سطحی
As
Cd
Cr
Cu
Mn
Mo
Ni
Pb
Zn
S
Al
Fe
Sb
Bi
Dist.
As
1
Cd
0.99
1
Cr
-0.53
-0.52
1
Cu
0.69
0.70
-0.39
1
Mn
-0.62
-0.62
0.24
-0.65
1
Mo
0.72
0.73
-0.44
0.66
-0.61
1
Ni
0.28
0.27
-0.26
0.43
-0.56
0.36
1
Pb
0.99
0.99
-0.51
0.77
-0.69
0.74
0.34
1
Zn
0.97
0.98
-0.52
0.81
0.67
0.76
0.32
0.99
1
S
0.75
0.77
-0.45
0.88
-0.75
0.80
0.42
0.82
0.86
1
Al
-0.84
-0.83
0.45
-0.32
0.56
-0.59
-0.11
-0.79
-0.76
-0.54
1
Fe
0.75
0.77
-0.33
0.87
-0.53
0.70
0.19
0.80
0.86
0.91
-0.49
1
Sb
0.94
0.94
-0.5
0.88
-0.72
0.76
0.38
0.97
0.98
0.90
-0.69
0.89
1
Bi
0.99
0.91
-0.51
0.77
-0.68
0.74
0.34
1
0.99
0.81
-0.79
0.80
0.97
1
Dist.
-0.38
-0.39
0.19
-0.52
0.49
-0.52
-0.27
-0.42
-0.45
-0.51
0.20
-0.53
-0.48
-0.43
1
انجام تحلیل عاملی Factor analysis)) نیز نتایج مشابهی بدست داد. تحلیل عاملی (Krumbein and Graybill, 1965) فنی است که از طریق آن بررسی یک سری داده پیچیده با ایجاد یک یا چند متغیر یا عامل (Factor) جدید که هریک نمایانگر یک خوشه از متغیرهایی با وابستگی داخلی (Interrelated) است، ساده می‌شود (Davis, 1997). جدول4-6 نتایج انجام تحلیل عاملی بر روی داده های خاک سطحی را نشان می‌دهد. لازم به ذکر است که تحلیل عاملی با استفاده از روش چرخش واریماکس و نرمال کردن Kaiser تولید شدند. همانگونه که جدول4-6 نشان می‌دهد، تحلیل عاملی بیش از80 درصد کل واریانسها را در دوعامل (Factor) بیان میکند. اشتراک (communalities) نشان داده شده توسط متغیرها بالا بوده و بازگوکننده این مطلب است که تمام عناصر به خوبی توسط عاملها ارائه میشوند.
جدول 4-6-نتایج انجام تحلیل عاملی بر روی داده‌های خاک سطحی
Factor1
Factor2
Communalities
As
0.94
0.95
Cd
0.95
0.65
Cr
0.20
0.34
Cu
0.84
0.81
Mn
0.34
0.69
Mo
0.82
0.69
Ni
0.74
0.72
Pb
0.97
0.96
Sb
0.98
0.97
Bi
0.99
0.98
S
0.91
0.89
Al
0.51
0.83
Fe
0.86
0.74
Var%
73
9
برطبق بار عاملهای نمایش داده شده در جدول4-6 ، اولین عامل که بیش از 70درصد از کل واریانس ها را در بر میگیرد یک عامل انسانزاد است؛ چراکه این عامل به شدت با عناصر جزئی همبسته است ) . (Zhang et al., 2008
دومین عامل که بیش از 10 درصد از کل واریانسها را بیان میکند عمدتاً عناصر Ni, Cr, Al, Mn را دربرمی گیرد. می توان گفت که این عامل ترکیب شیمیایی خاک را نشان می‌دهد (Cubukcu and Tuysuz, 2007).
شکل4-5-نتایج حاصل از انجام آزمون PCA بر روی نمودار سه بعدی مؤلفه‌های اصلی در حالت چرخش واریماکس براساس غلظت کل عناصر در نمونه‌های خاک
انجام تحلیل خوشه ای به روش سلسله مراتبی که در آن خوشه ها با استفاده از محاسبه ضریب همبستگی پیرسون و دورترین همسایه به دست آمدند، نیز نتایج مشابهی به دست داد(شکل4-6). همانگونه که در شکل4-6 نشان می‌دهد در فاصله 10و 15دو خوشه مشخص می توان تشخیص داد. در خوشه اول فلزات سنگین با منشأ انسانزاد قرار دارد. در خوشه دوم نیز عناصر اصلی خاک قرار دارند که منشأ آنها به طور عمده طبیعی است.
