آلودگی خاک

به منظور ارزیابی تأثیر ذرات آلودة خاک بر سلامتی انسانی، اطلاع از اندازه ذرات خاک اهمیت فراوانی دارد زیرا ذرات آلوده جزو آلاینده ها قلمداد می شوند و انتقال آنها به وسیله آب و باد تحت تأثیر اندازة آنهاست. با توجه به هزینه های بالای نمونه برداری و تجزیه های آزمایشگاهی خاک ها، استفاده از فناوری های جدید نظیر اسپکتروفتومتری و سنجش از دور به تسریع و تسهیل تعیین ریسک آلودگی خاک ها کمک می کند. پژوهش حاضر با هدف تعیین پراکنش مکانی غلظت روی در کلاس های اندازه ای ذرات خاک با استفاده از انعکاس ثبت شده از ماهواره IRS-LISS III در جنوب شهر اصفهان صورت گرفته است. برای تحقق این هدف، 100 نمونه مرکب خاک سطحی به طور تصادفی از منطقه جمع آوری شد. نمونه ها در هوا خشک شدند و کلاس های اندازه ای ذرات خاک 5500-250، 250-125، 125-75، 75-50 و 50 < میکرون بعد از پراکنده کردن کل خاک با استفاده از دستگاه التراسونیک و الک های مناسب تعیین شدند. غلظت کل روی پس از هضم مرطوب نمونه ها در اسیدنیتریک به کمک دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با کاهش اندازه ذرات خاک غلظت روی افزایش می یابد. بین میزان انعکاس های طیفی خاک در باندهای مرئی و مادون قرمز نزدیک ماهوارة IRS-LISS III و غلظت روی در کلاس های اندازه ای ذرات خاک همبستگی معنی دار و منفی وجود دارد. مدل های رگرسیون چندمتغیره گام به گام برای بررسی امکان تخمین غلظت روی در کلاس های ذرات خاک به کمک داده های باندهای ماهواره ای تشکیل شدند و پراکنش مکانی غلظت روی در کلاس های ذرات خاک به کمک معادلات رگرسیون چندگانه گام به گام پهنه بندی گردید. نتایج نشان داد که امکان تخمین روی تا محدوده ای از غلظت به کمک داده های ماهواره ای امکان پذیر است، به طوری که در کلاس های اندازه ای 2000<، 75-50، 50< میکرون در غلظت های کمتر از 400 میلی گرم بر کیلوگرم میزان رویِ اندازه گیری شده و برآورد شده نزدیک خط 1:1 قرار دارند که نشانه دقت بیشتر معادلات برای تخمین روی در غلظت های پایین است. همچنین غلظت فلزات سنگین در همة کلاس های اندازه ای ذرات خاک در نزدیکی معادن حداکثر است و با افزایش فاصله از معادن کاهش می یابد.

