منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، اثرات زیست محیطی، اکسیداسیون، آلودگی هوا

(آنگلزیت) و کربناتها (سروسیت) را می‌سازد.
در pH‌های بالا، سرب ممکن است به صورت هیدروکسیدها، فسفات یا کربنات ته‌نشین شده یا کمپلکسهای آلی سرب پایدارتر تشکیل دهد. از اینرو موادآلی، باید یک مصرفگاه مهم سرب در خاکهای آلوده در نظر گرفته شود. . آلاینده‌های اصلی سرب که از کوره‌های ذوب کانسنگ گسیل می‌شوند به شکل کانیهایی مانند (PbO, PbS,PbO.〖PbSO〗_4, 〖PbSO〗_4) رخ می‌دهند (Kabata-Pendias and Pendias, 2001). سرب در 2تا5 سانتی متر بالایی خاک باقی می‌ماند به ویژه اگر خاک دست کم 5 درصد ماده آلی داشته یاpH≥5 باشد. در شرایط عادی آبشویی مهم نیست. در خاک سرب به کندی به شکلهای انحلال ناپذیر مانند سولفات، سولفید، اکسید و نمکهای فسفاتی تبدیل می‌شود. جذب سرب از خاک معمولاً زیاد نیست. غلظت طبیعی سرب در خاک کمتر یا برابر با mg⁄kg20 گزارش شده‌است. سرب در خاک تحرک کمی دارد مگر هنگامی که کمپلکسهای آلی انحلال‌پذیر تشکیل می‌دهد، یا زمانی که ظرفیت تبادل سرب خاک به حد اشباع برسد. نیم عمر سرب در خاک گستره‌ای بین 800 تا 6000 سال دارد. وجود ترکیبات گونه‌های مختلف سرب در محیط خاک، به خاک، منبع سرب (طبیعی یا انسان‌زاد)، گونه‌های آنیونی و حضور شرایط کاهشی بستگی دارد (غضبان، 1388).
سرب بطور عمده در خاکهای ماسه‌ای اسیدی دسترس‌پذیرتر است چرا که این خاکها مواد کمی برای تشکیل پیوند با سرب دارند (NRCC, 1978).

1-10-4- مولیبدن
مولیبدن با عدد اتمی 42 دارای چهار حالت ظرفیتی است اما حالتهای اکسایشی غالب آن 4و6 است. مولیبدن عنصری به نسبت غیر رایج در پوسته است. این عنصر هم سنگ دوست و هم گوگرد دوست است و شیمی آن در خاک به طور عمده مربوط به گونه های آنیونی است.
مولیبدن رفتار زمین شیمیایی غیر معمول دارد؛ چراکه در بیشتر بخش های محیط زیست احتمالاً اکسی آنیون تشکیل می دهد اما در شرایط کاهنده، تمایل شدیدی به گوگرد دارد (Kabata-Pendias and Mukherjee, 2007).
فراوانی پوسته ای مولیبدن4/1-1 میلی گرم بر گیلوگرم است که به طور عمده به صورت مولیبدنیت 〖MOS〗_2 رخ می دهد. فراوانی مولیبدن در گرانیت و دیگر سنگهای ماگماییmg⁄kg2-1 است و رسوبات غنی از مواد آلی ممکن است بیش از mg⁄kg2 مولیبدن داشته باشند. سنگهای رسوبی سنگ آهک و دولومیت دارای4/0 تا 16/5 و ماسه سنگ2/0 تا8/0میلی گرم بر کیلوگرم مولیبدن دارند.
طی هوازدگی، سولفیدهای مولیبدن به کندی اکسید شده و عمدتاً 〖MoO〗_4^(-2) تولید می کنند. این یون در pHخنثی تا کمی قلیایی غالب است، درحالیکه یون〖HMoO〗_4^- در pH کمتر رخ می‏دهد. مقدار مولیبدن خاکها شبیه مواد والد آنهاست و گستره آن013/0تا17 و میانگین آن8/1میلی گرم بر کیلوگرم است. بطور کلی خاکهای مشتق از سنگهای گرانیتی، دیاباز و برخی شیلهای غنی از مواد آلی احتمالاً مقدار بیشتری Mo دارند (Kabata-Pendias and Pendias, 1992).
به ازای هر واحد افزایش pH خاک بالای 5، مقدار مولیبدن انحلال پذیر100برابر می‌شود. مولیبدن در خاکهای اسیدی کمترین انحلال‌پذیری را داشته و در خاکهای قلیایی به سهولت متحرک می شود. به نظر می رسد که نسبت بالایی از Mo خاک با ماده آلی و اکسیدهای آبدارFe همراه است. مواد آلی نسبت به کانیهای رسی تمایل بیشتری به Mo نشان می دهند.
در خاکهای اسیدی که مولیبدن کم و اکسید آهن زیادی دارند، Mo به سختی برای گیاهان دسترس‌پذیر است. ضریب انتقال مولیبدن در گیاهان متوسط بوده و فرض بر این است که کمپلکسهای آمینواسید Mo-S در این فرایند دخالت دارند. گونه‌های متحرک Mo در خاکها (〖MoO〗_4^- وHMoO_4^-) به سهولت در دسترس گیاهان قرار دارند. معمولاً بین مقدار Mo در گیاه و pH خاک همبستگی مثبت وجود دارد. جذب Mo در گیاهان توسط حضور فسفر انحلال‌پذیر افزایش یافته و با حضور گوگرد دسترس پذیر کاهش می‌یابد (Takkar, 1982).