شکل 4-6- نتیجه انجام رده بندی خوشه‌ای به روش سلسله مراتبی بر روی داده‌های خاک سطحی
روشهای آماری به کار رفته نشان می دهد که فلزات سنگین مورد مطالعه همبستگی بالایی با یکدیگر نشان داده و تقریباً هیچ ارتباطی با عناصر اصلی خاک ندارند. نتایج به دست آمده از این روشها به خوبی نقش مؤثر کوره ذوب در آلوده سازی خاک را نشان می‌دهد.
4-3-1-1-1-نتایج شاخص بهنجارشده غنی شدگی
ضریب غنی شدگی برای ارزیابی غلظت فلزات سنگین در خاک و یا رسوبات با منشأ انسانزاد یا طبیعی استفاده می‌شود. این ضریب بیانگر افزایش غلظت عنصر نسبت به غلظت طبیعی آن در خاک یا رسوب، لایه عمقی خاک، سنگ بستر و یا پوسته زمین می‌باشد. با توجه به رابطه 3-2 و اطلاعات بیان شده در بخش 11فصل سوم در این پژوهش از عنصرSc به عنوان عنصر مرجع بهنجار کننده استفاده شد؛ زیرا مطالعات صورت گرفته حاکی از آن است که این عنصر میتواند جایگزین مناسبی برای عناصرTiو Y, Fe, Al باشد (Shotyk et al., 2000). بطور معمول ضریب غنی شدگی بین 1-5/0، کمتر از 1 را بعنوان تغییرات طبیعی و مقدار بیش از 2 و یا بیش از 3 را بعنوان غنی شدگی نسبت به زمینه طبیعی در نظر میگیرند (Shotyk et al., 2000).
جدول4-7 نتایج مربوط به ضریب غنی شدگی را نشان می‌دهد.
4-3-1-1-2-نتایج مربوط به محاسبه ضریب زمین انباشت (I_geo)
ضریب زمین انباشت می تواند به عنوان مرجعی برای تخمین گسترش آلودگی فلزی به کار رود. این ضریب توسط مولر(Muller, 1979) معرفی شد تا آلودگی فلزی را از راه مقایسه غلظتهای فعلی و غلطتهای پیش از صنعتی شدن، تعیین و تعریف کند (Zhang et al., 2009). این ضریب تاکنون توسط بسیاری از محققین برای ارزیابی میزان آلودگی خاک و رسوب بکار برده شده است که از میان آن می توان به مواردی همچون Loska et al., 2004; Hue et al., 2006; Zhang et al., 2009 اشاره کرد. یادآور می‌شود که این ضریب از طریق فرمول زیر محاسبه می‌شود:
I geo= 〖log〗_2(Cn/(1.5 Bn))
توضیح بیشتر این فرمول و پارامترهای آن در فصل سوم آمده است. در این مطالعه از غلظت عناصر در ایستگاه کنترل به عنوان غلظتهای مبنا استفاده شد.
جدول4-7-نتایج مربوط به شاخص بهنجار شده غنی شدگی برای عناصر بالقوه سمی در خاکهای منطقه
number
Mo
As
Cd
Cu
Ni
Pb
Zn
Sb
Sn
Bi
Co
Cr
S
Mn
ST1
41.0297
11.5529
19.2499
25.2201
0.7874
10.5042
8.0801
24.4272
1.4220
15.5835
1.2685
0.5137
16.7234
0.6467
ST2
132.7242
147.9009
215.8549
46.5932
0.8231
90.9776
42.9120
106.8430
3.4862
77.9688
1.4905
0.2788
15.7273
0.5480
ST3
22.3798
2.1038
3.7546
4.5163
0.6944
1.9257
1.6080
2.9733
0.8256
3.1235
0.8290
0.5626
1.6251
0.7683
ST4
6.9384
1.4359
2.1984
2.3712
0.6689
1.3413
1.0829
1.7948
0.8256
1.6556
0.7067
0.5137
0.9436
0.6766
ST5
17.4854
12.7621
19.6944
22.1693
0.7135
8.5081
5.4539
15.4945
1.4678
17.0172
0.9876
0.5259
5.0327
0.7489
ST6
4.0937
2.7615
4.0838
3.6553
0.8575
1.8857
1.4547
3.1148
1.0091
3.6185
0.9151
0.5443
2.6212
0.7277
ST7
3.2761
2.5502
5.0597
3.5619
0.7020
2.4044
1.6702
3.3250
0.8256
3.3112
0.7928
0.5198
1.3630
0.7127
ST8
1.8124
1.7219
1.2258
0.7766
0.5886
1.1352
0.9365
0.8992
0.6422
0.9899
0.7520
0.5688
2.7785
0.6440
ST9
0.2677
1.6491
0.2573
