منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، نمونه برداری، جامعه آماری، چند متغیره

دانلود پایان نامه ارشد

اجزاء آن در نمونه خاک و یا رسوب می‌باشد. بر اساس مقدار بدست آمده از رابطه فوقPerin و همکاران (1985)کدهای ارزیابی خطر را پیشنهاد کردند (جدول3-6).

جدول3-7-کدهای ارزیابی خطر براساس میزان تحرک نسبی عناصر سمناک در محیط‌های
خاک و رسوب
فاکتور تحرک نسبی
کد ارزیابی خطر
1
10-1
30-11
50-31
50
بدون خطر
خطر کم
خطر متوسط
خطر بالا
خطر بسیار بالا

کدهای ارائه شده در جدول فوق در ابتدا برای ارزیابی آلودگی عناصر در رسوبات طراحی شده بودند و نشان می‏داد رسوبی که حاوی کمتر از 1درصد مقدار کل یک عنصر سمناک به صورت اجزاء انحلال‌پذیر در آب، تبادل پذیر و مرتبط با کربناتها باشد از نظر زیست محیطی فاقد خطر و ایمن در نظر گرفته می‏شود؛ این در حالی است که اگر مقدار فلز سمناک در اجزاء ذکر شده بیش از 50 درصد مقدار کل آن باشد؛ در این صورت فلز مربوطه به شدت خطرناک بوده و قابلیت ورود به چرخه های غذایی و زیستی را خواهد داشت. میزان تحرک هر یک از عناصر مورد نظر در محیط های زمین شناختی و منابع مختلف آلودگی از طریق روشهای تفکیک شیمیایی یک مرحله‌ای و چند مرحله ای و اعمال کدهای ارزیابی خطر تعیین می‏شود.

