پهنه‌بندي مقدار فلزات سنگين در خاك‌هاي سطحي اطراف كارخانه سيمان كردستان

زمينه و هدف: صنعت سيمان از مهم‌ترين كارخانه‌هاي توليدي و تاثيرگذار در شكوفايي اقتصادي كشور است. اين صنعت مي‌تواند باعث ورود فلزات سنگين به محيط ‌زيست شود. مطالعه حاضر با هدف بررسي و تعيين منبع‌ احتمالي فلزات سنگين شامل كروم، منگنز، آهن، كبالت، نيكل، مس، كادميوم، آرسنيك و روي در خاك‌هاي سطحي اطراف كارخانه سيمان كردستان به كمك زمين ‌آمار چند متغيره انجام شد. مواد و روش ها: به منظور رسيدن به هدف پژوهش، 88 نمونه خاك از اطراف كارخانه در شعاع‌هاي 500، 1000، 2000 و 3000 متري و از دو عمق 15-0 و cm 30-15 خاك سطحي انتخاب شد. سپس با استفاده از روش زمين آمار چند متغيره، به بررسي چگونگي توزيع فلزات سنگين و دليل پراكنش آن ها در منطقه مورد مطالعه پرداخته شد. يافته ها: بر اساس نتايج تحليل آماري داده‌هاي به‌دست آمده از آناليز خاك، سه مولفه اصلي با بيش از 90 درصد واريانس كل در بين فلزات سنگين مورد مطالعه آشكار گرديد. مدل‌هاي دايره‌اي، كروي، نمايي و گوسي به روش‌هاي كريجينگ ساده، كوكريجينگ معمولي، كوكريجينگ عام و ساده براي پهنه‌بندي پراكندگي مقدار فلزهاي مورد مطالعه در محيط نرم‌افزار ArcGIS 10.2به عنوان مدل هاي بهينه شناسايي شدند. صحت نقشه‌هاي تهيه شده با استفاده از روش‌هاي ميانگين انحراف خطا، خطاي قدر مطلق ميانگين و ضريب همبستگي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتيجه گيري: پهنه‌بندي مقدار فلزات سنگين نشان مي‌دهد كه ميانگين مقدار فلزهاي كادميوم، آرسنيك، سرب و مس در نمونه‌هاي خاك اطراف كارخانه بيش‌تر از ميانگين استاندارد جهاني است. هم‌چنين مي‌توان گفت كه ساختار زمين‌شناسي منطقه بيش‌ترين نقش را در آلودگي خاك دارد، با اين حال فعاليت‌هاي انساني و به‌ويژه كارخانه سيمان كردستان نيز در افزايش آلودگي ‌تاثير داشته است.

Background & objective: Cement manufacturing is the most important and influential industry in the economic prosperity of the country. However, this can be an entrance source for heavy metals to environment. The main objectives of the present study were to identify the spatial variability and main sources of heavy metals including Cr, Mn, Ni, Co, Cu, Cd, As and Zn in surface soils of the closed Kurdistan cement factory zone by conducting multivariate geostatistical analysis assisted with ArcGIS 10.2 tool. Multivariate geostatistics was used to survey the spatial distribution of studied heavy metals and their reasons in the studied area. Materials & Methods: In the present study, 88 samples of surface soils were collected in radiuses of 500, 1000, 2000 and 3000 m from the center of the cement factory from two depths of 0–15 and 15-30 cm. Results: According to the gained results, three principal factors were appeared with more than 90% of the total variance through multivariate statistical analysis for heavy metals. For mapping the distribution of the heavy metals amounts, four different models including circular, spherical, exponential and Gaussian with methods of simple Kriging, ordinary Kriging, universal and simple Co-Kriging were identified as the optimum models using ArcGIS 10.2.. The accoracy of the methods were evaluated using coefficient determination, mean absolute error, mean bias error and root mean square error. Conclusion: Heavy metals mapping confirmed that the levels of Cd, As, Pb and Cu in surface soils closed to the factory are higher than global average amount. Also, it can be mentioned that geological structure of the area plays most important role in soil pollution. However, anthropogenic activities, particularly cement plant are considered as another effective factor on soil pollution in the studied area.