1-4-3-11-سرب.. 24

1-4-3-12- سلنیم.. 25

1-4-3-13- وانادیم.. 26

1-4-3-14- مولیبدن.. 28

1-4-3-15- آلومینیم.. 29

1-4-3-16- آنتیموان.. 31

1-4-4- عوامل مؤثر بر تحرک مجدد فلزات سنگین در رسوبات.. 32

1-4-5- ورود، متابولیسم و حذف فلزات سمناک از بدن.. 33

1-5-هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقه ای… 35

1-5-1- منشأ هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای.. 38

1-5-1-1- منابع طبیعی.. 41

1-5-1-2- منابع انسان زاد. 43

1-5-2- چگونگی قرارگیری در معرض هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای.. 45

1-5-3- راه های ورود و خروج هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای از بدن.. 46

1-5-4- تأثیر هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای بر سلامت… 46

1-5-4-1- اثر بر سیتم ایمنی بدن.. 46

1-5-4-2- سرطان.. 47

1-5-4-3- سایر اثرها بر سلامتی.. 48

1-5-5- هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در محیط آبی.. 49

1-5-6- هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در محیط رسوب.. 50

عنوان صفحه

1-6- مطالعات پیشین… 51

1-7- اهداف تفصیلی رساله.. 53

فصل دوم: موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی منطقه مطالعاتی… 55

2-1- مقدمه.. 56

2-2- ویژگی­های جغرافیایی استان خوزستان.. 57

2-3- ویژگی آب و هوایی منطقه.. 61

2-4- زمین شناسی منطقه.. 61

2-5- چینه­نگاری ناحیه مورد مطالعه.. 62

2-5-1-چینه­نگاری نواحی جنوب، غرب و جنوب شرق استان.. 63

2-5-1-1- سازند گچساران.. 64

2-5-1-2- سازند میشان.. 65

2-5-1-3- سازند آغاجاری.. 66

2-5-1-4- بخش لهبری.. 67

2-5-1-5- سازند بختیاری.. 67

2-5-1-6- نهشته­های کواترنر. 68

2-5-2- چینه­نگاری نواحی شمال، شمال شرق و شمال غرب.. 68

2-5-2- 1- سازند سورمه. 69

2-5-2- 2-سازند کژدمی.. 70

2-5-2- 3-سازند سروک… 70

2-5-2- 4-سازند سورگاه. 71

عنوان صفحه

2-5-2- 5-سازند ایلام. 72

2-5-2-6- سازند گورپی.. 72

2-5-2-7-سازند پابده. 73

2-5-2-8- سازند آسماری.. 73

2-6-حوضه آبریزرودخانه كارون.. 74

2-6-1-بخش میانی حوضه آبریز کارون بزرگ… 77

2-6-2- بخش غربی حوضه آبریز کارون بزرگ… 78

2-6-3- ریخت­شناسی(Morphology) 79

2-6-4- سدهای موجود در منطقه مطالعاتی.. 81

2-6-5- فرسایش پذیری منطقه مطالعاتی.. 85

2-6-6-شاخه­بندی حوضه آبریز کارون در استان خوزستان.. 89

فصل سوم: مواد و روش ها. 93

3-1- نمونه برداری از رسوبات حوضه آبریز کارون.. 94

3-2- روش نمونه برداری از رسوب… 98

3-3- تعیین پارامترهای فیزیکوشیمیایی رسوب… 101

3-3-1- pH.. 101

3-3-2- هدایت الکتریکی(Electrical Conductivity) 102

3-3-3- ماده آلی.. 103

3-3-4- ظرفیت تبادل کاتیونی.. 106

3-3-5- تعیین بافت رسوب.. 108

عنوان صفحه

3-4- تحلیل داده ها 111

3-4-1- روش های زمین شیمیایی تحلیل داده ها 111

3-4-1-1- ضریب تمایز. 111

3-4-1-2- ضریب غنی شدگی.. 111

3-4-1-3- شاخص زمین انباشت… 113

3-4-1-4- شاخص خطر بالقوه بومشناختی.. 114

3-4-1-5- دستورالعمل های کیفیت رسوب.. 115

3-4-2- روش های آماری.. 118

3-4-2-1- آمار توصیفی.. 119

3-4-2-2- ضریب همبستگی.. 119

3-4-2-4- تحلیل مؤلفه های اصلی.. 120

3-4-2-3- تحلیل خوشه ای.. 121

3-5- ارزیابی آلودگی هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه­ای در رسوبات… 122