3-11-روش تعیین خط مبنا یا زمینه طبیعی در محیط های مختلف

به طور معمول بی‌هنجاریهای زمین شیمیایی از راه مقایسه نمونه‌ها با نمونه های زمینه طبیعی شناسایی می شوند. مقادیر زمینه طبیعی مشخص کننده حد بالایی و پایینی تغییرات عادی غلظت عناصر در مجموعه داده های بدست آمده می باشند. مقادیری که در محدوده مرزهای عادی قرار می گیرند به عنوان مقادیر زمینه، و مقادیر فراتر از آن به عنوان مقادیر بی‌هنجار در نظر گرفته می شوند. همان‌گونه که در تمام شاخص های زیست محیطی فوق نیز اشاره شد، مقادیر استاندارد، مبنا یا زمینه طبیعی(baseline or background values) برای برآورد شدت آلودگی ایجاد شده در اثر عوامل انسانزاد استفاده می شوند. اهمیت این موضوع، بویژه در مناطق معدنی که غلظت بالایی از عناصر سمناک بطور طبیعی در انواع محیط های زمین شناختی مانند آب، خاک و رسوب وجود دارد، دوچندان می شود؛ زیرا در صورت انتخاب غلظت زمینه طبیعی نامناسب برای انواع شاخص های زیست محیطی خطاهای اساسی در تحلیل روند آلودگی ها، نوع عناصر آلاینده و شدت آلودگی بوجود خواهد آمد. بررسی منابع موجود نشان می دهد که روشهای متعددی برای تعیین غلظت‌های شاخص و یا زمینه طبیعی عناصر سمناک در محیطهای زمین شناختی استفاده شده اند. هریک از این روشها دارای معایب و مزایای خاص خود بوده که میزان کارایی آنها را برای برآورد آلودگی های زیست محیطی مشخص می کند. برای مثال، برآورد شدت آلودگی عناصر در محیط زمین شیمیایی آب غالباً از راه غلظت استاندارد توصیه شده توسط موسسات معتبر بین المللی مانند سازمان بهداشت جهانی (World Health Organization, WHO) و یا سازمان حفاطت محیط زیست آمریکا (U.S Environmental Protection Agency, U.S.EPA) صورت می گیرد؛ زیرا با توجه به ماهیت حضور عناصر در آب که غالباً به صورت حل‌شده می باشد؛ میزان خطر زیست محیطی آنها برای چرخه های مختلف زیستی، بویژه زیست بوم سامانه مصرف کننده آب به مراتب بیش از سایر محیط‌ها مانند خاک و یا رسوب خواهد بود؛ ازینرو حساسیت بسیار بالایی در مورد غلظت عناصر سمناک در آب وجود دارد و سعی می شود که شدت غنی شدگی بر اساس غلظت استاندارد توصیه شده ارزیابی شود.
در مورد محیط های زمین شیمیایی خاک و رسوب نیز هر چند غلظت استاندارد توسط برخی از موسسات بین المللی ارائه شده است؛ اما در بیشتر موارد توصیه شده که از غلظت زمینه طبیعی بومی (Local backgeound)استفاده شود. تنوع انواع شرایط تأثیر گذار بر روند رهاسازی و انتقال عناصر سمناک در محیط های مختلف، بویژه با در نظرگرفتن تنوع شرایط زمین شناختی، اقلیمی و زیستی ایجاب می کند که در هر منطقه غلظت زمینه طبیعی شناسایی و شدت آلودگی بر اساس آن تعیین شود.
