پایان نامه بررسی اثرات زیست محیطی نیروگاه، پتروشیمی و پالایشگاه بر منابع خاک برخوار غربی

پایان­نامه برای دریافت درجه‌ی کارشناسی ارشد«M.A.»

گرایش: جغرافیا طبیعی (ژئومورفولوژی- هیدرولوژی)

چکیده

رشد روزافزون جمعیت و به دنبال آن توسعه فعالیتهای صنعتی از یک سوء و عدم رعایت الزامات زیست محیطی ازسوی دیگر، سبب شده است تا درچند دهه اخیر مقادیر هنگفتی ازآلاینده ها وارد محیط زیست شوند. تجمع بعضی ازعناصر سنگین خطرناک می تواند کاربرد خاک برای تولید محصول سالم را برای زمین های کشاورزی محدود کرده و باعث آسیب زدن به انسان و سایر جانداران شود. لذا تحقیق حاضر با هدف بررسی وضعیت آلودگی خاک های برخوار به فلزات سرب و کادمیم  صورت گرفت. برای انجام کار ابتدا طی بازدید صحرائی و بررسی های اولیه اراضی برخوار غربی واقع در شرق صنایع آلاینده پالایشگاه، پتروشیمی و نیروگاه شهید محمد منتظری تا محدوده 20 کیلو متری انتخاب شد. سپس نمونه گیری از خاک از عمق 10-0 سانتیمتری به صورت تصادفی و در منطقه انتخابی در 41 نقطه و در هر نقطه به صورت نمونه گیری مرکب صورت گرفت . نمونه های خاک با انتقال به آزمایشگاه، هوا خشک شده و از الک 2 میلی متری عبور داده شده و برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و غلظت قابل جذب و کل نمونه ها اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که غلظت کادمیم درخاک های منطقه ازحد مجاز بالاتر بوده و این خاک ها دارای آلودگی ازنظرکادمیم هستند بررسی نقشه و نمودارها نشان داد که میزان کادمیم خاک با طول جغرافیایی رابطه دارد و با افزایش طول جغرافیایی و درنتیجه دورشدن از صنایع مادر، میزان کادمیم خاک افزایش می یابد. در رابطه با سرب نتایج نشان داد که مقدار سرب درخاک های منطقه ازحد مجاز بالاتر است و خاک های منطقه دارای آلودگی از نظر سرب هستند بررسی نقشه نشان می دهد که پراکندگی مکانی سرب درمنطقه الگوی خاصی ندارد.

واژگان کلیدی: آلودگی، خاک ، فلزات سنگین،کادمیم ، سرب

فصل اول

مقدمه

آلودگی خاک خطرات روز افزونی برای سلامتی انسانها و محیط زیست دارد. عناصر سنگین از جمله مهمترین آلاینده ها در محیط زیست به شمار می آیند که در چند دهه اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته اند . تجمع عناصر سنگین در خاک، به ویژه در زمین های کشاورزی، امری تدریجی بوده و غلظت عناصر سنگین می‌تواند به سطحی برسد که امنیت غذایی بشر را تهدید نماید.

سالانه هزاران تن از این عناصر که ناشی از فعالیت های شهری ، صنعتی و کشاورزی است وارد خاک می شود. مطالعه محققان مختلف در داخل کشور نشان می دهد که تشدید فعالیت های صنعتی در کشور از یک سو و عدم رعایت مسائل و استانداردهای زیست محیطی از طرف بعضی از صاحبان صنایع از سوی دیگر، موجبات آلودگی محیط زیست بعضی از مناطق کشور را فراهم ساخته است.

خاک از اجزاء مهم بیو سفر کره زمین بوده و در سلامتی انسان و حیوان نقش مهمی دارد. خاک نه تنها نقش مهمی در تولید غذا و پوشاک دارد بلکه در نگهداری کیفیت محیط زیست تأثیر مهمی را داراست.  بنابراین آلودگی خاک توسط مواد شیمیایی، یکی از موارد مهم مسایل زیستی به شمار می آیند.

در چند دهه گذشته با پیشرفت صنعت، مقدار عناصر سمی در خاک افزایش داشته است. پساب های شهری و صنعتی، پسماندهای جامد حاصل از فعالیتهای مختلف شهری، صنعتی و کشاورزی، انواع کودها و سموم شیمیایی از منابع آلوده کننده مهم خاک با عناصر سمی هستند.

