مقاله درباره غنیشدگی، کمربندی، اصفهان(

دانلود پایان نامه ارشد

تحليلهاي آماري با استفاده از نرمافزارSPSS (version 19) انجام شده است.

3-4-2- آمار توصیفی فلزات سنگین
غبارهای نهشته شده در کنار خیابان‌ها، بزرگراه‌ها، و میدانهای درون‌شهری و جاده‌های برونشهری در شهرهای بزرگ جهان به تفصیل بررسی شده‌اند. در بین فلزات سنگین موجود در غبارهای خیابان، 14 عنصر مولیبدن، مس، سرب، روی، کادمیم، کروم، آنتیموان، آرسنیک، کبالت، آلومینیم، آهن، منگنز، قلع و نیکل از اهمیت بیشتری برخوردارند، و غنیشدگی زیادی نشان می‌دهند. به همین دلیل در بخش غبار خیابان محدوده مطالعاتی بیشتر به بحث در مورد این عناصر پرداخته میشود. نتایج آمار توصیفی عناصر جزئی و اصلی در جدول3-3ارائه شده است.

جدول3-2-نتایج آمار توصیفی غلظت عناصر در نمونه‌های غبار خیان
Sn
Cr
Sb
Cd
As
Co
Ni
Zn
Pb
Cu
Mo
N=24
11.04
82.12
6.94
2.13
22.15
13.92
70.03
707.19
393.33
182.26
3.67
Mean
9.45
81.00
5.85
1.46
19.85
13.45
63.85
572.20
320.53
128.95
3.39
Median
9.30
77.00
1.85
0.48
25.20
13.10
43.80
212.40
96.85
55.40
1.33
Mode
5.82
10.33
4.61
1.80
11.39
1.95
22.59
492.82
351.38
179.87
1.50
Std.Deviation
32.73
106.72
21.29
3.25
129.85
3.79
510.44
242872.29
123468.21
32356.11
2.27
Variance
1.18
0.10
2.43
1.72
1.31
1.06
2.03
2.14
3.63
3.73
1.00
Skewness
1.32
0.52
7.99
3.31
1.52
1.17
5.34
5.18
15.54
15.94
0.96
Kurtosis
3.50
59.00
1.85
0.48
8.80
10.60
43.80
212.40
96.85
55.40
1.33
Minimum
27.00
104.00
24.17
7.90
54.10
19.10
148.30
2319.00
1895.80
955.47
7.27
Maximum

ادامه جدول3-2-نتایج آمار توصیفی غلظت عناصر در نمونه‌های غبار خیابان
N=24
Ca %
P %
Na %
K %
Mg %
S %
Ti
Li
Rb
Al %
Fe %
Mn
Mean
14.01
0.08
0.67
1.01
1.64
0.48
2380.00
28.41
46.79
3.75
3.98
876.37
Median
13.87
0.08
0.65
1.04
1.56
0.40
2400.00
29.20
48.40
3.74
3.31
684.50
Mode
13.550a
0.08
.235a
1.13
1.240a
.040a
2220.000a
27.60
48.200a
3.66
2.55
577.00
Std. Deviation
1.85
0.02
0.19
0.21
0.52
0.41
277.74
6.39
10.21
0.31
2.04
454.29
Variance
3.42
0.00
0.04
0.04
0.27
0.16
77138.46
40.89
104.34
0.09
4.18
206379.81
Skewness
-0.88
-0.10
0.06
-2.24
3.80
2.99
-0.45
-0.55
-1.79
-0.71
2.95
2.47
Kurtosis
2.74
1.72
1.95
6.77
17.31
11.99
0.11
1.15
4.45
0.11
9.76
6.18
Minimum
8.61
0.03
0.24
0.23
1.02
0.04
1710.00
11.40
12.20
3.06
2.55
577.00
Maximum
17.79
0.13
1.18
1.25
3.98
2.18
2860.00
40.60
61.20
4.20
11.85
2455.00