3-6- ترکیبات PAH سرطان زا و غیر سرطان زا 124

3-7- شناسایی منشأ هیدروکربن­های آروماتیک چندحلقه ای در رسوبات… 126

فصل چهارم: فلزات سنگین در رسوبات حوضه آبریز کارون… 130

4-1- مقدمه.. 131

4-2- پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب رودخانه.. 131

4-3- پارامترهای فیزیکوشیمایی رسوب… 133

4-4- نتایج تجزیه نمونه های رسوب برای تعیین غلظت فلزات سنگین… 141

عنوان صفحه

4-4-1- مولیبدن.. 142

4-4-2- مس…. 144

4-4-3- سرب.. 145

4-4-4- روی.. 146

4-4-5- نیکل.. 148

4-4-6- کبالت… 149

4-4-7- منگنز. 150

4-4-8- آهن.. 151

4-4-9- آرسنیک… 152

4-4-10- کادمیم.. 153

4-4-11- آنتیموان.. 154

4-4-12- وانادیم.. 155

4-4-13- کروم. 156

4-4-14- آلومینیم.. 157

4-4-15- جیوه. 159

4-5- مقایسه میانگین غلظت عناصر رسوبات حوضه آبریز رودخانه کارون با رودخانه های جهان.. 160

4-6- تحلیل زمین شیمیایی داده ها 163

4-6-1- ضریب تمایز. 163

4-6-2- ضریب غنی شدگی.. 169

4-6-3- شاخص زمین انباشت… 177

4-6-4- شاخص خطر بالقوه بوم شناختی.. 181

4-6-7- شاخص کیفیت رسوب.. 184

عنوان صفحه

4-7- تحلیل آماری داده ها 187

4-7-1- ضریب همبستگی.. 192

4-7-2- تحلیل خوشه ای.. 196

4-7-3- تحلیل عاملی.. 198

فصل پنجم: هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه­ای در رسوبات حوضه آبریز کارون. 203

5-1- مقدمه.. 204

5-2- نتایج تجزیه هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای در رسوب حوضه آبریز کارون.. 204