آگاهی از توزیع مکانی غلظت فلزات سنگین جهت پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست ضروری است. این تحقیق با هدف تهیه نقشه توزیع مکانی آلودگی غلظت فلزات سنگین منگنز، مس، روی و آهن در زمین های کشاورزی شهرستان هریس واقع در استان آذربایجان شرقی انجام شده است. بدین منظور با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی 370 نمونه خاک سطحی در عمق صفر تا 30 سانتیمتری جمع آوری گردید و غلظت کل این فلزات، در آن ها اندازه گیری شد. به منظور مدل سازی تغییرات مکانی غلظت فلزات سنگین در خاک های منطقه، از روش های کریجینگ معمولی و توابع پایه شعاعی در محیط ArcGIS بهره گرفته شد. در بین مدل های مختلف کریجینگ معمولی و توابع پایه شعاعی، پایین ترین مقادیر RMSE و MAE و نزدیکی بسیار زیاد آماره ی MBE به صفر و بالاترین ضریب همبستگی R به منزله ملاک ارزیابی بهترین روش برای مدل سازی الگوی توزیع و پراکنش فلزات سنگین در نظر گرفته شد. هر دو روش از دقت خوبی برخوردار بودند ولی بر اساس ملاک ارزیابی، برای فلزات منیزیم و مس، روش کریجینگ با مدل نمایی، برای فلز روی، روش کریجینگ با مدل کروی و برای فلز آهن، روش RBF با تابع مالتی کوادریک انتخاب شد. نقشه ی پهنه بندی بعد از انتخاب مدل برتر برای هر یک از عناصر، ترسیم و با درنظر گرفتن استاندارد مؤسسه حفاظت خاک و آب ، کلاسه بندی شد و عناصر در چهار کلاس کمبود، کفایت، زیاد و آلودگی قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل نقشه توزیع مکانی آلودگی فلزات سنگین مورد مطالعه نشان داد که برای عنصر منگنز بیشتر اراضی در محدوده ی کفایت قرار داشتند و برای عنصر مس مشخص شد که حدود 92 درصد در کلاس زیاد قرار داشته و حدود 8 درصد از محدوده ی مورد مطالعه دچار آلودگی بود. برای عناصر روی و آهن نه تنها آلودگی مشاهده نشد بلکه به ترتیب حدود 96 و 80 درصد دچار کمبود بود .

انتشارات اتمسفری از تأسیسات صنعتی، یکی از منابع اصلی آلودگی محیط زیست است. یکی از صنایع ایجادکننده آلودگی، ذرات کارخانه سیمان است. فلزات سنگین از جمله مهمترین عناصر منتشر در طول فرایند صنعت سیمان به شمار می آید. هدف از مطالعه حاضر تعیین میزان آلودگی و منبع اصلی فلزات سنگین در خاک محدوده کارخانه سیمان شهر بهبهان است. بدین منظور تعداد 61 نمونه خاک از اطراف این کارخانه جمع آوری شد. این نمونه ها از عمق10-5 سانتی متری تهیه و برای تعیین فلزات آلومینیوم، سرب، کادمیوم و نیکل با روش ICP آنالیز شدند. در نمونه های بررسی شده، میانگین غلظت عناصر آلومینیوم، سرب، کادمیوم و نیکل به ترتیب 26/83، 69/64، 29/75 و 64 (ppm) بود. ترتیب فراوانی میانگین غلظت عناصر سنگین عبارت بود از: Al>Cd>Pb>Ni .نتایج نشان داد که مقادیر فلزات بر اساس تغییر مسافت از کارخانه سیمان نوسان دارد؛ به طوری که میانگین غلظت اکثر فلزات با افزایش فاصله از کارخانه کاهش می یابد. برای بررسی روند پراکنش فلزات در این منطقه از شاخص های غنی شدگی (EF)، زمین انباشتگی (I geo )و بار آلودگی (PLI) استفاده  شد. محاسبه شاخص غنی شدگی گویای آن است که همه عناصر در طبقه تهی شدگی یا حداقل غنی شدگی در کل مسافت ها بودند؛ به طوری که مقادیر این شاخص برای فلزات، کمتر از 5/1 است. شاخص زمین انباشتگی برای نمونه های خاک نیز نشان می دهد که منطقه نسبت به کادمیوم در طبقه شدیداً آلوده و سرب در طبقه کمی آلوده قرار دارد. ضریب بار آلودگی برای همه مسافت ها محاسبه شد و نشان از نداشتن آلودگی منطقه به فلزات سنگین در مقیاس زمینه است.