بهمنظور جلوگیری از بروز خطا، نمونههای مربوط به محوطه کارخانه ذوبآهن و معدن سرب و روی باما در این بخش مورد استفاده قرار نگرفتهاند. روند کاهش غلظت عناصر بر اساس میانگینهای محاسبه‌ شده به ترتیب زیر است:
Zn Pb Cu Cr Ni As Co Sn Sb Mo Cd
بیشینه غلظت عنصر روی در نمونه پلیس راه مورچه خورت((R22، و سپس در نمونههای بزرگراه شهید کاظمی( R12)و کمربندی اصفهان(R14) با چولگی 14/2 مشاهده می‌شود. بیشینه غلظت عنصر سرب در نمونه پلیسراه مورچه خورت(R22)، و سپس در نمونههای تقاطع بعثت – عاشق اصفهانی((R3، بزرگراه شهید کاظمی(R12)و کمربندی اصفهان(R14) با چولگی 63/3 مشاهده می‌شود. بیشترین غلظت عنصر مس در نمونه‌های پلیس راه مورچه خورت(R22)، خیابان آتشگاه(R9)، میدان استقلال(R7) با چولگی 73/3 وجود دارد. غلظت کروم در نمونه (R18)میدان انقلاب و بعد از آن در نمونههای پلیس راه مورچه خورت(R22) و میدان آزادی(R17) با چولگی10/0در حداکثر غلظت خود میباشد. بیشینه غلظت عنصر نیکل در نمونه‌های پالایشگاه اصفهان( R6) و میدان انقلاب (R18) با چولگی 03/2 مشاهده می‌شود. حداکثر غلظت عنصر آرسنیک در نمونه‌های پلیس راه مورچه خورت(R22) و کمربندی اصفهان(R14) با چولگی 31/1دیده شده است. غلظت عنصر کبالت در نمونه پلیسراه مورچهخورت(R22) و سپس در نمونههای کمربندی اصفهان( R19 )و بزرگراه ذوبآهن( R24) با چولگی 06/1بیشترین مقدار را داراست. غلظت عنصر قلع در نمونه میدان انقلاب( R18)، و سپس در نمونههای ترمینال کاوه( R19) و بلوار آتشگاه( R9) با چولگی 18/1حداکثر است. بیشترین غلظت عنصر مولیبدن درنمونه‌های پلیس راه مورچه خورت( R22)، پالایشگاه اصفهان( R6) و میدان استقلال(R7) با چولگی 00/1 مشاهده می‌شود. حداکثر غلظت عنصر کادمیم در نمونه‌های بزرگراه شهید کاظمی((R12، کمربندی اصفهان((R14 و بزرگراه شهید کاظمی(R12) با چولگی 72/1 مشاهده می‌شود. همانطور که میبینیم عناصر سرب، روی، مس، آرسنیک، کبالت، آنتیموان و مولیبدن، در نمونه(R22) پلیسراه مورچهخورت، بیشترین میزان خود را دارند که با توجه به منشأ اصلی این فلزات(سایش خودروها(روی)، حجم انبوه ترافیک(سرب و آنتیموان)، سایش لنت ترمز خودروها(مس)، احتراق بنزین(آرسنیک)، مواد گسیل شده از اگزوز اتومبیل(کبالت) و سایش قطعات خودروها) قابل توجیه است. هیستوگرام این عناصر در شکل3-5- ارائه شدهاست.

شکل3-5- نمودارهای هیستوگرام عناصر در نمونه‌های غبار خیابان.

ادامه شکل3-5- نمودارهای هیستوگرام عناصر در نمونه‌های غبار خیابان.
به منظور ارزیابی کمی آلودگی در غبار خیابان(نسبت به یک فلز یا مجموعهای از چند فلز) معمولاً از ضرایب زمینشیمیایی مربوطه استفاده میشود. یک روش برای ارزیابی غنیشدگی انسانزاد فلزات، مقایسه میزان فراوانی فلزات به مقدار زمینه است(Rastmanesh et al., 2010). شاخصهای زیر به منظور ارزیابی شدت آلودگی استفاده شده است:

3-4-3- ضریب غنیشدگی(Enrichment Factor)
یکی از اصول مهم زمینشیمی زیستمحیطی تعیین منشاً طبیعی و انسانزاد آلودگی است. برای این منظور از روشهای مختلفی استفاده میشود. یکی از رایجترین روشها، استفاده از تعیین ضریب غنیشدگی است. ضریب غنیشدگی نشاندهنده مقدار افزایش غلظت یک عنصر نسبت به غلظت طبیعی آن در پوسته، سنگ بستر یا خاک است. این ضریب از رابطه زیر محاسبه میشود:

در این رابطه EF ضریب غنیشدگی، REعنصر مرجع و X عنصر موردنظر میباشد. بهطور معمول ضریب غنیشدگی بین 2/1- 5/0 بهعنوان طبیعی، مقدار بیش از 2(Hernandez, et al., 2003) و یا بیش از 3(Eby, 2004) بهعنوان آلوده در نظر گرفته میشود. جدیدترین تقسیم بندی بر اساس ضریب غنیشدگی توسط چن و همکاران در سال 2007(Chen et al,. 2007) ارائه شده است(جدول3-3).

جدول3-3-تقسیم بندی غبار بر اساس ضریب غنیشدگی(Chen et al,. 2007).
Enrichment Factor
EF<1
بدون غنی شدگی
1≤EF<3
غنی شدگی کم
3≤EF<5
غنی شدگی متوسط
5≤EF<10
غنی شدگی متوسط – شدید
10≤EF<25
غنی شدگی شدید
25≤EF<50
غنی شدگی بسیار شدید
EF≥50
غنی شدگی بسیار بسیار شدید

در بررسیهای مختلف، و با توجه به محیطهای زمینشیمیایی از عناصر مرجع متفاوت استفاده میشود. عنصر مرجع عنصری است که یا منشاء پوستهای داشته باشد، یعنی در پوسته زمین فراوان باشد و یا در محیطهای زمینشیمیایی غبار خیابان، خاک و رسوب روند تغییرات کمی داشته باشد. عنصر مرجع طبق نظر آلوارز- آیوسو و همکاران(Alvarez-Ayuso, et al., 2006) عناصر غیرمحلول مانند Al, Fe, Ti, Zr میباشد و جان هو و همکاران، 2006 نیز عنصر Scرا پیشنهاد کرده است.
در اين پژوهش، براي محاسبه ضريب غنيشدگي، از ميانگين پوسته بهعنوان محيط مرجع و از عنصر آلومینیم به عنوان عنصر شاخص استفاده شد، و بر اين اساس، ضريب غنيشدگي نمونههای غبار خیابان کلانشهر اصفهان تعيين شد. نتایج در جدول3-4 ارائه شده است.