1-10-5 کادمیم
کادمیم با عدد اتمی 48 در محلولهای آبگین حالت اکسایشی پایدار+2 دارد. کادمیم عنصری به نسبت غیر رایج در محیط طبیعی و فلزی به شدت گوگرد دوست است که بیشتر در ترکیب با گوگرد یافت می‌شود. کانی گرینوکیت (CdS) کمیاب است و بیشتر کادمیم در کانسنگهای روی و به عنوان محصول جانبی فرآوری آنها تولید می‌شود (Cox, 1995). رفتار زمین شیمیایی این فلز از چند جنبه به Zn شباهت دارد. Cd در جدول تناوبی در مجاورت روی قرار دارد. در حقیقت Cd در ذخایر معدنی و دگر ترکیبات همیشه با روی همراه است. فراوانی این عنصر در سنگ کره تقریباً mg⁄kg1/0 است (Lollar, 2005).
در شرایط اکسنده هوازدگی خاک، کادمیم به صورت یک یون 〖Cd〗^(+2)متحرک و انحلال‌پذیر و حتی متحرک‌تر از 〖Zn〗^(+2) در محلول اکسنده اسیدی آزاد می‌شود. مهم‌ترین عواملی که تحریک یون کادمیم را کنترل می‌کند عبارتند از pH و پتانسیل اکسایش، در شرایط اکسایشی قوی، احتمالاً کادمیم کانی تشکیل می‌دهد (CdCO_3 وCdO) و همچنین احتمالاً در نهشته‌های فسفاتی و زیست سنگی انباشته می‌شود. خاک‌هایی که محتوای بالایی از ماده آلی دارند، معمولاً به داشتن غلظت بالایی از کادمیم تمایل دارند (غضبان، 1388).
تحرک کادمیم در خاکهای اسیدی و در محدوده pH، 5/4-5/5 بیشینه است، در حالیکه در خاکهای قلیایی کادمیم اغلب نامتحرک است. کادمیم در خاکهای اسیدی با زهکشی خوب، تحرک متوسط تا بالا دارد. در pH بیش از 7، کادمیم می‌تواند با 〖CaCO〗_3 به طور همزمان و یا بصورت 〖CaCO〗_3 رسوب کند. ازینرو تحرک و زیست دسترس پذیری کادمیم در خاکهای خنثی تا قلیایی اندک است (McBride, 1994).