در طول سالیان اخیر نگرانی های بسیاری در رابطه با آلودگی خاک ها درنتیجه فعالیت های انسانی در ارتباط با محیط زیست شکل گرفته است. فلزات سنگین و آلاینده های آلی، از آلاینده های مهم منتشرشده در محیط هستند که دستیابی به روشی مقرون به صرفه و پایدار برای پاک سازی آنها ضروری می باشد. پاک سازی الکتروکینتیک در راستای توسعه و کاربرد فناوری های سبز، قادر است محدوده وسیعی از آلاینده ها را پاک سازی کرده و یا آنها را به ترکیباتی با سمیت کمتر تبدیل کند. از سوی دیگر رسانه های ارتباطی، به عنوان ابزاری آموزش دهنده می توانند تأثیرات فراوانی بر روی تغییرات اجتماعی داشته باشند این پژوهش ازنظر هدف کاربردی است و با بهره گیری از ابزار رسانه و در چارچوب ارتباطات محیط زیستی با روش توصیفی- تحلیلی از نوع اسنادی، مفاهیم بنیادین پاک سازی الکتروکینتیک را بررسی کرده است. همچنین با توجه به چالش های پیش روی این فرایند که منجر به کاهش راندمان حذف آلاینده ها می شود، انواع روش ها و فناوری های کاربردی در تصفیه الکتروکینتیک را به منظور ارتقاء عملکرد و راندمان پاک سازی مورد تحلیل قرار داده و در پایان زمینه های تحقیقاتی آتی برای بهبود الکتروکینتیک را ارائه کرده است. یافته های این پژوهش نشان داد که ترکیب تصفیه الکتروکینتیک با انواع شوینده ها با تنظیم pH خاک به جلوگیری از رسوب آلاینده ها در حین فرایند کمک شایانی کرده و ضمن افزایش راندمان حذف آلاینده، امکان کاهش انرژی مصرفی را نیز فراهم می کند. استفاده از مواد ژئوسنتتیک، خوردگی الکترودها را به شکل چشمگیری کاهش داده و روش های زیستی ضمن افزایش زیست دسترس پذیری آلاینده ها با استفاده از انواع مخلوط های جاذب سازگاربامحیط زیست امکان تبدیل پاک سازی الکتروشیمیایی به یک فناوری سبز را به ارمغان می آورد.

آلودگی خاک با فلزات سنگین، مسئله مهمی است. این پژوهش با هدف بررسی غلظت فلزات سنگین (کادمیم، مس، آهن، منگنز، سرب و روی) در 102 نمونه خاک معدن سرب و روی کوشک شهرستان بافق در استان یزد انجام و غلظت به روش مربع لاتین تعیین شد؛ همچنین ارزیابی آلودگی خاک با استفاده از عامل آلودگی (CF)، غنی شدگی (EF) و شاخص زمین انباشتگی (Igeo) انجام شد. نتایج نشان داد میانگین مقادیر کادمیم، مس، آهن، منگنز، سرب و روی در خاک های منطقه به ترتیب 26/0، 39/0، 1/4، 3/5، 9/40 و 9/51 میلی گرم بر کیلوگرم است و در این بین، کادمیم، سرب و روی از حد آستانه ایران و جهان فراتر رفته اند. در تمامی شاخص های محاسبه شده، بیشترین مقدار به عنصر سرب مربوط بوده که دلیل آن، نوع سنگ مادری و زمین شناختی و فعالیت های انسانی است. تجزیه و تحلیل آماری چندمتغیره، مؤلفه اصلی و تجزیه و تحلیل خوشه ای نشان داد فلزات سنگین بررسی شده در دو گروه طبقه بندی می شوند؛ گروه اول شامل عناصر مس، کادمیم، سرب و روی است که سرب و روی عمدتاً از آلودگی های سنگ شناختی و فعالیت های انسانی ناشی از معدن کاری و ترافیک تأثیر می پذیرند؛ گروه دوم شامل منگنز و آهن است که این عناصر نیز از منابع سنگ شناسی و انسان شناختی ناشی از فعالیت های کشاورزی و کودهای شیمیایی تأثیر می پذیرند. با توجه به اینکه خاک منطقه پژوهش علاوه بر عناصر سرب و روی به سایر فلزات سنگین نیز آلوده است، انجام پژوهش های بیشتر در منطقه برای ارزیابی برنامه های راهبردی مدیریت منابع خاک ضروری است.