1-1 بیان مسئله

 آلودگی خاک خطرات روز افزونی برای سلامتی انسانها و محیط زیست دارد. که در چند دهه اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته اند .                         

مواد آلوده کننده وارد در محیط زیست یا منشا طبیعی دارند یا در نتیجه ی اعمال انسان به وجود می آیند. اغلب آلودگی های طبیعی در یک نقطه متمرکز نمی شوند و به حد غیر قابل ضرر تجزیه می شوند. برعکس حاد ترین نوع آلودگی انسانی نزدیک شهر ها و یا نقاط صنعتی، یعنی در جایی که آلوده کننده ها به صورت متراکم و کم حجم در هوا، آب و خاک متمرکز می شوند اتفاق می افتد. به علاوه بسیاری از آلودگی های انسانی ترکیبات شیمیایی هستند که با طرق طبیعی تجزیه نمی شوند. بنابراین هر شهر یا نقطه ای که درمجاورت یک عامل موثر اقتصادی آلاینده قرار می گیرد. بدون شک تحت تاثیر آن قرار گرفته و اثرات آن در ابعاد اجتماعی، اقتصادی و مسائل زیست محیطی مشاهده می شود. آلودگی محیط زیست درهرجزء (آب، خاک، هوا و گیاه) مسئله ای است که اثرات زیانبار آن در دراز مدت مشهود خواهد شد. خاک درحقیقت حساس ترین و مهمترین بخش حیاتی زمین است .خاک ها علاوه بر نقشی که در تداوم حیات به عهده دارند در تکامل و حتی پیدایش حیات نیز تأثیر عمده ای به جای گذاشته اند. بالطبع فعالیت های صنایع ودر نتیجه آلودگی خاک اثرات جبران ناپذیری را برزندگی ما می گذارد و شناخت منابع آلوده کننده و جلوگیری ازآلودگی خاک استفاده بهینه ازمنابع را امکان پذیر ساخته و خطرات زیست محیطی را به حداقل می رساند. با توجه به اهمیت خاک به عنوان منبع مهم و اساسی درتولید ثروت جامعه و در برنامه های توسعه و سلامت جامعه، ما باید به برنامه سلامت و حفاظت خاک توجه کافی نموده و در عدم آلودگی یا حفظ کیفیت طبیعی آن بکوشیم.

نیروگاه شهید محمد منتظری، پتروشیمی و پالایشگاه و تعدادی صنایع بزرگ و کوچک دیگر در منطقه برخوار غربی قرار گرفته و توسعه اقتصادی این منطقه را فراهم نموده است. این رونق اقتصادی قطعا سبب ایجاد  آثار زیست محیطی قابل توجه نیز شده است که بررسی آن دارای اهمیت است. یکی از مهمترین اثرات زیست محیطی این صنایع آلودگی خاک از طریق ورود پسماندهای جامد و مایع  به خاک و همچنین رسوب ذرات معلق حاصل از این صنایع به سطح خاک و گیاهان منطقه و جذب شدن به خاک است. لذا با توجه به اهمیت موضوع این پروژه جهت بررسی میزان آلودگی خاک منطقه  به عناصر سنگین خطرناک  کادمیم و سرب اجرا گردید.   

1-2 اهداف و ضرورت تحقیق

به دنبال توسعه صنایع دریک مکان آلودگی زیست محیطی هم افزایش می یابد. هدف ازبررسی و ارزیابی میزان اثرات صنایع برخاک، شناخت میزان آلودگی و دستیابی به راههای کنترل آن است. تحقیق حاضرنیز به منظور بررسی میزان اثرات صنایع برخوارغربی (نیروگاه، پالایشگاه و پتروشیمی) برمنابع خاک خاک این منطقه با اهداف زیر به انجام رسیده است.

بررسی میزان آلودگی خاک برخوار غربی از نظر فلزات سنگین کادمیم و سرب

بررسی پراکنش غلظت عناصر کادمیم و سرب در خاک منطقه و میزان تأثیر صنایع موجود در منطقه بر این پراکنش

1-3 پیشینه تحقیق

رحمانی(1374) درپژوهشی با عنوان کیفیت پساب شرکت فولاد مبارکه اصفهان واثرات آن بر اراضی تحت کشت مو به این نتیجه رسیده است که خا ک های تحت آبیاری پساب صنعتی دارای غلظت قابل جذب عناصر سنگین فراتر از خاک شاهد بوده وغلظت کل عناصر سنگین در دامنه غلظت بحرانی این عناصر در خاک قرار دارد.