امروزه دربیشتر مطالعات زیست محیطی روش رایج برای ارزیابی شدت آلودگی، نوع عناصر آلوده و یا روند انتقال عناصر آلاینده در محیط های زمین شیمیایی خاک و رسوب، مقایسه غلظت عناصر سمناک در نمونه های آلوده با نمونه های غیر آلوده ای است که از نظر ساختار کانی شناختی و بافتی شبیه هستند (Salomons and Fostner, 1984; Hornung et al., 1989; Williamson et al., 1992). در مطالعات زیست محیطی اولیه (برای مثال Salomons and Fostner, 1984 ) روش های معمول برای ارزیابی شدت آلودگی شامل مقایسه غلظت فعلی عناصر سمناک در رسوبات با مقادیر غلظت آنها قبل از صنعتی شدن، مقایسه با غلظت مواد زمین شناختی مرجع مانند شیل میانگین(Turekian and Wedepohl, 1961) و یا غلظت میانگین پوسته زمین بودند. هر یک از روش ها دارای معایب خاص خود می‏باشد. برای مثال، مهم‌ترین اشکال استفاده از میانگین غلظت در پوسته زمین (کلارک) این است که تغییرات زمین شیمیایی طبیعی را نادیده گرفته و منجر به شناسایی غلظتهای بی‌هنجاری می شود که در حقیقت غلظت طبیعی محسوب می‏گردند (Covelli and Fontolan, 1997). عیب دیگر میانگین غلظت پوسته ای این است که مقادیر گزارش شده غلظت کل عنصر در کسرهای مختلف خاک یا رسوب بوده و مقایسه آنها با غلظت عناصر در کسر ریزدانه رسوبات ( 63 میکرون) و یا خاک درست نمی‌باشد.
در این مطالعه برای تحلیل زیست محیطی غلظت عناصر سمناک در محیط زمین شیمیایی خاک نیز به هیچ عنوان از غلظت مجاز توصیه شده و یا مقادیرمیانگین غلظت پوسته زمین استفاده نشد؛ هرچند این غلظتها برای مقایسه آورده شده‌است. در مناطق معدنکاری و ذوب از راه برنامه ریزی مناسب در فرایند نمونه برداری می توان غلظت زمینه عناصر سمناک را برای محاسبه شدت آلودگی بدست آورد. برای این منظور دو روش زیر توصیه شده است که از هر دوی آنها در نمونه برداری از خاک های اطراف کارخانه ذوب خاتون آباد استفاده شد.
نمونه برداری در راستاهای مختلف و با فاصله های متفاوت از منابع آلودگی
نمونه برداری از اعماق مختلف خاک
در محیط زمین شیمیایی خاک تعیین غلظت زمینه طبیعی بر اساس روند تغییرات عناصر آلاینده در نیمرخهای خاک صورت گرفت؛ به گونه ای که غلظت عناصر بالقوه سمناک در افق های سطحی هر نیمرخ خاک با نمونه های عمقی خاک ناآلوده و سنگ بستر مقایسه شد. در این شرایط تأثیر غنی شدگی های طبیعی در اثر کانه زایی در محاسبه شاخص های آلودگی در نظر گرفته شده و از ایجاد خطاهای ناخواسته به دلیل انتخاب غلظت مبنای نادرست کاسته می‏شود. برای برخی از نمونه های سطحی اطراف کارخانه ذوب نیز از میانگین عناصر در افق های عمقی نیمرخهای خاک و یا سنگ بستر به عنوان غلظت مبنا و زمینه طبیعی استفاده شد.