جدول3-4- ضریب غنیشدگی نمونههای غبار خیابان کلانشهر اصفهان
sampel
Mo
Cu
Pb
Zn
Ni
Co
Mn
Fe
As
Cd
Sb
Cr
Sn
R1
2.02
2.92
26.52
6.06
1.39
1.07
1.31
1.08
14.43
5.49
21.37
1.52
6.49
R2
3.93
2.88
28.93
7.27
1.49
1.07
1.23
1.05
16.19
6.64
34.01
1.51
6.64
R3
4.95
6.96
89.86
24.17
1.55
1.32
1.48
1.47
35.42
30.77
143.72
1.71
9.44
R4
5.47
7.22
43.34
14.49
1.81
1.12
1.60
1.78
29.53
16.58
79.06
1.79
10.13
R5
4.19
4.46
45.46
23.48
1.56
1.08
1.53
1.44
27.10
21.39
51.59
1.65
8.90
R6
9.41
3.27
22.85
11.05
4.01
1.10
1.45
1.26
25.68
11.56
40.85
1.76
4.56
R7
9.08
13.79
70.66
18.94
2.37
1.50
1.51
1.45
24.52
15.99
70.26
1.82
14.41
R8
5.82
5.13
34.84
15.91
1.83
1.14
1.43
1.21
19.51
10.05
62.96
1.63
12.37
R9
5.02
36.31
48.33
25.96
2.64
1.10
1.44
1.24
16.14
10.97
54.86
1.69
20.48
R10
4.81
6.62
78.50
15.25
2.55
1.07
1.76
1.41
26.66
15.82
48.51
1.89
13.10
R11
5.21
4.40
53.00
19.27
2.32
1.05
1.90
1.34
18.85
16.66
46.67
1.79
9.64
R12
4.16
5.03
96.05
31.37
2.10
1.22
2.07
2.01
43.04
55.08
83.63
1.80
11.14
R13
5.32
6.78
60.30
23.92
1.61
1.13
2.17
1.72
24.34
28.44
96.34
1.72
13.40
R14
5.52
4.20
349.74
79.45
2.32
1.68
6.20
5.68
72.08
94.73
106.96
1.63
8.15
R15
4.28
5.60
81.69
28.19
1.69
1.31
1.87
2.36
46.28
48.54
72.30
1.75
10.33
R16
3.98
3.94
76.15
23.73
1.58
1.18
2.29
1.84
31.66
37.89
55.05
1.80
9.50
R17
5.42
8.22
33.18
11.20
1.91
1.06
1.52
1.29
15.02
7.89
85.73
2.05
21.73
R18
9.40
10.33
47.59
19.44
3.38
1.20
1.57
1.51
14.69
12.37
148.27
2.55
33.06
R19
7.78
11.72
68.62
19.47
2.33
1.26
1.75
1.57
16.83
11.82
121.55
2.05
25.51
R20
3.79
3.83
31.82
10.87
1.67
1.26
1.37
1.20
10.74
6.26
41.09
1.87
7.25
R21
1.78
2.03
14.99
6.14
1.41
1.02
1.46
1.03
12.63
4.83
18.61
1.55
4.63
R22
9.52
10.79
95.38
53.30
1.84
1.50
1.65
1.85
48.22
31.81
237.32
2.00
15.42
R23
2.70
2.29
46.33
15.47
1.30
1.11
3.78
1.73
31.27
19.54
35.07
1.32
3.91
R24
4.86
5.15
63.02
25.33
2.09
1.52
4.27
3.60
22.14
42.35
76.88
2.02
12.91
R25
5.19
1.83
1112.14
334.71
0.94
1.27
7.65
1.33
239.11
464.49
589.25
1.08
3.16
R26
5.01
4.46
27.58
21.80
2.29
1.60
9.72
4.87
28.90
19.27
41.61
2.27
8.09
R27
23.92
19.73
165.48
152.12
14.70
13.98
80.94
71.96
96.04
133.63
128.49
8.60
70.09

3-4-4- شاخص زمین انباشت(Geoaccumulation Index)
برای ارزیابی درجه آلودگی غبار از اندیس مولر یا شاخص زمینانباشت که توسط مولر در سال 1979 ارائه گردیده استفاده شده است. شاخص زمین انباشت از رابطه زیر محاسبه میشود:
Igeo= Log2(Cn/1.5Bn)

در این رابطه Igeo، ضریب زمینانباشت، Cn، غلظت عنصر در نمونه رسوب، و Bn، غلظت عنصر در نمونه زمینه یا مرجع میباشد(Eby, 2004). پس از محاسبه این ضریب با استفاده از جدولی که غبار را بر اساس کیفیت ردهبندی نموده است مقایسه و آلودگی موجود ارزیابی میشود(جدول 3-5). در این رابطه نیز عنصر آلومینیم به عنوان عنصر مرجع انتخاب شده است.

جدول3-5- شاخص زمینانباشت و ارتباط آن با کیفیت رسوبات(Eby, 2004).
کیفیت غبار
شاخص زمین انباشت
بدون آلودگی
0
بدون آلودگی تا کمی آلوده
1
آلودگی متوسط
2
آلودگی متوسط تا زیاد
3
آلودگی زیاد
4
آلودگی زیاد تا بسیار زیاد
5
آلودگی بسیار زیاد
6