0.1028
0.8231
0.4994
0.5458
0.2572
0.7339
0.5291
0.9061
0.4464
0.2096
0.7885
ST10
0.3762
1.5746
0.4031
0.1322
0.9008
0.7252
0.6541
0.3142
0.7798
0.6144
0.7792
0.4342
1.0484
0.6881
ST11
1.2511
1.0658
1.4198
0.9860
0.6027
1.2024
0.9426
1.0267
0.6880
1.6556
0.7837
0.6666
0.6290
0.7057
ST12
1.0830
1.0080
0.8988
0.5864
0.7810
0.9250
0.8012
0.6974
0.6880
0.8022
0.7203
0.6116
0.6815
0.7092
ST13
2.3480
0.9756
1.0049
0.6197
0.7275
0.9437
0.8985
0.7663
0.6880
0.8022
0.8562
0.7584
0.6815
0.7216
ST14
3.1556
1.7932
1.8656
2.2603
0.6969
1.6151
1.3187
2.0564
0.5963
1.8433
0.7837
0.7400
0.9436
0.6898
ST15
0.5551
0.6822
0.6420
0.4285
0.8002
0.7352
0.7636
0.5685
0.7798
0.6998
0.8019
1.0091
0.4718
0.6846
ST16
79.5054
4.1330
6.4530
5.5851
0.9148
3.3532
1.9309
4.6978
0.8715
4.4378
0.8200
0.5810
5.8715
0.6194
ST17
41.4207
32.6369
47.4230
45.8166
1.0601
27.9491
13.3600
42.8474
1.9266
36.8167
1.2096
0.5321
12.7916
0.5101
ST18
47.7969
35.4458
50.9028
33.5243
0.9454
27.3151
13.4971
44.0076
1.8807
33.0616
1.2685
0.5626
12.7916
0.5075
ST19
1.279737
1.3553
1.7696
1.9096
1.0002
1.3424
0.9436
1.3422
0.8256
1.3654
0.8426
0.5443
1.8872
0.6308
ST21
507.3728
42.6615
44.1857
32.3411
0.1809
55.0802
78.6279
164.1865
4.9541
9.8997
1.9889
0.5327
5.9764
0.3956
شکل7-4-نتایج محاسبه شاخص بهنجار شده غنی شدگی برای عناصر بالقوه سمی در خاکهای منطقه
با توجه به نتایج حاصل، و در نظر گرفتن تقسیم بندی رده های مختلف ضریب زمین انباشت از نظر آلودگی (جدول3-5) خاکهای اطراف کارخانه ذوب خاتون آباد از نظر آلودگی، برای عنصرAs در رده آلودگی متوسط تا به شدت آلوده؛ برای عنصر مس در رده آلودگی متوسط تا آلودگی بسیارزیاد تا شدید؛ برای عنصر سرب از آلودگی متوسط تا به شدت آلوده؛ برای عنصر روی در رده غیر آلوده تا به شدت آلوده؛ برای عنصر مولیبدن در رده آلودگی متوسط- زیاد تا رده به شدت آلوده؛ برای عنصر کادمیم از آلودگی متوسط تا به شدت آلوده؛ برای عنصر آنتیموان در رده آلودگی متوسط تا به شدت آلوده، برای عنصر قلع از رده غیر آلوده تا آلودگی متوسط-زیاد، برای عنصر بیسموت در رده آلودگی متوسط تا به شدت آلوده و برای عنصر گوگرد از رده غیر آلوده- اندکی آلوده تا رده آلودگی زیاد قرار می گیرند.
البته باید توجه داشت که تقریباً تمام رده های آلودگی بسیار بالا منحصر به ایستگاههای نزدیک دودکش بوده و با دور شدن از آن میزان آلودگی کاهش مییابد.
این مطلب به وضوح در شکل4-9 ( الف تا ه) نشان داده شده است. در این شکل ضریب زمین انباشت برای هر ایستگاه با استفاده از نرم افزار ARCGIS, 10 رسم شده است. بررسی بیشتر شکل4-5 نشان می‌دهد که خاکهای منطقه نسبت به برخی عناصر آلودگی گسترده تری دارند. برای مثال در مورد عنصر مس آلودگی تا فواصل دورتری نسبت به روی مشاهده می‌شود. این مطلب ممکن است بازگوکننده این مسئله باشد که برخی عناصر به صورت ذراتی با اندازه های متفاوت حمل شده و تا فواصل مختلفی حمل میشوند. در حالیکه برخی عناصر به صورت ذرات درشت تر حمل شده، و در مناطق بلافصل دودکشها بر روی زمین میریزند.
جدول4-8- نتایج محاسبه ضریب زمین انباشت داده‌های خاک