3-12-مبانی آماری استفاده شده در تحلیل نتایج

روشهای آماری همواره به طور گسترده برای تفسیر مجموعه داده های زمین شناختی و تعیین آنومالیها استفاده شده اند. در محیط هایی مانند خاک و رسوب به طور معمول فرایندهای متنوعی بر توزیع عناصر سمناک تأثیر می‏گذارند. عواملی مانند pH، انواع ترکیبات جاذب طبیعی مانند اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن و منگنز، کلوئیدهای رسی و کلوئیدهای آلی، عوامل آلاینده انسانزاد و حتی غنی شدگی‌های طبیعی سبب ایجاد تغییرات اساسی در توزیع آماری عناصر سمناک می‏شود. بررسی های زیست محیطی نشان داده است که هیچ آزمون آماری به تنهایی نمی‏تواند برای تفسیر نتایج حاصل از آلودگی عناصر بالقوه سمناک مورد استفاده قرار گیرد؛ بلکه باید داده با استفاده از چند آزمون آماری ارزیابی شود.
بطور کلی روشهای آماری استفاده شده را می توان به دوگروه شامل روشهای آماری تک متغیره و روشهای آماری چند متغیره تقسیم کرد. در ادامه هریک از این روشها شرح داده شده است.

3-12-1-روشهای آماری تک متغیره
در این گروه از روشها، تحلیل های صورت گرفته بر روی هریک از متغیرها به طور جداگانه انجام می‏شود. توصیف آماری نتایج بدست آمده برای هریک از عناصر سمناک برمبنای غلظت میانگین، میانه، مد، انحراف معیار، کمینه و بیشینه داده ها، اولین مرحله در توصیف داده های بدست آمده می‏باشد. ماهیت توزیع آماری هریک از متغیرها نیز از راه نمودارهای هیستوگرام، نمودار فراوانی تجمعی و یا نمودارهای جعبه ای (box plot) تعیین می شود. از راه این نمودارها ماهیت همگن و یا ناهمگن بودن جامعه های آماری برای هریک از متغیرها تعیین می شود. برخی از این نمودارها مانند نمودار های جعبه ای علاوه بر توزیع آماری، داده های پرت را نیز مشخص می‏کنند. در پژوهشهای زمین شناختی از منحنی های هیستوگرام برای مشخص کردن نرمال و یا غیرنرمال بودن جامعه آماری هر یک از متغیرهای مورد نظر استفاده می‏شود؛ اما آنچه که مسلم است نوع توزیع آماری وابستگی شدیدی به شیوه نمونه برداری مانند شعاع نمونه برداری و تنوع در محیط زمین شناختی دارد. هرچه شعاع نمونه برداری کاهش یابد و یا تنوع درمحیط زمین شناختی کمتر شود، توزیع آماری به توزیع نرمال نزدیکتر می‌شود. در مطالعات زیست محیطی چنین شرایطی برای عناصر آلوده به ندرت اتفاق می‏افتد؛ زیرا در برنامه نمونه برداری برای مشخص کردن شعاع گسترش آلودگی و یا نقش عوامل مختلف در کاهش و یا افزایش آلودگی، چهارچوب نمونه برداری معمولاً گسترده و با تنوع در ماهیت نمونه ها انتخاب می‏شود؛ بنابراین عملاً توزیع آماری هر یک از عناصر آلوده نیز در محیطی کاملاً ناهمگن رخ می‌دهد.
در گذشته با فرض نرمال بودن توزیع آماری متغیرهای زمین شیمیایی، مقادیر فراتر از2 برابر انحراف از معیار میانگین داده ها به عنوان غلظت بی‌هنجار در نظر گرفته می‏شدند؛ به عبارت دیگر محدوده و یا مرز تغییرات عادی در جامعه آماری را±2 برابر انحراف از معیار میانگین داده تعریف کرده اند (Hawkes and Webb, 1962). این روش تعیین بی‌هنجاری به نوعی فرضی بود؛ زیرا به ندرت توزیع آماری داده های زمین شناختی کاملاً منطبق با الگوی توزیع نرمال بوده و اغلب دارای چولگی مثبت با دنباله کشیده به سمت غلظتهای بالا می‏باشد. نکته دیگر اینکه نمونه های مرتبط به محیط زمین شناختی به دلیل تنوع در فرایندهای موجود غالباً دارای تفاوت هایی با یکدیگر هستند. توزیع آماری یکی از مبانی اساسی در بررسی روند تغییرات عناصر در نمونه های خاک و رسوب است.
لازم به ذکر است که برخی از محققین بر این باورند که توزیع آماری عناصر کمیاب در محیط های زمین شناختی نزدیک به توزیع آماری لوگ نرمال می‏باشد؛ بنابراین می توان با تبدیل داده ها به لگاریتم مبنای 10 به نوعی جامعه آماری مورد نظر را نرمال و در محاسبات آماری استفاده کرد؛ اما امروزه مشخص شده است که بسیاری از مجموعه داده های زمین شناختی دارای توزیع آماری بین حالت نرمال و لوگ نرمال می‏باشند. از طرفی تبدیل داده های واقعی به مقادیر لگاریتم آنها سبب ازبین رفتن تفاوت بین داده‌ها می‌شود. این موضوع، به ویژه در مواردی که آلودگی ناشی از منابع انسانزاد مدنظر است؛ سبب حذف تفاوتهای میان مقادیر شده، و تفسیر نتایج را دشوار می‌کند (Reid and Spencer, 2009).

3-12-2-روشهای آماری چند متغیره
داده های زمین شیمیایی بطور طبیعی چند متغیره هستند و در بیشتر مواقع بیش از یک متغیر و یا عنصر در هر نمونه با یکدیگر ارتباط زمین شیمیایی دارند. در مناطق کانه زایی آنومالیهای زمین شیمیایی برای بیش از یک عنصر رخ داده است؛ زیرا منشأ و یا فرایندهایی که سبب ایجاد بی‌هنجاری می شوند، در بیشتر موارد بر روی بیش از یک عنصر عمل کرده اند. از این نظر انواع ذخایر دارای همبستگی و ارتباط زمین شیمیایی متفاوتی برای مجموعه عناصر بوده، و به همین دلیل ردیابهای اکتشافی آنها نیز متفاوت می‏باشند. شناسایی ارتباط بین عناصر ابزاری مناسب برای تعیین بی‌هنجاریهای زمین شیمیایی و یا آلودگیهای زیست محیطی است.
روشهای آماری متعددی برای بررسی ارتباط بین متغیرهای زمین- زیست محیطی استفاده شده اند که از بین آنها چهار روش زیر دارای بیشترین کاربرد بوده و طی این پژوهش نیز از آنها استفاده شده است:
شبکه همبستگی (استفاده از رگرسیون خطی برای تحلیل همبستگ

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، آلودگی محیط زیست، نمونه برداری، محیط زیست Next Entries منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، چند متغیره، آزمون های آماری، تحلیل مؤلفه های اصلی