نتایج محاسبه Igeo فلزات سنگین در غبارخیابان کلانشهر اصفهان در جدول3-8و نمودار جعبه‌ای آن در شکل 3-6ارائه شده است.محدوده تغییرات Igeo از 75/0- تا 69/1 با میانگین 58/0 برای عنصر مولیبدن، از 57/0- تا 53/3 با میانگین 80/0 برای عنصر مس، از 31/2 تا 60/6 با میانگین 3 برای عنصر سرب، از 01/1 تا 46/4 با میانگین 49/2 برای عنصر روی، از 36/1- تا 39/0 با میانگین 74/0- برای عنصر نیکل، از 82/1- تا 97/0- با میانگین 44/1- برای عنصر کبالت، از 30/1- تا 78/0 با میانگین 82/0- برای منگنز، از 55/1- تا 65/0 با میانگین 02/1- برای آهن، از 70/1 تا 32/4 با میانگین 87/2 برای عنصر آرسنیک، از 67/0 تا 71/4 با میانگین 40/2 برای عنصر کادمیم، از 62/2 تا 33/6 با میانگین 30/4 برای عنصر آنتیموان، از 34/0- تا 52/0- با میانگین 88/0- برای کروم، از 92/1- تا 53/1- با میانگین 70/1- برای آلومینیم و از 22/0 تا 16/3 با میانگین 70/1 برای عنصر قلع متغیر است. ترتیب عناصر بر اساس مقادیر کاهش میانگین ضریب زمین انباشت در نمونههای برداشته شده به شکل زیر است:
Sb > Pb As Zn Cd Sn Cu Mo Ni Mn Cr Fe Co Al

جدول3-6-تعیین ضریب زمینانباشت و کیفیت غبار خیابان
Igeo value
Igeo class
Designation of sediment quality
Element
5
6
extremely contaminated

4-5
5
Strongly to extremely contaminated
Sb, Pb
3-4
4
Strongly contaminated

2-3
3
Moderately to strongly contaminated
Zn,As,Cd
1-2
2
Moderately contaminated
Sn
0-1
1
Uncontaminated to moderately contaminated
Cu – Mo
0
0
Uncontaminated
Ni,Co,Mn,Fe,Cr,Al

شکل3-6-نمودار جعبه‌ای ضریب زمین انباشت عناصر در نمونههای غبار خیابان
همانگونه که گفته شد، دو نمونه غبار از محدوده کارخانه ذوبآهن، و یک نمونه نیز از محدوده معدن سرب و روی باما به عنوان نماینده صنایع موجود در محدوده برداشته شد. در نمونههای غبار محدوده کارخانه ذوبآهن اصفهان شاخص زمینانباشت محاسبه شده در نمونه R27بیشتر از R26است. نمونه R27در خیابان کوره بلند کارخانه ذوبآهن که نزدیک به دودکش اصلی این کارخانه است برداشته شد و نمونه R26از خیابان ورودی کارخانه گرفته شده است. آشکار است که، فعالیت صنعتی کارخانه تأثیر بسزایی در آلودگی غبار خیابان این منطقه داشته است. در معدن سرب و روی باما نیز همانگونه که انتظار میرود، سرب و روی آلودگی شدید نشان داده، و به دلیل اینکه کادمیم نیز به دلیل همبستگی شدید با روی، همواره در معادن روی وجود دارد، آلودگی شدید این عنصر در نمونه غبار معدن باما دیده میشود. همچنین دو عنصر آرسنیک و آنتیموان در معدن باما دارای شاخص زمینانباشت بالا بوده و آلودگی شدیدی در غبار این معدن نشان میدهند.

جدول3-7- شاخص زمینانباشت در نمونههای غبار ذوبآهن و معدن باما
Sample
Mo
Cu
Pb
Zn
Ni
Co
Mn
Fe
As
Cd
Sb
Cr
Al
Sn
R25
0.56
-0.94
8.3
6.57
-1.91
-1.47
1.12
-1.40
6.09
7.05
7.39
-1.71
-1.81
-0.15
R26
-0.2
-0.37
2.25
1.92
-1.34
-1.85
0.75
-0.25
2.32
1.74
2.85
-1.35
-2.53
0.49
R27
0.77
0.49
3.56
3.44
0.07
0.00
2.53
2.36
2.78
3.25
3.20
-0.71
-3.81
2.32