موسوی(1388) در پژوهشی با عنوان پهنه بندی خاک های آلوده به فلزات سنگین در منطقه همدان  به این نتیجه رسیده است از نظر همبستگی مکانی فلزات سنگین، تمامی عناصر مورد مطالعه دارای همبستگی متوسط می باشند.

گلچین و همکاران ( 1385) در پژوهشی با عنوان بررسی تأثیر کارخانجات سرب و روی زنجان بر آلودگی محصولات زراعی و باغی به فلزات سنگین به این نتیجه رسیده اند که غلظت سرب و کادمیم در نمونه‌های گیاهی نزدیک کارخانه بالا و نگران کننده می باشد و بیشترین آلودگی سرب و کادمیم در علوفه مشاهده شده که مورد استفاده دام قرار می گیرد و برای انسان نیز مضر است.

امامی و همکاران (1385) در پژوهشی با عنوان بررسی غلظت کادمیم، سرب و روی در نیمرخ یک نوع خاک لومی آهکی پس از آبشویی با محلول این عناصر به این نتیجه رسیده اند که غلظت کادمیم در اعماق مختلف خاک با هم اختلاف معنی داری داشتند و تنها از عمق 14 تا 30 سانتی متری هیچ گونه تفاوت معنی داری بین عمق های مختلف مشاهده نگردید. به نظر می رسد علت پراکنش غلظت، نحوه پرکردن ستون خاک باشد زیرا امکان یکسان فشرده شدن تمام لایه های خاک وجود ندارد، در نتیجه بعضی لایه ها متراکم تر از لایه‌های دیگر می گردند. این امر سبب می شود که لایه هایی که بیشتر فشرده شده اند در اثر سرعت کمتر آب و تماس طولانی تر محلول با فاز جامد، مقدار بیشتری از عنصر سنگین را جذب نمایند.

  خسروی و همکاران (1387) مدلسازی توزیع مکانی کل سرب و کل کادمیم را درخاک سطحی شهر اصفهان به روش کریجینگ ناپیوسته و با استفاده از نرم افزار ARC GIS92  انجام دادند. آنالیز آماری داده های این مطالعه نشان داد که بین مقدار کادمیم و سرب در سطح 5% همبستگی مثبت معنی داری وجود داشت  ولی با سایر پارامترها همبستگی معنی داری وجود نداشت.

امینی و همکاران (2005) برای تهیه نقشه آلودگی کادمیم و سرب در خاک های منطقه اصفهان به مساحت 6800 کیلومتر از کریجینگ شاخص برای 255 نمونه خاک سطحی (20-0 سانتی متر) استفاده کردند. آنها غلظت های بدست آمده را با مقدارمرجع سوئیس مقایسه کردند، در بیش از 80% نمونه ها کادمیم بیشتر از مقدار مرجع و تنها در 2% نمونه ها میزان سرب بیش از مقدار مرجع بود. در این مطالعه با استفاده ازکریجینگ شاخص نقشه های احتمال تجاوز غلظت کادمیم و سرب از حد آستانه مورد نظر تعیین شد. نتایج نشان داد که احتمال آلودگی به وسیله کادمیم خیلی بزرگتر( > 95% ) است  در حالیکه این احتمال برای سرب کوچک (> 5%) است.

آتش نما وهمکاران (1385)در پژوهشی در زنجان  باعنوان میزان تجمع برخی از فلزات سنگین در سه گیاه علوفه ای یونجه، فلرو اسپرس به این نتیجه رسیده اند که وجود آلودگی باعث تجمع مقادیر بیشتری از  Pb و Cd در بخش های هوایی گیاهانی شده اند که در این خاک ها رشد کرده اند. از این رو حیواناتی که از گیاهان مذکور تغذیه می کنند فلزاتی از قبیل  Pb و Cd را بیش از مقادیر اندازه گیری شده در این تحقیق خواهند بلعید.

عباسپوروهمکاران(1384) در پژوهشی با عنوان بررسی آلودگی برخی خاک های کشاورزی ایران به کادمیم و سرب به این نتیجه رسیده اند که در خاک های شدیداً آلوده، شاخص تحرک سرب برخلاف کادمیم افزایش چشم گیری داشته است. افزایش تحرک و قابلیت دسترسی عناصر در خاک، امکان آبشویی و انتقال آنها را به آب های سطحی و زیرزمینی را تسهیل می نماید.

