زمین شیمی زیست محیطی و زیست دسترس پذیری فلزات سنگین در رسوبات ساحلی و دریایی خلیج گواتر

در این پژوهش توزیع و زیست­ دسترس­ پذیری فلزات سنگین در رسوبات ساحلی و دریایی بخش ایرانی خلیج گواتر برای تعیین آلودگی طبیعی و انسانزاد بررسی شد. برای این منظور، ۱۷ نمونه رسوب سطحی و ۵ مغزه رسوبی تجزیه، و نتایج با عیار طبیعی منطقه مقایسه شد. غلظت سطحی فلزات نشان می­دهد که بیش­ترین آلودگی فلزات مس و روی، سرب، وانادیم و کروم، و نیکل و کبالت، به ترتیب در اسکله پسابندر، ساحل ماسه­ای پسابندر، و پهنه­ های ﮔلی جنگل حرا وجود دارد. ضرایب همبستگی، بیانگر همبستگی بالای آهن، ماده آلی، و کسر رس­اندازه با فلزات بالقوه سمناک به ­ویژه مس، روی، و نیکل است. همچنین، توزیع عمقی فلزات در مغزه­ های رسوبی نشان می­دهد که در بیش­تر مغزه­ ها، سرب غنی­ شدگی سطحی، و نیکل و کبالت در همه مغزه ­ها غنی­ شدگی عمقی دارند. همچنین، بیش­تر فلزات در دو مغزه ۳ و ۵ غنی شده ­اند. محاسبه ضرایب زمین­ انباشت مبین آلودگی شدید عناصر روی و مس در اسکله پس ابن در است. همچنین، محاسبه شاخص بار آلودگی، و مجموع ریسک­های بالقوه بوم­ شناختی نشان می­دهد که بالاترین مقدار PLI و RI مربوط به اسکله پسابندر است. نتایج گونه ­پذیری فلزات در کسرهای رسوب نشان می­دهد که عناصر مس و سرب، منگنز، و روی، نیکل، کبالت، کروم، وانادیم، و آهن به ترتیب در کسر کاهش ­پذیر، تبادل­ پذیر، و بازماندی حضور دارند. حضور غالب عناصر مس، سرب، روی، و منگنز در کسرهای غیربازماندی، بیانگر زیست­ دسترس­ پذیری بالا، و خطر بالقوه این عناصر در سامانه ساحلی است. به نظر می­رسد که تراکم تردد، و تعمیر و نگهداری شناورهای کوچک و بزرگ دریایی، به ­ویژه در دو ناحیه اسکله پسابندر، و حاشیه جنگل حرا، و همچنین هوازدگی واحدهای افیولیتی و آمیزه ­های رنگین مکران، دو عامل اصلی انباشت فلزات سنگین در خلیج گواتر باشد.

نوع فایل :word

تعداد صفحات :۲۸۵

*———————————–*

فصل اول

۱- مقدمه

۱-۱ مقدمه

۱-۲ فلزات سنگین، مصارف، و منابع

۱-۳ غلظت های طبیعی فلزات سنگین

۱-۴ رایج ترین عناصر بالقوه سمناک در رسوبات

۱-۴-۱ سرب (Pb)

۱-۴-۲ کروم (Cr)

۱-۴-۳ روی (Zn)

۱-۴-۴ کادمیم (Cd)

۱-۴-۵ مس (Cu)

