دانلود پایان نامه ارشد : زمین شیمی زیست محیطی و زیست دسترس پذیری فلزات سنگین در رسوبات ساحلی |
1-8-7 زیست آشفتگی.. 16
1-9 زمین شیمی محیط های ساحلی و دریایی.. 17
1-9-1 زمین شیمی رسوبات دریایی.. 18
1-9-2 چرخه زیست زمین شیمیایی عناصر در محیط دریا 21
1-10 توزیع شیمیایی (گونه پذیری) فلزات سنگین در رسوبات… 23
1-10-1 تکنیک های استخراج ترتیبی.. 24
1-10-2 انواع روش های استخراج ترتیبی.. 25
1-10-3 یکدست کردن روندهای استخراج ترتیبی: روش BCR.. 28
1-10-4 انتقادهای وارد بر روشهای استخراج ترتیبی.. 29
1-10-5 اجزای استخراج پذیر در روش های رایج استخراج ترتیبی.. 29
1-10-5-1 کسر تبادل پذیر. 29
1-10-5-2 فاز کربناتی.. 30
1-10-5-3 فاز اکسیدهای آهن و منگنز، یا فاز کاهش پذیر. 30
1-10-5-4 فازهای آلی یا فاز اکسایش پذیر. 31
1-10-5-5 کسر قابل استخراج با اسید قوی یا فاز بازماندی.. 32
1-11 تأثیر شوری بر تحرک فلزات سنگین در رسوبات ساحلی.. 32
1-12 ارزیابی رسوبات آلوده 33
1-13 ضرورت انجام پژوهش در ارتباط با رسوبات آلوده 34
1-14 مطالعات پیشین.. 35
1-15 اهداف پژوهش…. 38
فصل دوم
2- ویژگی های عمومی، و زمین شناسی منطقه…. 42
2-1 مقدمه. 42
2-2 ویژگی های عمومی خلیج گواتر. 43
2-3 زمین شناسی.. 45
2-3-1 زمین شناسی محدوده مورد مطالعه. 45
2-3-1-1 واحد Msm.. 46
2-3-1-2 واحد MP1m.. 46
2-3-1-3 واحد P1sc47
2-3-1-4 نهشته های ساحلی قدیمی کواترنر(Qmt1) 48
2-3-1-5 واحد QPl48
2-3-1-6 واحد Qt1. 48
2-3-1-7 واحد Qt2. 49
2-3-1-8 واحد Qm.. 49
2-3-1-9 واحد Qes49
2-3-1-10 واحد QId. 49
2-4 جغرافیای دیرینه مکران ساحلی.. 50
2-5 زمین ریخت شناسی مکران ساحلی.. 50
2-5-1 رشته های ماسهای.. 52
2-5-2 رودخانه ها 53
2-5-3 پادگانه های دریایی.. 54
2-6 پارامترهای اقلیم شناختی منطقه. 57
2-6-1 دما 57
2-6-2 رطوبت… 57
2-6-3 بارش…. 57
2-6-4 باد. 58
2-7 ویژگی های عمومی دریای عمان.. 58
2-7-1 منشا رسوبات بستر دریای عمان.. 60
2-7-2 پدیده اقلیمی مونسون در دریای عمان.. 60
2-7-3 اقیانوس شناسی فیزیکی دریای عمان.. 62
2-7-4 توده های آبی.. 62
2-8 سوابق تاریخی مطالعات اقیانوس شناختی در دریای عمان.. 64
فصل سوم
3- روش های نمونه برداری، آماده سازی، تجزیه نمونه ها، و تحلیل آماری داده ها……. 68
3-1 انتخاب نقاط نمونه برداری.. 68
3-2 روش نمونه برداری از رسوبات… 73
3-3 آماده سازی نمونه ها 74
3-3-1 آماده سازی اولیه نمونه ها 74
3-3-2 مرحله دوم آماده سازی.. 76
3-4 اندازه گیری پارامترهای کیفی آب… 76
3-4-1 pH، EC، شوری، و دما 76
3-5 اندازه گیری پارامترهای کیفی رسوب… 77
3-5-1 دانه بندی رسوبات… 77
3-5-2 تعیین درصد رطوبت، ماده آلی، و کربنات در نمونه های رسوب… 79
3-5-3 اندازه گیریpH و EC رسوب… 81
3-5-4 اندازه گیری ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) 81
3-6 تجزیه های شیمیایی.. 83
3-6-1 تعیین غلظت کل عناصر در نمونه های رسوب… 83
3-6-2 تعیین غلظت سدیم در آزمایش تعیین CEC رسوب… 83
3-6-3 تعیین غلظت عناصر در هر کسر رسوب… 83
3-7 کسرپذیری عناصر جزئی رسوب بااستفاده از تجزیه استخراج ترتیبی.. 84
