ارزیابی توزیع مکانی و تعیین نقاط بحرانی آلودگی کادمیم در بخشی از زمین‌های کشاورزی غرب شیراز به روش کریجینگ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه خاک‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات تهران

2 استاد، بخش علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد منابع آب، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز

چکیده

توسعه صنعتی، سبب پراکندگی فلزات سنگین از جمله کادمیم در محیط زیست و به‌ویژه در خاک شده است. استفاده از پساب و لجن فاضلاب‌ و همچنین ناخالصی کودهای فسفاته، امکان گسترش آلودگی کادمیم در زمین‌های کشاورزی را بیشتر کرده و لزوم پیمایش این آلودگی را جدی‌تر می‌نماید. اهمیت پیمایش آلودگی این عنصر همراه با کارایی روش‌های زمین آمار برای تعیین و پهنه‌بندی آلودگی کادمیم در 800 هکتار از منطقه کشاورزی غرب شیراز (بیضا) با 19 نمونه تصادفی انجام شد. با مقایسه روش‌های مختلف زمین آماری، روش کریجینگ به‌عنوان مناسب‌ترین روش شناخته شد. نتایج حاصل بیانگر این بود که آلودگی منطقه به درجات مختلفی از کادمیم 80 درصد و بیشتر در بخش جنوبی متمرکز بوده است. تجزیه و تحلیل واریوگرام به‌دست آمده نشان داد که 55 درصد از تغییرات، ناشی از جز ساختاری و باقیمانده از بخش تصادفی است. با توجه به عدم وجود آلودگی‌های نقطه‌ای در منطقه از یک طرف و وسعت کم منطقه همراه با ضریب تغییرات زیاد اندازه‌گیری شده (60 درصد) از طرف دیگر به نظر می‌رسد که احتمالاً منشا اصلی کادمیم خاک، انسان‌زاد بوده و در این میان، فعالیت‌های کشاورزی عامل اصلی آلودگی خاک‌های این منطقه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Spatial Distribution of Soil Cadmium and Cadmium Hot Points in a Part of an Arable Lands in West of Shiraz in Fars Province by Kriging Method

نویسندگان [English]

  • Ali Kasraeeyan 1
  • Najafali Karimian 2
  • vahid Ghafouri 3
چکیده [English]

Soil pollution, in general, and heavy metals contamination, in particular, are problems of modern life. In this context, surveying contaminated soils becomes essential for keeping away human food chains from dangerous heavy metals. This study was conducted to evaluate soil Cd-contamination in part of the arable lands in Bizaa, west of Shiraz. Soil samples were randomly collected from an area of 800,000 m2, prepared, and analyzed for Cd concentration. Analysis of variograms showed that the structural component moderately dominated the randomized component and that the range of special dependency was 2300 m. Ordinary kriging was used for mapping and estimation variances were calculated. Based on the Cd contamination standard threshold (3mg/Kg), the map thus prepared indicated that about 80 percent of the study area was polluted and that the hot point was located in the southern stretches of the study area.  The non-existence of industrial activities and the absence of point Cd distribution indicated that soil pollution in the area must have been caused by human activities such as farming. The excessive consumption of chemical fertilizers, especially phosphates, in agricultural activities and sludge application seem to be the main suspects of soil Cd contamination. Further investigation is needed into the agricultural history of the area to determine the main causes of Cd contamination in this area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cadmium Pollution
  • Agricultural Lands
  • Geostatistic
  • Kriging
  • Shiraz

1. Khodakarami, L., Soffianian, A., Mirghafari, N., Afyuni, M., and Golshahi, A. (2002). “Concentration zoning of chromium, cobalt and nickel in the soils of three sub-basin of the Hamadan province using GIS technology and the geostatistics.” JWSS - Isfahan University of Technology, 15 (58), 243-254.

2. Dayani, M., Mohammadi, J., and Naderi, M. (2009). “Geostatistical analysis of Pb, Zn and Cd concentration in soil of Sepahanshahr suburb (south of Esfahan).” J. of Water and Soil, 23(4), 67-76. (In Persian)

3. Hutton, M., and de Meeus, C. (2001). Analysis and conclusions from Member States' Assessment of the risk to health and the environment from cadmium in fertilizers, Final Report European Commission- Enterprise DG, Environmental Resource Management, London

4. Lado, L. R., Hengl, T., and Reuter, H. I. (2008). “Heavy metal in European soils: A geostatistical analysis of the FOREGS Geochemical database.” Geoderma, 148, 189-199.

5. Bolan, N.S., Adriano, B. C., and Mani, P. A. (2003). “Immobilization and phytoavailaibility of cadmium in variable charge soils. II. effect of lime addition .” Plant and Soil, 241, 187-198.

6. Salehi, M., Malakouti, M.J., and Samavat, S. (2005). Distribution and critical levels of heavy metals in life cycle( Soil, Water, Plant, and livestocks), Soil and Water Research Institute, Technical bulletin, No. 435., Thanjavru.

7. Rodriguez, J. A., Nanos, N., Grav, J. M., and Gil, L. (2008). “Multiscale analysis of heavy metal contents in Spanish agricultural topsoils.” Chemosphere, 70, 1085-1096.

8. Jiachun, S., Hazian, W., Jianming, X., Jinjun, W., Xingmei, L., Haiping, Z., and Shunlan, J. (2006). “Spatial distribution of heavy metal in soil: A case study of Changing, China.” Environmental Geology Geol., 10, 245-264.

9. Baghaie, A.H., Khademi, H., and Mohammadi, J. (2007). “Geostatistical analysis of spatial variability of lead and nickel around two industrial factories in Isfahan province.” J. Agric. Sci. Natur. Resour., 14 (2), 11-20.
(In Persian)

10. XingMei, L., Jianjun, W. V., and Jiangming, X.U. (2006). “Characterizing the risk assessment of heavy metal and sampling uncertaintly analysis in paddy fields by geostatistics and GIS. Enviromental Pollution, 129, 113-124.

11. Mohammadi, J. (1997). “Geostatistical mapping of environmental soil hazards.” PhD. Thesis, Gent University, Belgium.

12. Shin J.J., and Peneffen, M. (2000). “Determination of spatial continuity of soil lead levels in an urban residential neighborhood.” Environmental Research, 82, 46-52.

13. Amini, M., Afyuni, M., Khademi, H., Abbaspour, K.C., and Schulin, R. (2005). “Mapping risk of cadmium and lead contamination to human health in soils of central Iran.” Science of the Total Environment, 347,
64-77.

14. Juang, K. W., Lee, D. Y., and Ellsworth, T. R. (2001). “Using rank-order geostatistics for special interpolation of highly skewed data in heavy metal contaminated site.” J. Environ. Qual., 30, 894-903.

15. Giorgio, S., Senesi, G., Baldassarre, A., Snesi, A., and Radina, B. (1999). “Trace element inputs into soils by anthropogenic activities and implications for human health.” Chemosphere, 39 (2), 343-377.