1-10-6- روی
عنصر روی با عدد اتمی 30، در تمام ترکیبات، دو ظرفیتی است. روی ماهیتی گوگرد دوست و در کانیهای سولفیدی به ویژه اسفالریت (ZnS) یافت می‌شود. این کانی منبع برخی از عناصر گوگرد دوست دیگر به ویژه کادمیم را تشکیل می‌دهد.
اکسایش سطحی این کانی به آزاد شدن یون انحلال‌پذیر 〖Zn〗^(+2) که گاهی کانیهای کربناتی و سیلیکاتی تشکیل می‌دهد می‌انجامد. غبار روی به دلیل سطح زیاد، بسیار واکنش‌پذیر است و برای مثال می‌تواند در دمای بالا با عناصر اکسیژن، کلر و گوگرد واکنش دهد (Graf, 2002).
ذوب فلزات غیر آهنی و سوزاندن سوختهای فسیلی و پسماندهای شهری، منابع اصلی انسان زاد روی در آلودگی هوا هستند. روی بعنوان فلزی که نسبت به فلزات سنگین دیگر انحلال‌پذیرتر است در نظر گرفته می‌شود. از سوی دیگر به آسانی نیز توسط ترکیبات آلی و معدنی جذب می‌شود. به طور کلی کانیهای رسی، اکسیدهای آبدار و pH ، مهم‌ترین عوامل کنترل کننده انحلال پذیری روی در خاک هستند، درحالیکه به نظر می‌رسد کمپلکس سازی آلی، و رسوب روی به شکل هیدروکسید، کربنات و ترکیبات سولفیدی اهمیت کمتری داشته باشند. علاوه بر این روی می‌تواند وارد برخی لایه‌های ساختارهای سیلیکاتی مانند مونت موریلونیت شده و بسیار نامتحرک شود. در هر حال ثابت پایداری موادآلی روی در خاک نسبتاً پایین است اما نسبت زیادی از روی در خاکهای معدنی به شکل پیوند با ماده آلی است. هسته سازی هیدروکسید روی بر روی سطوح رسی می‌تواند ترکیباتی در خاک ایجاد کند که نگهداری روی در آن به شدت به pH وابسته است. جذب سطحی 〖Zn〗^(+2) در pH کمتر از 7 می‌تواند توسط رقابت بین کاتیونها کاهش یابد و این امر به متحرک شدن و آبشویی آسان روی از خاکهای اسیدی سبک منجر می‌شود. در pH بالاتر، در حالیکه افزایش ترکیبات آلی خاک مشهود‌تر است، کمپلکسهای آلی روی ممکن است مسئول انحلال پذیری این فلز باشند (Kabata-Pendias and Pendias, 2001).
غلظت روی در گیاهان به سن و وضعیت گیاه بستگی دارد و معمولاً بیشترین مقدار آن در گیاهان جوان وجود دارد. با افزایش سن مقدار روی به دلیل رقیق شدن کاهش می‌یابد. مطالعات جدید نشان می‌دهد که جذب روی توسط گیاهان خشکی در pH اسیدی خاک به شدت افزایش یافته و با افزایش ماده آلی کاهش می‌یابد. کمبود روی در گیاهانی که خاک آنها دارای فسفر زیست دسترس پذیر زیادی است گزارش شده است (Merian et al, 2004).
توضیحات بیشتر در پایان نامه دکترای راست منش (1388) با عنوان کاربرد زمین شیمی و دورسنجی در بررسی اثرات زیست محیطی ناشی از ذوب مس بیان شده است.

1-11-مسیرهای انتقال عناصر در زیست بوم سامانه

عناصر از طریق فرایندهای طبیعی و انسانزاد در خاک، آب و هوا پخش می‌شوند. در محیط‌های طبیعی به ویژه آبهای سطحی و زیرزمینی، رسوبات، خاک و هوا، زیست دسترس پذیری فلزات سمناک موضوعی پیچیده می‌باشد که تابع عوامل متعددی مانند غلظت کل، غلظت عناصر در اجزاء یا پیوندهای مختلف، ترکیب کانی شناختی، pH، Eh، دما، مقدار موادآلی، مقدار مواد معلق، حجم آب، سرعت آب و طول مدت دسترسی آب، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، می‌باشد. علاوه بر موارد ذکر شده، انتقال فلزات توسط باد و یا شسته شدن آنها از جو توسط بارش‌های جوی نیز باید مد نظر قرار گیرد. بسیاری از عوامل ذکر شده از نظر اقلیمی و محلی دارای تفاوتهای زیادی بوده و از طرفی بسیاری از این عوامل به یکدیگر وابسته می‌باشند؛ بگونه‌ای که تغییر در یک عامل می‌تواند چند عامل دیگر را تحت تاثیر قرار دهد.
انتقال عناصر سمناک در زیست بومهای سطحی تابعی از عوامل مختلف می‌باشد که هرکدام نقش مهمی در رهاسازی، انتقال و سرنوشت نهایی عناصر سمناک ایفا می‌کنند.جدول 1-6 برخی از مهم‌ترین این عوامل را در قالب عوامل اولیه کنترل کننده حضور عناصر و عوامل فیزیکوشیمیایی مهم در انتقال و پراکندگی عناصر در زیست بومهای طبیعی را نشان می‌دهد. مسیرهای اصلی انتقال و روابط بین مقدار کل فلز در منشأ و مسمومیت زایی آن در طی انتقال و رهاسازی در زیست بومهای طبیعی نیز فرایندی ساده نبوده، بلکه متاثر از عواملی می‌باشد که در جدول 1-6 بدان اشاره شده است.