دیانی و همکاران (1388) در پژوهشی با عنوان تجزیه وتحلیل زمین آماری غلظت سرب ،روی و کادمیم در خاک های حومه سپا هان شهر واقع در جنوب اصفهان  به این نتیجه رسیده اند که غلظت بالای فلزات سنگین به خصوص روی وسرب حاکی از افزایش این عناصر در اراضی اطراف سپا هان شهر است.

هودجی وهمکاران (1383) در پژوهشی با عنوان پراکنش نیکل ،منگنز و کادمیم در خاک و محصولات کشاورزی در منطقه استقرار مجتمع فولاد مبارکه به این نتیجه رسیده اند که حداکثر غلظت نیکل و منگنز در شمال شرق منطقه ودر لایه 5-0 سانتی  متری خاک بوده است . 

1-4 فرضیه های  تحقیق

وجود نیروگاه شهید محمد منتظری، پتروشیمی و پالایشگاه در منطقه موجب آلودگی خاک برخوار غربی از نظر عناصر سنگین سرب و کادمیم می  باشد.

در پراکنش غلظت عناصر سنگین خاک در منطقه بی توجهی به شرایط اقلیمی (باد غالب)   و جغرافیایی نیز نقش داشته است.

1-5 روش تحقیق

1-5-1 روش تحقیق آزمایشگاهی

نمونه برداری از خاک های اطراف این صنایع ، اندازه گیری میزان فلزات سنگین و آلاینده ها و سپس ترسیم نقشه آلودگی خاک و تجزیه و تحلیل آن.

برای انجام کار ابتدا طی بازدید صحرائی با توجه به نقشه ، منطقه مورد مطالعه مشخص شد. سپس نمونه گیری از خاک از عمق 10-0 سانتی متری به صورت تصادفی و در منطقه انتخابی در 41 نقطه صورت گرفت. برای نمونه برداری از خاک هر نقطه، از روش نمونه برداری خطی استفاده شد که در آن سه نمونه یکسان روی خطی موازی و به مرکزیت نقطه اصلی و به فاصه 25 سانتی متر از یکدیگر برداشت و مخلوط شدند. نمونه های خاک با انتقال به آزمایشگاه هوا خشک شده و از الک 2 میلیمتری عبور داده شده و برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و غلظت قابل جذب و کل سرب و کادمیم تعیین شد.

از 41 نمونه خاک 12 نمونه آن به صورت تصادفی هدایت الکتریکی، PH، HCO3 -  ، CL -، SO2-4 ، Ca+mg، Na+، N-NO3، P، K ، Total N ، o.c، sand ، Silt، Clay، تعیین و میزان سرب قابل جذب، سرب کل، کادمیم قابل جذب و کادمیم کل تمام نمونه ها تعیین گردید با آماده شدن داده های آزمایشگاهی روش تجزیه و تحلیل داده ها با نرم افزار سرفر 8 صورت گرفت.  

    Abstract :

The ever-Increasing growth of population followed by development of industrial activities  at one hand and non – observance of  bio- environmental  requirements on the other hand  caused the entrance of large quantities   of pollutants in to environment during the last decades.

Accumulation of some dangerous elements may limit the application of  agricultural lands for production of healthy products and this damages humans and animals      .

The aim of this research is study of the rate of pollution in the lands of Borkhar district, Isfahan   city concerning existence of lead and cadmium in the said lands

At first after visiting some deserts and early  surveys , the lands of western Borkhar located at east of pollutant  industries of petrochemical refinery and sh. Mohammad Montazeri power station in a region with an area of 20km. were selected .

Then soil sampling in the depth of o cm-to 10cm  in 43 points was done in random.

The soil samples , after transfer to laboratory , were dried in air and passed through 2-mil thickness sieve . some of the che  mical and physical properties  as well as absorbable concentration of total samples were measured.

The result showed that the concentration in the selected areas is above permitted limits and these lands polluted by cadmium.

About the rate of lead in the said lands it must be said that, the result showed that the rate of lead is above permitted limits and this lands are polluted by lead.

The study of plans established that the lead

Distribution in the lands follows no regular pattern. 

Key words: soil pollution, Heavy Metals, Borkhar District