نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانش آموخته مهندسی منابع طبیعی - جنگلداری، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
2 دانشیار دانشگاه ایلام، گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، ایلام، ایران. (مسئول مکاتبات)
3 دانشیار دانشگاه ایلام، گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، ایلام، ایران.
چکیده
کلیدواژهها
علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره چهار، تیر ماه 99
تأثیر جنگلکاری با گونههای درختی بر ترسیب کادمیوم، روی، سرب و منگنز در خاک(مطالعه موردی: تودههای جنگلی اطراف کارخانه سیمان ایلام)
امین پناه[1]
عبدالعلی کرمشاهی*[2]
جواد میرزایی[3]
تاریخ دریافت: 03/05/96 |
تاریخ پذیرش: 02/03/97 |
چکیده
زمینه و هدف: امروزه آلودگی هوا، آب و خاک به واسطه فعالیت واحدهای صنعتی امری ثابتشده است. صنایع سیمان یکی از مهمترین آلایندههای محیطی است که اثرات زیستمحیطی نامطلوبی بر محیط اطرافش میگذارد. این تحقیق با هدف تعیین تأثیر جنگلکاری بر میزان ترسیب کادمیوم، روی، سرب و منگنز بر خاک هفت توده جنگلکاریشده اطراف کارخانهسیمان ایلام انجامگرفته است.
روش بررسی: در هر توده، پلاتهایی به ابعاد 10×10 متر تصادفی سیستماتیک پیاده شد. نمونهبرداری از اعماق 10-0 و 20-10 سانتیمتری خاک تودهها انجام یافت. همچنین عناصرسنگین موجود در نمونههایخاک و نمونههای الکتروفیلتر نیز اندازه گیری شد.
یافته ها: نتایج نشانداد میزان ترسیب کادمیوم در الکتروفیلتر کارخانه و خاک توده های جنگلی تقریبأ برابر است. اما میزان ترسیب فلز روی، سرب و منگنز در الکتروفیلتر کارخانه بیشتر از میزان ترسیب این عناصر در خاک(اعماق 10-0 و 20-10 سانتیمتری) تودهها میباشد. با افزایش عمق خاک، میزان ترسیب سرب کاهش مییابد. همچنین بر اساس نتایج، در توده بلوط طبیعی، بیشترین میزان ترسیب کادمیوم در عمق 10-0 سانتیمتری، فلز روی در عمق 20-10 سانتیمتری خاک و بیشترین میزان ترسیب منگنز در هردوعمق مشاهده شد.
بحث و نتیجهگیری: در مجموع میتوان نتیجهگرفت که بین درجه آمیختگی گونههای جنگلی و میزان ترسیب عناصرسنگین ارتباط مستقیم وجوددارد. علاوهبراین، در تودهای که بلوططبیعی حضورداشت، میزان ترسیب عناصر سنگین بیشتر بود.
واژههایکلیدی: خاک، جنگلکاری، عناصر سنگین، کارخانه سیمان
|
Effects of Tree Plantations on Sequestration of Soil Cd, Zn, Pb and Mn (Case Study: Forest Stands around Ilam Cement Factory)
Amin panah[4]
Abdolali Karamshahi*[5]
Javad Mirzaei[6]
Accepted: 2018.05.23 |
Received: 2017.07.25 |
Abstract
Background and Objective: Todays the pollution of air, water and soil caused by industrial units, has been proved in the world. Among them, the cement industry is one of the most important environmental pollutants that have adverse environmental effects on the surroundings. The aim of this study was to evaluate the effects of afforestation on sequestration of Cd, Zn, Pb and Mn in soil of 7 stands around the Ilam Cement Factory.
Methods: In each stands, some plots (10 × 10 m) were established systematically. Soil sampling was done from the depths of 0-10 and 10-20 cm. Also, heavy metals from the soil samples and electro filter were measured.
Findings: Results showed that the amount of Cd in the electro filter was similar to Cd in soil of the stands, but the amounts of Pb, Zn and Mn in electro filter are more than of those that in soils of the stands (0-10 cm and 10-20 cm depth). The results also showed that with increasing soil depth the amount of Pb sequestration decreased. In natural Oak stand, the most amount of Cd was seen in surface soil (0-10 cm depth), the most Zn were in deep soil (10-20 cm depth) and the Most amount of Mn sequestration in both depths were observed.
Discussion and Conclusion: In general, we can say there are direct relationship between the degree of tree mixing and sequestration of heavy metals. In addition, in the natural Oak stand, the amount of heavy metal sequestration was higher than other stands.