3-7-1 دستورالعمل استخراج ترتیبی.. 84
3-7-2 هضم با تیزاب سلطانی.. 84
3-7-3 مراحل استخراج ترتیبی.. 85
مرحله اول (قابل استخراج در اسید/ کسر تبادل پذیر) 85
مرحله دوم (کسر به آسانی کاهش پذیر) 85
مرحله سوم (کسر اکسایش پذیر) 85
مرحله چهارم (کسر بازماندی) 86
3-7-4 بازیابی روند استخراج ترتیبی.. 86
3-8 تحلیل داده ها 86
3-8-1 روش های آماری تحلیل داده ها 86
3-8-1-1 تحلیل توصیفی داده ها و تعیین ضرایب همبستگی.. 86
3-8-1-2 آنالیزهای چندمتغیره 87
الف) تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) 87
ب) تحلیل خوشه ای (CA) 88
3-8-2 روش های آماری مرتبط با تحلیل زمین شیمیایی داده ها 88
3-8-2-1 مقایسه با غلظت های استاندارد جهانی و محلی.. 88
الف) استفاده از ترکیب شیل میانگین و پوسته قارهای بالایی به عنوان ماده مرجع.. 88
ب) استفاده از ترکیب زمینه طبیعی منطقه به عنوان ماده مرجع محلی.. 89
3-8-2-2 محاسبه شاخص های زمین شیمیایی.. 89
الف) ضریب غنی شدگی.. 90
ب) ضریب زمین انباشت… 91
ج) ضریب آلودگی (Cf) و درجه آلودگی (Cd). 92
د) شاخص بار آلودگی.. 93
ه) خطر بالقوه بوم شناختی (Eri) و ضریب ریسک (RI) 93
و) استانداردهای کیفیت رسوب… 94
3-8-2-3 روش های محاسبه تحرک، زیست دسترس پذیری، و ریسک عناصر. 95
الف) ضریب تحرک عناصر. 95
ب) ضریب آلودگی انفرادی.. 96
ج) ضریب آلودگی کلی.. 96
د) کد ارزیابی ریسک… 96
فصل چهارم
4- ارزیابی زیست محیطی آلودگی رسوبات خلیج گواتر…. 100
4-1 مقدمه. 100
4-2 ویژگی های فیزیکوشیمیایی رسوبات خلیج گواتر. 100
4-2-1 بررسی پارامترهای فیزیکوشیمیایی در نمونه های رسوب سطحی.. 101
4-2-1-1 بافت نمونه های رسوب… 101
4-2-1-2 دما 103
4-2-1-3 شوری.. 104
4-2-1-3-1 نقش پارامترهای دما و شوری در توزیع فلزات سنگین در خلیج.. 104
4-2-1-4 EC نمونه های رسوب و آب روی رسوبات… 105
4-2-1-5 pH نمونه های رسوب سطحی و آب بالای رسوبات… 106
4-2-1-6 محتوای ماده آلی نمونه های رسوب… 107
4-2-1-7 محتوای کربنات نمونه های رسوب سطحی.. 108
4-2-1-8 ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) نمونه های رسوب سطحی.. 109
4-2-2 بررسی پارامترهای فیزیکوشیمیایی در مغزه های رسوبی.. 110
4-2-2-1 pH مغزه های رسوبی.. 110
4-2-2-2 EC مغزه های رسوبی.. 111
4-2-2-3 محتوای ماده آلی در مغزه های رسوبی.. 112
4-2-2-4 درصد کربنات مغزه های رسوبی.. 113
4-2-2-5 ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) مغزه های رسوبی.. 114
4-3 توزیع سطحی فلزات جزئی در نمونه های رسوب سطحی.. 115
4-3-1 روابط بین غلظت فلزات و پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب و رسوب در نمونه های رسوب سطحی 118
4-4 بررسی غلظت فلزات سنگین در مغزه های رسوبی.. 123
4-4-1 روابط بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و توزیع فلزات در مغزه های رسوبی.. 127
4-5 زمین شیمی عناصر جزئی در رسوبات سطحی منطقه. 129
الف) آمار توصیفی.. 129
ب) مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین رسوبات سطحی خلیج گواتر با میانگین غلظت عناصر نمونه مرجع محلی و استانداردهای جهانی 130
