شیمیایی و لجن فاضلاب، خاك های شالیزاری منطقه لنجان واقع در استان اصفهان بطور گسترده در معرض آلودگی قرار دارند. از آنجائیكه درباره وضعیت پراكنش كادمیوم در شالیزارهای این منطقه اطلاعات دقیقی وجود ندارد، این تحقیق با هدف بررسی تغییرات مكانی كادمیوم كه به عنوان یكی از فلزات سمی ‌مطرح است، انجام گردید. بدین منظور، تعداد 90 نمونه خاك سطحی (20-0 سانتی‌متر) از منطقه مورد مطالعه جمع آوری گردید. برخی از خصوصیات فیزیكی و شیمیایی خاك مانند pH، هدایت الكتریكی، كربنات كلسیم معادل، بافت خاك، ماده آلی و ظرفیت تبادل كاتیونی در نمونه ها اندازه گیری شد. مقدار كادمیوم كل و قابل‌جذب در نمونه‌ها نیز با استفاده از دستگاه جذب اتمی ‌تعیین گردید. ضمناً تخمین مكانی داده‌ها از طریق روش های درون یابی كریجینگ معمولی و كریجینگ بلوكی و با استفاده از GIS صورت گرفت. میانگین غلظت كادمیوم كل و قابل‌جذب در منطقه مطالعاتی به‌ترتیب 747/1 و 073/0 میلی گرم بر كیلوگرم بدست آمد كه بالاتر از حدود استاندارد تعریف شده است و در كلاس آلودگی زیاد قرار دارد. نتایج آنالیزهای زمین‎آماری نشان داد كه بهترین مدل تغییرنما برای داده های غلظت كادمیوم كل و قابل‌جذب، بترتیب نمایی و كروی بودند. بیشترین دامنه تاثیر برای كادمیوم كل و قابل جذب به ترتیب 1011 و 1050 متر و نسبت همبستگی در این دامنه برای هر دو ضعیف بود. ارزیابی پارامترهای ضریب همبستگی، MEE و RMSE نشان داد كه هر دو روش كریجینگ در تخمین داده ها نسبت به داده های واقعی به‎نحو مطلوبی عمل نموده اند. همچنین بر اساس نتایج این مطالعه، فعالیت‌های انسانی از قبیل ورود فاضلاب‌های صنعتی و شهری به منابع آب‌رسانی و كاربرد بیش از اندازه كودها در افزایش غلظت كادمیوم در منطقه مطالعاتی تاثیر بسزایی داشته است.

The paddy soils in Lenjan area exposed to pollution owing to uncontrolled discharge of sewage sludge, wastewater and unessential fertilizers. Little information exists on Cadmium (Cd) distribution in paddy soils of Isfahan Province, this study was therefore investigated the spatial variability of cadmium which is considered as the most toxic metals. 90 soil samples (0-20 cm) were collected from study area. Soil properties such as pH, EC, calcium carbonate equivalent, soil texture, organic matter and cation exchange capacity were measured. The total and available Cd concentrations of soil samples analyzed by atomic absorption spectrophotometer. In addition, estimation of spatial data performed via kriging interpolation method (ordinary and blocky kriging) and by GIS. The total and available concentration of Cd in the study area were averagely 1.747 and 0.073 mgkg-1 respectively, which were much higher than the standard limit and classified in high pollution. Geostatistical analysis result was shown that exponential and spherical models for the total and available Cd concentration were best model, respectively. The most effective range of total and available Cd was 1011 and 1050 meter respectively and correlation ratio was weak in this range. Evaluation of correlation coefficient, MEE and RMSE parameters showed that both methods of kriging for data estimation in comparison with real data had acted in an appropriate manner. The result also showed that human activities such as industrial and urban wastewater entering to the water resources and application of excessive fertilizers had an impact on cadmium concentrations significantly.