روند کاهشی منابع تجدیدناپذیر یکی از مشکلات فزاینده موجود در بحث انرژی است؛ این مسئله بیانگر اهمیت استفاده از انرژی های جایگزین با اثرات مخرب زیست محیطی کمتر و قابلیت تجدیدپذیری است. استان آذربایجان شرقی با توجه به پتانسیل های بالای توپوکلیماتیک یکی از مناطق مناسب برای تولید برق از انرژی خورشیدی می باشد. در این مطالعه با توجه به توانایی مدل های تصمیم گیری چند معیاره (MCDA) در یکپارچه سازی داده ها و انتخاب گزینه برتر از میان گزینه-های مختلف از مدل تحلیل شبکه (ANP) جهت تجزیه و تحلیل داده ها استفاده شده است. در این راستا بعد از مشخص نمودن ضرایب هر کدام از لایه ها و تلفیق لایه های اطلاعاتی و اعمال ضرایب حاصل از اجرای مدل، نقشه ی نهایی امکان سنجی استقرار پنل های خورشیدی در سطح استان آذربایجان شرقی تهیه شده است. داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل پارامترهای اقلیمی در بازه 28 ساله از 13 ایستگاه سینوپتیک استان، نقشه رقومی ارتفاع و تصویر سنجنده ی OLI ماهواره ای Landsat8 سال 2014 منطقه می باشد که در قالب معیارهای اقلیمی، زیرساخت ، عوامل فنی و فیزیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. نتایج حاصل از پژوهش نشان می دهد که سطح وسیعی از استان از لحاظ استقرار تجهیزات نیروگاه های خورشیدی در وضعیت بسیار خوبی قرار دارند و در بین بخش های مختلف استان، مناطق جنوب شرقی، مرکزی و شمال غربی بیشترین مطلوبیت را دارند. نتایج پژوهش حاضر برای شناسایی مناطق مستعد نصب پنل های خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و نقشه های تولید شده نیز برای سازمان های اجرایی (وزارت نیرو، اداره کل توزیع برق و ...) از ارزش کاربردی بالایی برخوردار هستند.

معادن و صنایع وابسته به آن، در زمان بهره برداری و پس از متروکه شدن، بر محیط زیست اطراف خود تأثیرگذارند. از جمله این تأثیرات می توان به آلودگی آب های زیرزمینی و سطحی، و نیز آلودگی خاک اشاره کرد. مدل سازی غلظت فلزات سنگین با استفاده از روش های مقرون به صرفه لازمه مدیریت و اصلاح آسیب های واردشده به محیط زیست است. هدف این تحقیق ارائه چارچوبی به منظور مدل سازی فلزات سنگین در خاک با استفاده از طیف سنجی و نیز روش های مدل سازی آماری است. بدین منظور با استفاده از طیف سنجی، نمودار طیفی مربوط به 53 نمونه خاک مربوط به منطقه ای در اطراف یک معدن متروکه در ایالت نیوساوث ولز استرالیا در طول موج های مرئی تا مادون قرمز میانی برداشت شد و مشتق دوم این داده ها محاسبه شد. سپس داده های طیفی مناسب برای مدل سازی غلظت فلزات سنگین شامل سرب، نقره، کادمیوم و جیوه با استفاده از روش انتخاب ویژگی جنگل تصادفی تعیین شدند و به عنوان ورودی برای مدل سازی غلظت فلزات سنگین با استفاده از روش های رگرسیون خطی چندمتغیره، جنگل تصادفی رگرسیون و ماشین بردار رگرسیون به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که طول موج های مادون قرمز میانی دارای اهمیت بیشتری به منظور مدل سازی غلظت فلزات سنگین در این تحقیق هستند. همچنین روش های غیرخطی یادگیری ماشین به خصوص جنگل تصادفی رگرسیون با مقادیر مجذور میانگین مربعات خطا ppm 8/0 و ضریب تعیین 51/0 برای سرب و ppm 4/9 و 46/0 برای کادمیوم دارای عملکرد بهتری نسبت به روش رگرسیون خطی چندمتغیره هستند.