ج) مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین رسوبات سطحی خلیج گواتر با میانگین غلظت عناصر در برخی از خلیج ها و سواحل جهان 133
4-6 ارزیابی سمناکی بوم شناختی فلزات سنگین در رسوبات خلیج گواتر. 134
4-7 همبستگی بین فلزات و پارامترهای زمین شیمیایی.. 137
4-8 تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) 140
4-9 تحلیل خوشه ای (CA) 142
4-10 ارزیابی آلودگی زیستمحیطی فلزات سنگین در رسوبات سطحی خلیج گواتر. 143
4-10-1 ضریب غنی شدگی.. 143
4-10-1-1 ضریب غنی شدگی عناصر در نمونه های رسوب سطحی.. 143
4-10-1-2 محاسبه ضریب غنی شدگی عناصر برای مغزه های رسوبی.. 145
4-10-2 ضریب آلودگی و درجه آلودگی عناصر. 147
4-10-3 محاسبه شاخص زمین انباشت رسوبات خلیج گواتر. 152
4-10-3-1 محاسبه شاخص زمین انباشت برای نمونه های رسوب سطحی.. 152
4-10-3-2 محاسبه شاخص زمین انباشت (Igeo) برای مغزه های رسوبی.. 153
4-10-4 خطر بالقوه بومشناختی (Eri)، ضریب ریسک (RI)، و شاخص بار آلودگی (PLI) نمونه های سطحی 155
فصل پنجم
5- الگوی تفکیک فلزات سنگین در رسوبات سطحی برداشته شده از بخش ایرانی خلیج گواتر با استفاده از روش استخراج ترتیبی……… 160
5-1 مقدمه. 160
5-2 بررسی صحت و دقت نتایج تجزیه استخراج ترتیبی.. 161
5-3 گونه پذیری عناصر در رسوبات سطحی خلیج گواتر. 162
5-3-1 مس…. 162
5-3-2 سرب… 164
5-3-3 روی.. 165
5-3-4 منگنز. 167
5-3-5 کبالت… 169
5-3-6 کروم. 171
5-3-7 نیکل.. 172
5-3-8 وانادیم.. 173
5-3-9 آهن.. 175
5-4 شاخص های ارزیابی تحرک عناصر در رسوبات… 177
5-4-1 ضریب تحرک عناصر. 177
5-4-2 ضریب آلودگی انفرادی و کلی عناصر. 178
5-4-3 کد ارزیابی ریسک… 179
فصل ششم
6- نتیجه گیری و پیشنهادات…….. 183
6-1 مقدمه. 183
6-2 نتایج.. 183
6-3 پیشنهاداتی برای مطالعات آتی.. 189
فهرست منابع و مأخذ
منابع فارسی.. 191
منابع انگلیسی.. 194
پیوست ها
پیوست یک… 219
پیوست دو. 220
پیوست سه. 221
مقدمه
رسوبات، بخش اساسی و جداییناپذیر سامانههای آبگین هستند، چرا که زیر لایهای برای اندامگانها فراهم کرده، و بهوسیله برهمکنش با آبهای احاطهکننده، نقش مهمی در سامانههای آبگین ایفا میکنند (Burden, et al., 2002). رسوبات را میتوان حامل، و منبع آلایندهها در سامانههای آبگین تلقی کرد. آلایندهها ضرورتا توسط رسوب تثبیت نمیشوند، اما ممکن است بهوسیله فرآیندهای زیستشناختی و شیمیایی، در بخش رسوبی و ستون آب بازیابی شوند. رسوب، یک گرداورنده مهم برای آلایندههای فلزی در سامانههای آبگین است. امروزه، بسیاری از مواد شیمیایی انسانزاد پس از ورود به سامانههای آبگین، بر روی سطح رسوبات انباشته میشوند. این آلایندهها ممکن است بهطور مستقیم توسط واحدهای صنعتی، و تصفیهخانههای فاضلاب شهری، و یا بهطور غیرمستقیم، توسط روانابهای آلوده مناطق شهری و کشاورزی در سامانههای آب تخلیه شوند. در نتیجه، رسوبات بسیاری از بندرهای صنعتی، و نواحی ساحلی اطراف جهان، داری غلظت بالایی از فلزات سنگین هستند، که میتواند نشانگر بسیار مهم آلودگی محیط آب باشد (Miller et al., 2000, Chen, et al., 2001, Feng, et al., 2004, Wang et al., 2007).