جدول1-6-عوامل اصلی تأثیرگذار بر روند حرکت عناصر در زیست بومهای طبیعی (Plumlee and Logdson, 1999).
عوامل کنترل کننده امکان رهاسازی و حضور عناصر سمناک
الف) فراوانی
(مقدار کل عناصر)
ب) دسترسی به عوامل هوازدگی و درجه هوازدگی
1-آب و هوا اقلیم
2-تخلخل و نفوذپذیری
2-1-عوامل زمین شناختی و ساختمانی
2-2-سطح تماس سطحی
3-موقعیت توپوگرافی
ج) قابلیت هوازدگی کانیهای تشکیل دهنده سنگها
1)خواص کانیها
1-1-نوع کانی
2-1-انحلال پذیری
3-1-اندازه دانه، ساخت و بافت آنها
4-1-وجود ناخالصی‌ها
2)شرایط زمین شناسی
2-1-غلظت در محیط آبی
2-2-pH و شرایط اکسایش و احیاء
3-2-محدودیت‌ها در سرعت واکنش
فرایندها و عوامل کنترل کننده پراکندگی فیزیکی عناصر
الف) فراوانی
چرخه زمین رها سازی
ب) خواص دانه‌ها
1-اندازه
2-شکل
3-چگالی
ج) قرارگرفتن در معرض عوامل فرسایش
1-اقلیم
2-موقعیت توپوگرافی
د) قرارگرفتن در معرض عوامل حمل کننده و نگهدارنده
1-انتقال از طریق هوا
2-انتقال از طریق آب و یا رسوب کردن در آب
1-2-خواص ذرات معلق
2-2-ویژگیهای آب‌شناختی رودخانه، نهرها و آبخوان
3-2-ویژگیهای دریاچه یا آبگیر
4-2-ویژگیهای آبخوان
فرایندهای شیمیایی و عوامل کنترل کننده در تحرک شیمیایی عناصر
الف) چرخه زمین رهاسازی
ب) نوع گونه شیمیایی
ج) شرایط اکسایش و احیاء
د) فتولیز
ه) قابلیت و یا تمایل برای تبخیر شدن
ر) قابلیت و یا انتقال زیستی
ز) محصول انحلال کانیهای اولیه و ثانویه
1-تمرکز و یا غلظت گونه شیمیایی در آب
2-pH و شرایط اکسایش و احیاء
3-شرایط کنتیکی و سرعت واکنش
4-دما
5-اقلیم
واکنش‌های جذب، رسوبگذاری مجدد و یا تبادل یونی
1-تمرکز در آب و نوع گونه شیمیایی
2-pH و شرایط اکسیداسیون و احیاء
3-خواص خاک و ویژگیهای کانی شناختی
4-فراوانی مواد جاذب
5-دسترسی مواد جاذب
در هر مرحله از انتقال عناصر در بخشهای مختلف زیست‌بوم، کل فلز سمناک منتقل نمی‌شود. همچنین تمام فلز در معرض عوامل فرسایش، زیست دسترس پذیر و یا ایجادکننده مسمومیت برای موجودات زنده نمی‌باشد. شکل1-2طرحی شماتیک از روند انتقال عناصر بالقوه سمناک و سرنوشت نهایی این عناصر تا ایجاد مسمومیت را نشان می‏دهد.
سؤال اساسی در انتقال عناصر در زیست بوم سامانه این است که اساساً چه عواملی