Keywords: Soil, Plantation, Heavy Metal, Cement Factory
مقدمه
یکی از نگرانیهایی که در مورد پیشرفت روزافزون صنایع و کارخانهها در جوامع امروزی مطرح است، بحث آلودگیهای زیستمحیطی است. آلودگیها به دست خود انسان بهوجود میآیند و خود او را نیز مورد آسیب قرار میدهند. ظرفیت اکوسیستمها برای پذیرش تغییرات در محیط زیست محدود است و اگر چه طبیعت خود دارای توانایی مقابله با تغییرات است ولی امروزه مشخص شده، سرعت بازسازی طبیعی در حد تخریبها نبوده و در نتیجه فرآیند تخریب محیط به صورت غیرقابل بازگشتی در حال پیش روی است. امروزه آلودگی هوا، آب و خاک به واسطه فعالیت واحدهای صنعتی امری ثابتشده در کل دنیا است. در این بین صنایع سیمان یکی از مهمترین آلایندههای محیطی است که اثرات زیستمحیطی نامطلوبی بر محیط اطرافش میگذارد (1). در کشور ما نیز تأسیس کارخانههای سیمان که با بهرهگیری از سرمایهگذاریهای کلان انجام میگیرد و معمولأ با اشتغالزایی و جوانب اقتصادی دیگر همراه است روندی روبهرشد را طی میکند. اما در راستای این منافع اقتصادی، آسیبهای زیستمحیطی ناشی از کارخانههای سیمان اجتنابناپذیر است. تولید حجم بیشتر سیمان، منجر به افزایش آلودگی هواشود میشود. از سال 2002 صنعت سیمان به تنهایی حدود 5% از کل گازهای گلخانهای را به اتمسفر وارد کرده است (2). مواد آلودهکننده ناشی از کارخانه سیمان به طور عمده شامل گرد و غبار متصاعدشده و فلزات سنگین آزاد شده است (1). ﻓﻠﺰاتﺳﻨﮕﻴﻦ ﺑﻪ ﻓﻠﺰاﺗﻲ ﮔﻔﺘﻪﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ دارای ﭼﮕﺎﻟﻲ ﻧﺴﺒﺘأ ﺑﺎﻻ ﺑﻮده و در ﻏﻠﻈﺖﻫﺎیﻛﻢ ﺳﻤﻲ میﺑﺎﺷﻨﺪ (3). این فلزات جرماتمی بیشتر از5/58گرم برمول دارند و زمانی که مقدار آنها بیش از حدمجاز باشد، خطراتی را برای سلامتی انسان و سایر جانوران ایجاد میکنند (4). فلزات سنگین دارای خصوصیاتی مانند تجمع بیولوژیکی، سمى بودن و پایداری محیطی هستند (5). برخى از فلزات سنگین مانند کادمیوم (Cd) ، کروم (Cr) ، منگنز (Mn) ، سرب (Pb) ، آرسنیک (As) و نیکل (Ni) در غلظت بالا، میتوانند برای سلامت انسان و سایر موجوادت زنده خطرناک باشند (6). روشهای فیزیکی و شیمیایی متعددی برای خروج فلزات سنگین از خاکهای آلوده عمومأ پرهزینه بوده و همچنین سبب تغییرات در بعضی از ویژگیهای خاک مانند ساختمان، مواد آلی و جمعیت ریزموجودات خاک میشوند (7). به تازگی توجه پژوهشگران زیادی به روش استفاده از گیاهان برای خروج فلزات سنگین از خاکهای آلوده معطوف شده است (8 و 9). میزان جذب فلزاتسنگین در گیاهان همبستگی زیادی با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک دارد همچنین بین فلزاتسنگین به عنوان آلاینده خاک، با مشخصات رویشی درختان رابطه معکوس وجود دارد بهنحویکه با افزایش این عناصر میزان موادمغذی به ویژه پتاسیم کاهش یافته و در نتیجه رشد گیاه متوقف میشود. (10). بهطورکلی کلیه فعالیتهای میکروارگانیسمهای خاک تحتتأثیر میزان فلزاتسنگین قرار دارد ، بهنحویکه با افزایش غلظت این فلزات، قابلیت رشد میکروارگانیسمها تا حدود 75% کاهش مییابد، همچنین برخی از خصوصیات میکروارگانیسم های خاک به عنوان نشانگرهای افزایش غلظت فلزاتسنگین در خاک عمل مینمایند (11). مهمترین اثر سوء کارخانههای سیمان بر محیط اطراف انتشار گرد و غبار وگازهای آلاینده است. در واقع کارخانههای سیمان ابتدا هوا را آلوده می کنند و سپس این آلودگی از طریق هوا رسوب و به خاک منتقل می شود و در مراحل بعدی حتی میتواند به پیکره گیاهان، جانوران و نهایتاً انسانها وارد شود (12).
کرمشاهی و همکاران 2017 ترسیب فلزات سنگین در خاک و برگ درختان اکالیپتوس، سروسیمین و اقاقیا را در حاشیه کارخانه سیمان شهرایلام مورد بررسی قرار دادند و بر اساس نتایج بیشترین میزان ترسیب کادمیوم و روی هم در خاک و هم در برگ در گونه اقاقیا مشاهده شد، بیشترین ترسیب سرب و منگنز در هر دو عمق خاک و همچنین در برگ، در گونه اکالیپتوس مشاهده شد(13). مرتضوی وهمکاران 2017 پایش زیستی فلزات سنگین با استفاده از گیاه نی (Phragmites australis) را در تالاب هشیلان کرمانشاه مورد بررسی قرار دادند که نتایج نشان داد بیشترین میزان تجمع فلزات سنگین در اندامهای زیرزمینی گیاه است . از طرفی بالا بودن شاخص انتقال برای فلز روی بیانگر توانایی بالای انتقال این فلز در گیاه است(14).