رسوبات آلوده می توانند حیات آبزیان در محیط دریا را به خطر بیندازند. آلایندههای همراه با رسوب ممکن است توسط آبزیان، زیستانباشت، و به زنجیره غذایی منتقل شوند. اندامگانهای کفزی با رسوبات تماس مستقیم دارند، و میزان آلودگی رسوب ممکن است اثر بارزتری بر حیات آنها داشته باشد (Malins, et al., 1984). برخی از آلایندههای رسوب، توسط کفزیان در فرآیندی به نام زیستانباشت جذب میشوند. هنگامی که جانوران بزرگتر، از این اندامگانهای آلوده تغذیه میکنند، مواد سمناک را ناخواسته وارد بدن خود میکنند، و بدین ترتیب، با ورود به جانوران ردهبالاتر در زنجیرهغذایی، طی فرآیندی موسوم به زیستبزرگسازی، غلظتهای بسیار بالایی از آلایندههای بالقوهسمناک در بدن آنها انباشته میشود. ماهی ها، صدف ها، پرندگان آبزی، و پستانداران دریایی ممکن است غلظتهای خطرناکی از مواد شیمیایی سمناک را در بدن خود انباشته کنند (Begum, et al., 2009).
1-2 فلزات سنگین، مصارف، و منابع
فلزات سنگین، زیرمجموعه ای از عناصر بالقوهسمناک موجود در جدول تناوبی هستند، كه اغلب ویژگی های فلزی دارند. تعاریف مختلفی بر اساس چگالی، عدد اتمی، عدد جرمی، و ویژگی های شیمیایی و سمناكی برای این دسته از عناصر ارائه شدهاست. از آنجا كه این اصطلاح تعاریف مختلفی را شامل می شود، امروزه اصطلاحات دیگری همچون فلزات سمناک، و یا فلزات جزئی كاربرد بیشتری دارد (Sarkar, 2002). فلزات سنگین به دلیل سمناکی بالا، قابلیت زیستانباشت، و ماندگاری زیاد، خطرات زیستمحیطی زیادی برای زیستبومها دارند (Tam and Wong, 2000; Clark et al., 1998). برخی از عناصر بالقوهسمناک، عناصر ریزمغذی ضروری (Fe، Co، Cu، Zn، As، Se، Mo، Mn، Cr) هستند، که كمبود و بیشبود آنها به مسمومیت موجودات زنده منجر می شود. برخی دیگر نیز عناصر ریزمغذی غیرضروری (Cd، Hg، Pb) هستند، كه عدم مصرف آنها برای موجود زنده مشكلساز نیست، اما بیشبود، عدم دفع، و زیستانباشت آنها منجر به مسمومیت می شود. فلزات، نقش حیاتی و ارزشمندی در توسعه صنعت، و پیشرفت فناوری دارند. از آنجا که این فلزات پس از مصرف، تجزیه نمیشوند، و بنابراین در محیط زیست انباشته می شوند، غلظت بالای آنها به ازبینرفتن تعادل در بوم سامانهها منجر شده، و مشكلات متعددی را به همراه خواهد داشت. عناصر As، Cd، Cr، Pb، و Hg، به دلیل ویژگیهای سرطان زایی، و دیگر مشكلات سلامتی و بهداشتی، بیش از سایر عناصر بالقوهسمناک در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. فجایع بزرگ انسانی، مانند آنچه كه در میناماتای ژاپن (Hg)، بنگال غربی و بنگلادش (As)، و بیماری ایتای ایتای (Cd) در ژاپن اتفاق افتاد، و یا انواع بیماریهای عصبی و کُندذهنی كودكان (Pb)، دلیلی بر اهمیت بیشتر این عناصر است (Selinus et al., 2005). علاوه بر منابع طبیعی، كاربرد این عناصر در صنعت، معدن، و كشاورزی منجر به افزایش غلظت این عناصر در بوم سامانه های مختلف شده است، و در صورت عدم كنترل، تصفیه، و جداسازی این عناصر، بوم سامانهها با مشكلات متعددی مواجه خواهند شد.
در طبیعت، گونه های انحلالپذیر فلزات، فراوان، و به آسانی دسترسپذیر هستند. فراوانی معمولا فلزات دسترسپذیر را به آنهایی که اعداد اتمی زیر 40 دارند، محدود میکند. از دیدگاه آلودگی زیستمحیطی، فلزات ممکن است بر اساس سه معیار زیر ردهبندی شوند (Wood, 1974):
- غیربحرانی (Rb, Li, Sr, Al, Ca, K, Fe, Mg, Na)،
- سمناک، اما بسیار انحلالناپذیر، و یا بسیار کمیاب (Rh, Ba, Ru, Ir, Os, La, Ga, Ta, W, Zr, Hf, Ti)،
- بسیار سمناک، و نسبتا دسترسپذیر (Bi, Sb, Pb, Ti, Hg, Cd, Ag, Te, Se, As, Cr, Sn, Zn, Cu, Ni, Co, Be).
فرم در حال بارگذاری ...
[چهارشنبه 1399-10-17] [ 10:48:00 ق.ظ ]
|