5-2-1- نفتالن: 207

5-2-2- اَسنفتن: 208

5-2-3- فلورن: 209

5-2-4-فنانترن: 211

5-2-5- آنتراسن: 212

5-2-6- فلورانتن: 213

5-2-7- پایرن: 215

5-2-8- بنزو(a) آنتراسن: 216

5-2-9-کرایزن: 217

5-2-10- بنزو(e) پایرن: 218

5-2-11- بنزو(b) فلورانتن: 220

5-2-12- بنزو(K) فلورانتن: 221

5-2-13- بنزو(a) پایرن: 222

عنوان صفحه

5-2-14- دی بنزو(a,h) آنتراسن: 224

5-2-15- بنزو(ghi) پریلن: 225

5-2-16-ایندنو(1,2,3-cd) پایرن: 226

5-3- مجموع هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای(PAHs∑). 229

5-4- راهنمای کیفیت رسوب… 231

5-5- مقایسه غلظت PAHهای رسوب حوضه آبریز کارون با برخی از رودخانه های جهان.. 236

5-6- PAHهای سرطان زا و غیرسرطان زا در نمونه های رسوب… 237

5-7- تعیین میزان سمناکی نمونه های رسوب… 240

5-8- ترکیب PAHها بر اساس تعداد حلقه ها 241

5-9- تعیین منشأهای احتمالی PAHها با استفاده از نسبت های ایزومری… 243

5-10- تحلیل آماری داده ها 247

5-10-1- تحلیل عاملی.. 251

5-12-2- تحلیل خوشه ای.. 254

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 256

6-1- نتیجه گیری… 257

6-2- پیشنهادات… 264

Abstract 278

منابع فارسی… 265

منابع انگلیسی… 268

مقدمه

توسعه سریع فعالیت های بشر از قبیل معدنکاری، صنعت و کشاورزی در چند دهه اخیر به طور پیوسته به افزایش آلودگی محیط زیست منجر شده است. در این میان، سامانه های آبی زمینی و به ویژه رودخانه ها در برابر آلودگی آسیب پذیرتر هستند. در این سامانه ها بسیاری از آلاینده ها جذب سطحی رسوبات می شوند، بنابراین می توان از رسوب برای پایش آلودگی در سامانه های آبگین استفاده کرد. ترکیب رسوبات علاوه بر شرایط طبیعی، نشان دهنده فعالیت های انسان در حوضه آبریز است. آلودگی فلزات سنگین و ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای از جمله نگرانی های زیست محیطی هستند که می توانند از منابع مختلف انسان زاد و زمین زاد وارد سامانه های رودخا نه ای شوند. فلزات سنگین به دلیل پایداری محیطی، تمرکز و سمناکی زیست شناختی، جذب و واجذب، پتانسیل اکسایش-کاهش، ته نشست، انحلال پذیری، کیلیتی شدن و خطرات بوم شناختی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای نیز به دلیل سمناکی پایدار، آسیب به ژن ها، سرطان زایی و اثر منفی بر تولیدمثل در مطالعات زیست محیطی اهمیت زیادی دارند. بررسی زمین شیمی رسوبات آبگین، اطلاعات مهمی در مورد عناصر(به ویژه فلزات بالقوه سمی حل شده، معلق و ته نشین شده) و اطلاعات مهمی در مورد تاریخچه و فعالیت های حاکم بر منطقه در اختیار پژوهشگر قرار می دهد. رسوبات آلوده شاخص های بسیار مهم آلودگی محیط های آبگین هستند، بنابراین برای پی بردن به شرایط سامانه آبگین بررسی زمین شیمیایی رسوب بسیار ضروری است.

1-2- زمین شیمی زیست محیطی

بسیاری از مباحث زیست محیطی نیازمند آشنا بودن با اصول زمین شیمی، و تحرک آلاینده هاست. زمین شیمی زیست محیطی مفهومی گسترده است که می تواند شامل هر فرایند زمین شیمیایی در سطح یا نزدیک به سطح زمین باشد که با سامانه ها و فرایندهای بی شماری در ارتباط است. در واقع مطالعات زمین شیمی زیست محیطی بیشتر بر فرایندهای شیمیایی مؤثر بر انسان و محیط زیست آن متمرکز است. این مطلب می تواند شامل شیمی آلاینده ها(در آب، خاک و هوا)، فروکاهی منابع طبیعی از جمله تغییر شیمیایی و تغییر اقلیم باشد(O’Day, 1999). این علم با شرایط زیست شناختی، شیمیایی و فیزیکی محیط مانند دما، حالت ماده، اسیدینگی، پتانسیل اکسایش-کاهش، هدایت الکتریکی و فعالیت باکتریایی در ارتباط است. تمام این عوامل بر تحرک، گسترش، توزیع، ته نشینی و غلظت فلزات و شبه فلزات بالقوه سمناک که به تندرستی اندامگان ها در یک بوم سامانه آسیب می رساند، اثر دارد. داده های زمین شیمیایی زیست محیطی، شرایط نابی را تعیین می کند که در آن تهدیدی برای ساکنین یک بوم سامانه وجود نداشته باشد، خواه این خطرات ناشی از نفوذ شیمیایی حاصل از هوازدگی سنگ ها و تخریب آن ها باشد و خواه از محیط زیستی باشد که در آن خطر آلودگی عناصر شیمیایی از فعالیت های انسانی ناشی می شود(Siegel, 2002). بنابراین ابتدا باید محیط هایی را که در معرض خطر آلودگی (طبیعی یا انسانزاد) هستند شناسایی و سپس این خطرها را توصیف و با استفاده از روشهای فیزیکی، شیمیایی و زیست شناختی آنها را کاهش داده، و یا از بین برد. به این منظور ابتدا باید رفتار زمین شیمیایی عناصر به خوبی شناخته شود (Wong et al, 2006). نقش زمین شیمیدان ها، بررسی غلظت بالای فلزات بالقوه سمناک در یک بوم سامانه، و پی بردن به منابع احتمالی فلزات است. زمین شیمیدان ها اصول تحرک پذیری شیمیایی در فازهای گازی، جامد و مایع را برای تعیین سرنوشت و مسیرهای ورودی فلزات به بوم سامانه ها به کار گرفته، و غلظت طبیعی هر نمونه را تعیین می کنند تا سلامت اندامگان ها، و محیط های در ارتباط با آن ها را کنترل کنند. زمین شیمیدان ها به پاسخ فلزات آلاینده به شرایط فیزیکی، شیمیایی و زیست شناختی پی برده و مؤثرترین، اقتصادی ترین و اجتماعی ترین روش ها را برای حل مشکل آلایندگی فلزات سمی موجود به کار می برند. از این دانش برای برنامه ریزی پروژه های توسعه، همراه با جلوگیری از تخریب های آتی ناشی از ورود آلاینده های فلزی بالقوه سمی به محیط استفاده می شود(Siegel, 2002).

1-3- محیط زمین­شیمیایی رسوب و ارزیابی زیست محیطی آن