3-4-5- شاخص خطر بالقوه بوم‌شناختی فلزات سمناک(potential ecological risk index (RI))
برای ارزیابی خطر بوم‌شناختی فلزات سمناک در غبار خیابان از شاخص خطر بالقوه بوم‌شناختی(potential ecological risk index (RI)) استفاده می‌شود. این روش اولین بار توسط هاکانسون(Hakanson, 1980) ارائه شد. روش RIدر محدوده وسیعی از پژوهش‌ها مانند سمزیستشناختی، شیمی محیطزیست و همچنین بومشناختی کاربرد دارد و به طور جامع، توانایی ارزیابی خطر بوم‌شناختی فلزات سمناک را دارد. این شاخص توسط زیر رابطه زیر محاسبه می‌شود:

در این روابط Cif شاخص آلودگی فلز، Cin غلظت فلز در نمونه، Ci0 غلظت فلز در نمونه زمینه، Eirضریب خطر بالقوه بوم‌شناختی، Tir ضریب پاسخ فلز سنگین است که توسط هاکانسون برای عناصر مختلف تعیین شد(Zn = 1 Cr = 2 Cu = Ni = Pb = 5 As = 10 Cd = 30 Hg = 40)، RI شاخص خطر بالقوه بوم‌شناختی توسط آلودگی کلی فلزات، رده‌بندی Eir و RI در جدول3-9 ارائه شدهاست(Hakanson, 1980).

جدول3-8-رده‌بندیعناصر و نمونه‌های غبار خیابان با توجه به شاخص خطر بالقوه بوم‌شناختی

نتایج ارزیابی خطر بوم‌شناختی فلزات سمناک در نمونه‌های غبار خیابان در جدول3-10ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که شاخص خطر فلزات سنگین در شهر از روند زیر پیروی میکند:
Cd Pb As Ni Cu Zn Cr
با توجه به میانگین شاخص خطر، عنصر کادمیم در رده خطر بسیار زیاد، عناصر سرب و آرسنیک در محدوده خطر زیاد و عناصر نیکل، مس، روی و کروم در محدوده خطر کم قرار دارند(شکل3-7 تا 3-14). به منظور کمی کردن خطر کلی بوم‌شناختی فلزات در غبار خیابان با استفاده از مجموع ضرایب خطر بوم‌شناختی، RI برای تمام نمونه‌ها محاسبه شد(جدول 3-9). نتایج نشان می‌دهد کهRI در نمونه‌ها بین 264 تا 15274 با میانگین 1467 متغیر است. 63% مقادیر RIدر نمونه‌های غبار خیابان بیش از 600 است که با توجه به جدول رده‌بندی، نشاندهنده خطر بوم‌شناختی بسیار زیاد است. 33% نمونه دارای مقادیر RI بین 300 تا 600 و نشانگر خطر بالقوه بوم‌شناختی قابل توجه هستند. و 1% نمونه نیز RI بین 150 تا 300 دارند که نشاندهنده خطر متوسط بوم‌شناختی هستند.
در ایستگاههای (R3)تقاطع بعثت-عاشق اصفهانی، (R5)بزرگراه معلم، (R12) بزرگراه شهید کاظمی، R13))ترمینال صفه، R14)) و (R15)کمربندی اصفهان، R16))بزرگراه شهید کشوری، (R22)پلیسراه مورچهخورت، (( R24بزرگراه معلم، R27))اتوبان ذوب آهن، میزان شاخص خطر بالاتر از عدد 600 است، که با توجه به جدول ردهبندی هاکانسون نشاندهنده خطر خیلی بالا میباشد. دلیل این موضوع را میتوان حجم انبوه ترافیک، و پرتردد بودن این خیابانها دانست. در ایستگاههای R4))خیابان فرزانگان،(R6) پالایشگاه اصفهان، R7)) میدان استقلال، R8))خیابان امام خمینی، R9))خیابان آتشکده، ( (R10بزرگراه شهیدخرازی، (R11)بزرگراه شهید حبیبالهی، ( R18)میدان انقلاب، (R19)ترمینال

پایان نامه
Previous Entries مقاله درباره زیست محیطی، نمونه برداری، ضریب همبستگی Next Entries مقاله درباره  ، 1.54، 1.70