۱-۵ نگاهی اجمالی به آلودگی در محیط دریا

۱-۶ انتقال فلزات سنگین در محیط آب

۱-۷ آلودگی رسوبات به فلزات سنگین

۱-۷-۱ اثرات آلودگی فلزات سنگین بر رسوبات

۱-۸ عوامل مؤثر بر غلظت فلزات سنگین رسوبات دریایی

۱-۸-۱ ورود فلزات سنگین به رسوبات

۱-۸-۲ بافت رسوب

۱-۸-۳ ترکیب رسوب

۱-۸-۴ واکنش های رداکس

۱-۸-۵ جذب سطحی/ واجذبی

۱-۸-۶ انتقال فیزیکی

۱-۸-۷ زیست آشفتگی

۱-۹ زمین شیمی محیط های ساحلی و دریایی

۱-۹-۱ زمین شیمی رسوبات دریایی

۱-۹-۲ چرخه زیست زمین شیمیایی عناصر در محیط دریا

۱-۱۰ توزیع شیمیایی (گونه پذیری) فلزات سنگین در رسوبات

۱-۱۰-۱ تکنیک های استخراج ترتیبی

۱-۱۰-۲ انواع روش های استخراج ترتیبی

۱-۱۰-۳ یکدست کردن روندهای استخراج ترتیبی: روش BCR

۱-۱۰-۴ انتقادهای وارد بر روشهای استخراج ترتیبی

۱-۱۰-۵ اجزای استخراج پذیر در روش های رایج استخراج ترتیبی

۱-۱۰-۵-۱ کسر تبادل پذیر

۱-۱۰-۵-۲ فاز کربناتی

۱-۱۰-۵-۳ فاز اکسیدهای آهن و منگنز، یا فاز کاهش پذیر

۱-۱۰-۵-۴ فازهای آلی یا فاز اکسایش پذیر

۱-۱۰-۵-۵ کسر قابل استخراج با اسید قوی یا فاز بازماندی

۱-۱۱ تأثیر شوری بر تحرک فلزات سنگین در رسوبات ساحلی

۱-۱۲ ارزیابی رسوبات آلوده

۱-۱۳ ضرورت انجام پژوهش در ارتباط با رسوبات آلوده

۱-۱۴ مطالعات پیشین

۱-۱۵ اهداف پژوهش

فصل دوم

۲- ویژگی های عمومی، و زمین شناسی منطقه

۲-۱ مقدمه

۲-۲ ویژگی های عمومی خلیج گواتر

۲-۳ زمین شناسی

۲-۳-۱ زمین شناسی محدوده مورد مطالعه

۲-۳-۱-۱ واحد Msm

۲-۳-۱-۲ واحد MP1m

۲-۳-۱-۳ واحد P1sc

۲-۳-۱-۴ نهشته های ساحلی قدیمی کواترنر(Qmt1)

۲-۳-۱-۵ واحد QPl

۲-۳-۱-۶ واحد Qt1

۲-۳-۱-۷ واحد      Qt2

۲-۳-۱-۸ واحد Qm

۲-۳-۱-۹ واحد Qes

۲-۳-۱-۱۰ واحد QId

۲-۴ جغرافیای دیرینه مکران ساحلی

۲-۵ زمین ریخت‌شناسی مکران ساحلی

۲-۵-۱ رشته های ماسهای

۲-۵-۲ رودخانه ها

۲-۵-۳ پادگانه های دریایی

۲-۶ پارامترهای اقلیم شناختی منطقه

۲-۶-۱ دما

۲-۶-۲ رطوبت

۲-۶-۳ بارش

۲-۶-۴  باد

۲-۷ ویژگی های عمومی دریای عمان

۲-۷-۱ منشا رسوبات بستر دریای عمان

۲-۷-۲ پدیده اقلیمی مونسون در دریای عمان

۲-۷-۳ اقیانوس شناسی فیزیکی دریای عمان

۲-۷-۴ توده های آبی

۲-۸ سوابق تاریخی مطالعات اقیانوس شناختی در دریای عمان

فصل سوم

۳- روش های نمونه برداری، آماده سازی، تجزیه نمونه ها، و تحلیل آماری داده ها

۳-۱ انتخاب نقاط نمونه برداری

۳-۲ روش نمونه برداری از رسوبات

۳-۳ آماده سازی نمونه ها

۳-۳-۱ آماده سازی اولیه نمونه ها

۳-۳-۲ مرحله دوم آماده سازی

۳-۴ اندازه گیری پارامترهای کیفی آب

۳-۴-۱ pH، EC، شوری، و دما

۳-۵ اندازه گیری پارامترهای کیفی رسوب

۳-۵-۱ دانه بندی رسوبات

۳-۵-۲ تعیین درصد رطوبت، ماده آلی، و کربنات در نمونه های رسوب

۳-۵-۳ اندازه گیریpH  و EC رسوب

۳-۵-۴ اندازه گیری ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)

۳-۶ تجزیه های شیمیایی

۳-۶-۱ تعیین غلظت کل عناصر در نمونه های رسوب

۳-۶-۲ تعیین غلظت سدیم در آزمایش تعیین CEC رسوب

۳-۶-۳ تعیین غلظت عناصر در هر کسر رسوب

۳-۷ کسرپذیری عناصر جزئی رسوب بااستفاده از تجزیه استخراج ترتیبی

۳-۷-۱ دستورالعمل استخراج ترتیبی

۳-۷-۲ هضم با تیزاب سلطانی

۳-۷-۳ مراحل استخراج ترتیبی

مرحله اول (قابل استخراج در اسید/ کسر تبادل پذیر)

مرحله دوم (کسر به آسانی کاهش پذیر)

مرحله سوم (کسر اکسایش پذیر)

مرحله چهارم (کسر بازماندی)

۳-۷-۴ بازیابی روند استخراج ترتیبی

۳-۸ تحلیل داده ها

۳-۸-۱ روش های آماری تحلیل داده ها

۳-۸-۱-۱ تحلیل توصیفی داده ها و تعیین ضرایب همبستگی

۳-۸-۱-۲ آنالیزهای چندمتغیره

الف) تحلیل مؤلفه اصلی (PCA)

ب) تحلیل خوشه ای (CA)

۳-۸-۲ روش های آماری مرتبط با تحلیل زمین شیمیایی داده ها

۳-۸-۲-۱ مقایسه با غلظت های استاندارد جهانی و محلی

الف) استفاده از ترکیب شیل میانگین و پوسته قارهای بالایی به عنوان ماده مرجع

ب) استفاده از ترکیب زمینه طبیعی منطقه به عنوان ماده مرجع محلی

۳-۸-۲-۲ محاسبه شاخص های زمین شیمیایی

الف) ضریب غنی شدگی

ب) ضریب زمین انباشت

ج) ضریب آلودگی (Cf) و درجه آلودگی  (Cd)