کارخانهسیمانایلام یکیاز مهمترین صنایع تولیدی واقتصادی ایلام است. علیرغم جنبه تولیدی و اقتصادی بودن این کارخانه متاسفانه آلودگیهای زیستمحیطی زیادی را ایجاد میکند که تأثیرمنفی روی پوششگیاهی، درختی، جانوری و سلامت مردم اطراف کارخانه میگذارد. مسئولان کارخانه سیمان در طی چند سال گذشته اقدام به کاشت گونههای مختلف درختی در غالب تودههای مختلف جنگلی در حاشیه کارخانه جهت کاهش انتشار آلایندههای ناشی از فعالیتهای مختلف کارخانه به محیط زیست اطراف نمودهاند. هدف از انجام این تحقیق تعیین میزان ترسیب عناصر سنگین کادمیوم (Cd)، روی (Zn)، سرب (Pb) و منگنز (Mn) در خاک تودههای جنگلکاری شده در اطراف کارخانهسیمانایلام و مقایسه با بررسی میزان ترسیب این عناصر در الکتروفیلتر کارخانه و همچنین بررسی میزان موفقیت جنگلکاری های کاشته شده در ترسیب این عناصر میباشد. بدیهی است نتایج حاصل از چنین مطالعاتی میتواند در برنامههای آتی توسعه فضای سبز و ایجاد کمربند سبز و همچنین انتخاب گونه های با قابلیت جذب آلاینده ها در محیط های صنعتی و به ویژه کارخانه های سیمان موثر باشد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
کارخانه سیمان ایلام در شهرستان سیروان و در فاصله 15 کیلومتری از شهر ایلام در حاشیه منطقه حفاظتشده مانشت و قلارنگ قرار گرفتهاست. این کارخانه درحد فاصل طولهای جغرافیایی "51 '29 °46 تا "52 '30 °46 شرقی و عرضهای جغرافیایی "55 '42 °33 تا "40 '43 °33 شمالی، و در ارتفاع 1310 متری از سطح دریا واقع شدهاست (شکل 1).
شکل 1- موقعیت کارخانه سیمانایلام در ایران و ایلام
Figure 1- The position of the Ilam Cement Factory in Iran and Ilam
روشکار
در این مطالعه پس از بازدید از تودههای جنگل کاری شده اطراف
کارخانهسیمان، تعداد هفتتوده مشخصشد که گونههای موجود در هر توده به تفکیک آورده شدهاست (شکل 2، جدول 1).
شکل 2-موقعیت تودههای مورد مطالعه
Figure 2- The position of the stand studied
جدول 1- لیست گونههای موجود در تودههای مورد مطالعه
Table 1- List of species in the stands
گونههای موجود در تودهها |
شماره توده |
کاج تهران (Pinus eldarica)، سرو شیرازی (Cupressus sempervirens)، بلوط ایرانی (Quercus branti) |
1 |
سرو شیرازی (C. sempervirens)، کاج تهران (P. eldarica)، اقاقیا (Robinia pseudoacasia)، سروسیمین (Cupressus arizonica) اکالیپتوس (Eucalyptus microtheca)، نارونچتری (Ulmus umbraculifera)، |
2 |
سرو شیرازی (C. sempervirens)، کاج تهران (P. eldarica)، زبانگنجشک (Fraxinus rotundifolia)، سروسیمین (C. arizonica)، عرعر (Ailanthus glandulosa)، اکالیپتوس (E. microtheca)، اقاقیا (R. pseudoacasia)، نارونچتری (U. umbraculifera) |
3 |
کاجتهران (P. eldarica) |
4 |
زبانگنجشک (F. rotundifolia)، اقاقیا (R. pseudoacasia)، سروسیمین (C. arizonica)، کاجتهران (P. eldarica)، عرعر (A. glandulosa) |
5 |
سروشیرازی (C. sempervirens)، کاج تهران (P. eldarica)، اقاقیا (R. pseudoacasia)، اکالیپتوس (E. microtheca)، سروسیمین (C. arizonica) و عرعر (A. glandulosa) |
6 |
اکالیپتوس (E. microtheca)، کاج تهران (P. eldarica)، زبانگنجشک (F. rotundifolia)، اقاقیا (R. pseudoacasia)، عرعر (A. glandulosa)، سروشیرازی (C. sempervirens) |
7 |
روش نمونه برداری و اندازهگیری عناصر سنگین
پلاتهایی (حداقل 5 تکرار) به ابعاد 10×10 متر به صورت سیستماتیک پیادهشد. نمونههایی از اعماق 10-0 و 20-10 سانتیمتری تهیه و پس از پهنکردن نمونهها در فضای آزاد و خشککردن آنها، در هاون کوبیده شده و از الک 2 میلی متری جهت حذف موادزائد و جداکردن ذرات درشتتر عبور دادهشد. برای اندازهگیری عناصرسنگین ابتدا از نمونههایخاک عصاره گرفتهشد که برای این