نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آلودگی های محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه فناوری های محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه هرمزگان، هرمزگان، ایران

10.52547/envs.2022.1104

چکیده

سابقه و هدف: بدلیل توسعه و رشد جمعیت انسان، منابع ضروری مورد نیاز انسان نیز باید فرآهم شود. فعالیت‌های مربوط به صنایع و همچنین فعالیت‌های کشاورزی به طور گسترده‌ای زمین‌های کشاورزی را آلوده کرده است. ترکیبات نفتی و فلزات سنگین هر دو از آلاینده‌های رایج موجود در خاک‌هایی هستند که با فاضلاب تصفیه نشده آبیاری شده‌اند و سلامت محیط زیست را با خطر مواجه می‌کند. آلودگی خاک زمین‌های کشاورزی می‌توانند سبب کاهش در زراعت، و در نهایت کاهش تولید غذا برای انسان شود. زمین‌های کشاورزی در جنوب شهر تهران تقریبا به مدت 30 سال است که به وسیله فاضلاب تصفیه نشده برای تولید سبزیجات، غلات و حبوبات آبیاری می‌شوند.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه غلظت فلزات سنگین و ترکیبات نفتی در 83 نقطه نمونه برداری در دو عمق (صفر تا 30 سانتی‌متری و 30 تا 60 سانتی‌متری) اندازه گیری شد. منطقه مورد مطالعه به دو ناحیه، ناحیه شماره یک و ناحیه شماره 2، تقسیم شد که 44 نقطه نمونه برداری در ناحیه شماره 2 و 39 نقطه نمونه برداری در ناحیه شماره یک قرار گرفت. هیدروکربن‌های نفتی و فلزات سنگین (آرسنیک، کادمیم، کبالت، کروم، مس، نیکل، سرب، وانادیم و روی) در لایه سطحی و عمقی اندازه گیری شدند. ترکیبات نفتی با روش استاندارد MOOPAM و فلزات نیز به روش ICP-AES مورد آنالیز قرار گرفتند. برای تهیه نقشه‌های پراکنش آلاینده‌ها از نرم افزار ArcGIS و برای آزمون‌های آماری از نرم افزار R استفاده شد.
نتایج و بحث: نتایج نشان داد که خاک زمینهای کشاورزی در منطقه به شدت آلوده شده بطوریکه غلظت کروم، سرب، کبالت و نیکل در خاک از میزان استاندارد تعیین شده تجاوز کرده است. محدوده تغییرات فلزات سنگین از 22/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم برای کادمیم و 620 میلی‌گرم بر کیلوگرم برای سرب متغیر بود. غلظت ترکیبات نفتی در زمین‌های آبیاری شده با فاضلاب خام، در سطح و عمق، بیشتر از غلظت آن در زمین‌های آبیاری شده با آب چاه بود. غلظت قابل توجهی از فلزات آرسنیک، کروم، مس، سرب و روی در زمین‌های آبیاری شده با آب چاه مشاهده شد. غلظت کروم و سرب به ترتیب تقریبا 89 برابر و 8 برابر بیشتر از حد استاندارد تعیین شده برای زمین‌های کشاورزی ایران بود. نقشه‌های پراکندگی ترکیبات نفتی نشان داد که قسمت جنوبی منطقه به شدت آلودگی بیشتری دارد. همچنین نقشه‌های پراکندگی فلزات سنگین مشخص کرد که کل منطقه آلودگی زیادی دارد. داده‌های مربوط به مواد آلی خاک نیز نشان دهنده غلظت بالاتر مواد آلی در سطح خاک، در مقایسه با لایه عمقی، است.
نتیجه‌گیری: در کل غلظت ترکیبات نفتی و فلزات سنگین نشان داد که قسمت‌های جنوبی منطقه مورد مطالعه بیشتر تحت تاثیر آبیاری با فاضلاب تصفیه نشده، کودهای شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی و آبیاری با آب چاه بوده است. این مطالعه نشان داد که منابع مختلف انسانی، بخصوص آبیاری با فاضلاب تصفیه نشده و بکار گیری کودهای شیمیایی، سبب آلودگی در زمین‌های کشاورزی منطقه شده است. بنابراین بکارگیری برنامه مدیریتی صحیح برای کنترل و کاهش این آلاینده‌های خطرناک در زمین‌های کشاورزی ضروری است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the source of pollution of heavy metals and petroleum hydrocarbons in agricultural lands south of Tehran

نویسندگان [English]

  • Maliheh Jamali 1
  • Javad Bayat 2
  • Seyed Mohammad Reza Talakesh 3
  • Seyed Hossein Hashemi 2

1 Department of Environmental Pollutants, Environmental Sciences Research Institute, Islamic Azad University, G.C., P.O. Box 19835-196, Tehran, Iran

2 Department of Environmental Pollutants Research, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University

3 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Hormozgan

چکیده [English]

Introduction: As a result of human development and population growth, there is a corresponding need for essential resources of human. Industrial and agricultural activities have greatly polluted most agricultural lands. Petroleum compounds and heavy metals, both are the common pollutants of soils that have been irrigated by untreated wastewater, which pose a potential threat to the environment. Soil pollution of the agricultural lands will lead to a decline in cultivation, and finally decrease food production. Agricultural lands in the southern part of Tehran are being irrigated with untreated wastewater for more than 30 years to produce a variety of vegetables, legumes, cereals.
Material and methods: In this study the concentration of heavy metals and petroleum compounds were determined in 83 sampling points at two depths (0 to 30 and 30 to 60 cm). The study area was divided into two separate zones, in which 44 points were located in zone 2 and 39 points were located in zone 1. Petroleum hydrocarbons and heavy metals, As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V, and Zn, were measured at top and subsoil by using MOOPAM method, ICP-AES method, respectively. ArcGIS and R software were applied to create distribution maps of the pollutants and some statistical analyses.
Results and discussion: The results showed that the soil of agricultural land in the area is highly polluted, as the concentration of Cr, Pb, Co and Ni has exceeded the standard level e,g. 0.22 mg/kg for Cd and 620 mg/kg for Pb. The concentration of petroleum compounds in wastewater irrigated lands in both top and subsoil were higher than that of ground water irrigated lands. High level of As, Cr, Cu, Pb and Zn were observed in ground water irrigated lands compare with wastewater irrigated lands. Cr and Pb were almost 89 and 8 times higher than the standard limit of agricultural lands of Iran, respectively. The spatial distribution map of petroleum compounds showed that only the southeast of the area fall into heavily contaminated class. The distribution map of heavy metals also revealed that most parts of the studied area fall into the heavily contaminated class. Soil organic matter has more concentration in topsoil.
Conclusion: Overall, the south of the studied area has been more affected by wastewater irrigation, agrochemicals and ground water pollution in terms of heavy metals and petroleum compounds. Our study revealed various anthropogenic pollution sources, more effectively by wastewater irrigation and application of agrochemicals. Therefore, a management plan should be applied to the agricultural lands of this region to control and reduce the level of contamination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agricultural lands pollution
  • Heavy metals
  • Petroleum hydrocarbons
  • Wastewater irrigation