د) شاخص بار آلودگی

ه) خطر بالقوه بوم شناختی (Eri) و ضریب ریسک (RI)

و) استانداردهای کیفیت رسوب

۳-۸-۲-۳ روش های محاسبه تحرک، زیست دسترس پذیری، و ریسک عناصر

الف) ضریب تحرک عناصر

ب) ضریب آلودگی انفرادی

ج) ضریب آلودگی کلی

د) کد ارزیابی ریسک

فصل چهارم

۴- ارزیابی زیست محیطی آلودگی رسوبات خلیج گواتر

۴-۱ مقدمه

۴-۲ ویژگی های فیزیکوشیمیایی رسوبات خلیج گواتر

۴-۲-۱ بررسی پارامترهای فیزیکوشیمیایی در نمونه های رسوب سطحی

۴-۲-۱-۱ بافت نمونه های رسوب

۴-۲-۱-۲ دما

۴-۲-۱-۳ شوری

۴-۲-۱-۳-۱ نقش پارامترهای دما و شوری در توزیع فلزات سنگین در خلیج

۴-۲-۱-۴ EC نمونه های رسوب و آب روی رسوبات

۴-۲-۱-۵ pH نمونه های رسوب سطحی و آب بالای رسوبات

۴-۲-۱-۶ محتوای ماده آلی نمونه های رسوب

۴-۲-۱-۷ محتوای کربنات نمونه های رسوب سطحی

۴-۲-۱-۸ ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) نمونه های رسوب سطحی

۴-۲-۲ بررسی پارامترهای فیزیکوشیمیایی در مغزه های رسوبی

۴-۲-۲-۱ pH مغزه های رسوبی

۴-۲-۲-۲ EC مغزه های رسوبی

۴-۲-۲-۳ محتوای ماده آلی در مغزه های رسوبی

۴-۲-۲-۴ درصد کربنات مغزه های رسوبی

۴-۲-۲-۵ ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) مغزه های رسوبی

۴-۳ توزیع سطحی فلزات جزئی در نمونه های رسوب سطحی

۴-۳-۱ روابط بین غلظت فلزات و پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب و رسوب در نمونه های رسوب سطحی

۴-۴ بررسی غلظت فلزات سنگین در مغزه های رسوبی

۴-۴-۱ روابط بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی و توزیع فلزات در مغزه های رسوبی

۴-۵ زمین شیمی عناصر جزئی در رسوبات سطحی منطقه

الف) آمار توصیفی

ب) مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین رسوبات سطحی خلیج گواتر با میانگین غلظت عناصر نمونه مرجع محلی و استانداردهای جهانی

ج) مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین رسوبات سطحی خلیج گواتر با میانگین غلظت عناصر در برخی از خلیج ها و سواحل جهان

۴-۶ ارزیابی سمناکی بوم شناختی فلزات سنگین در رسوبات خلیج گواتر

۴-۷ همبستگی بین فلزات و پارامترهای زمین شیمیایی

۴-۸ تحلیل مؤلفه اصلی (PCA)

۴-۹ تحلیل خوشه ای (CA)

۴-۱۰ ارزیابی آلودگی زیستمحیطی فلزات سنگین در رسوبات سطحی خلیج گواتر

۴-۱۰-۱ ضریب غنی شدگی

۴-۱۰-۱-۱ ضریب غنی شدگی عناصر در نمونه های رسوب سطحی

۴-۱۰-۱-۲ محاسبه ضریب غنی شدگی عناصر برای مغزه های رسوبی

۴-۱۰-۲ ضریب آلودگی و درجه آلودگی عناصر

۴-۱۰-۳ محاسبه شاخص زمین انباشت رسوبات خلیج گواتر

۴-۱۰-۳-۱ محاسبه شاخص زمین انباشت برای نمونه های رسوب سطحی

۴-۱۰-۳-۲ محاسبه شاخص زمین انباشت (Igeo) برای مغزه های رسوبی

۴-۱۰-۴ خطر بالقوه بومشناختی (Eri)، ضریب ریسک (RI)، و شاخص بار آلودگی (PLI) نمونه های سطحی

فصل پنجم

۵- الگوی تفکیک فلزات سنگین در رسوبات سطحی برداشته شده از بخش ایرانی خلیج گواتر با استفاده از روش استخراج ترتیبی

۵-۱ مقدمه

۵-۲ بررسی صحت و دقت نتایج تجزیه استخراج ترتیبی

۵-۳ گونه پذیری عناصر در رسوبات سطحی خلیج گواتر

۵-۳-۱ مس

۵-۳-۲ سرب

۵-۳-۳ روی

۵-۳-۴ منگنز

۵-۳-۵ کبالت

۵-۳-۶ کروم

۵-۳-۷ نیکل

۵-۳-۸ وانادیم

۵-۳-۹ آهن

۵-۴ شاخص های ارزیابی تحرک عناصر در رسوبات

۵-۴-۱ ضریب تحرک عناصر

۵-۴-۲ ضریب آلودگی انفرادی و کلی عناصر

۵-۴-۳ کد ارزیابی ریسک

فصل ششم

۶- نتیجه گیری و پیشنهادات