زمین شیمی زیست محیطی نابهنجاریهای عنصری ناشی از کانه زایی و چشمه های تراورتن ساز در حوضه آبریز رودخانه ساروق، تکاب، آذربایجان غربی

با توجه به ماهیت حوضه آبریز رودخانه ساروق (رخداد کانه زایی های متعدد طلا مانند زرشوران، آق دره و حضور چشمه های تراورتن ساز)، در پژوهش حاضر پراکنش، تحرک پذیری، توزیع و اثرات احتمالی غلظت بیش از حد مجاز عنصر آرسنیک و دیگر عناصر همراه در محیطهای مختلف چرخه زیست زمین شیمیایی (سنگ، آب، رسوب خاک و گیاه)، از دیدگاه زمین شیمی زیست محیطی بررسی شد. چشمه های منطقه مورد مطالعه بر حسب دمای سطحی به دو دسته چشمه های آب گرم (دما بیش از ۲۰ درجه سانتی گراد) و چشمه های آب سرد (دما کمتر از ۲۰ درجه سانتی گراد) تقسیم شدند. رسم آنیونها و کاتیونهای اصلی بر روی نمودارهای پایپر و داروف نشان داد که تیپ آب چشمه‌های آب سرد از نوع بی‌کربناتی است. این امر منعکس کننده سنگ میزبان کربناتی این دسته از چشمه ها است. تیپ آب در چشمه های گرمایی، برعکس چشمه های آب سرد، بیشتر از نوع Ca-(SO₄)-HCO₃ و Ca-SO₄  است. TDS، EC،^– Cl و SO₄ چشمه های گرمایی بسیار بیشتر از چشمه های آب سرد است که احتمالاً منعکس کننده مدت زمان چرخش طولانی تر و زمان ماندگاری بیشتر آب این دسته از چشمه ها در سنگهای میزبان است. نتایج نشان داد که غلظت عناصر اصلی و جزئی در آبهای گرمایی به دلیل آبشویی بیشتر سنگ های میزبان نسبت به آبهای سرد است. در هر دو گروه از چشمه های منطقه مورد مطالعه بجز عنصر آرسنیک و آنتیموان، غلظت سایر فلزات سنگین در محدوده مجاز تعیین شده توسط WHO (2006) قرار دارند. مقایسه با استاندارد WHO  نشان می‌دهد که غلظت آرسنیک در هر دو گروه از چشمه‌ها بسیار بالا بوده و ۳۴ تا ۹۸ برابر استاندارد است. بالاترین غلظت آرسنیک در چشمه آب گرم قینرجه مشاهده شد. آنتیموان فقط در چشمه های آب سرد روستای همپا(W5) و روستای بابانظر (W7) بیش از استاندارد US EPA (2003)  است. . نمودار دما (دمای تخلیه چشمه ها در سطح زمین) در برابر As، Cl و Eh نشان داد که عناصر آرسنیک و کلر همبستگی خطی نسبتاً مثبتی با دما دارند، در حالیکه Eh همبستگی منفی نشان می دهد. این نتایج نشان می دهد که چشمه های آب گرم با چرخش ژرف تر و در نتیجه Eh منفی تر نسبت به آبهای سطحی سردتر غلظت آرسنیک بالاتری دارند. . بالا بودن غلظت As به همراه B درچشمه های منطقه تکاب نشان دهنده تشکیل آنها در سامانه های جوان گرمابی است. آبهای گرمایی منطقه تکاب بر اساس نمودار سه تایی Na-K-Mg گیگنباخ (Giggenbach, 1998) و نمودار Na-K-Ca-Mg گیگنباخ و کورالس (Giggenbach and Corrales, 1992) مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نمودار سه تایی Na-K-Mg چشمه های گرمایی منطقه تکاب در ناحیه آبهای نابالغ قرار می گیرند. این امر نشان می دهد که این آبها با سنگهای میزبان در تعادل شیمیایی نبوده و احتمالاً در اثر انحلال سنگ، تبادل یونی و آمیخته شدن با آبهای زیر زمینی سرد تشکیل شده اند. بر اساس زمین دماسنج کوارتز، دمای مخزن چشمه های ناحیه تخت سلیمان و آق دره با سنگ میزبان آهکی، مارن و سنگهای آتشفشانی، گستره ای از ۳۹ تا ۸/۹۱ درجه سانتی گراد تخمین زده شد. علاوه براین دمای مخزن آبهای گرمایی با سنگ میزبان گنیس و شیست (ناحیه قینرجه) در محدوده ۴۵ تا ۸/۸۱ درجه سانتی گراد تخمین زده شد. افزایش دمای مخزن در منطقه مورد مطالعه می تواند در ارتباط با گرادیان زمین گرمایی بالای ناشی از سنگهای پی سنگی رسوبی و آتشفشانی باشد. نتایج مطالعات ایزوتوپی نشان داد که چشمه های آب گرم و سرد بر روی خط جهانی آب جوی قرار می گیرد، که نشان دهنده منشأ جوی آنها است. بنابراین این چشمه ها تحت تاثیر بارش های جوی قرار دارند. رودخانه ساروق با طول ۵۸ کیلومتر زهکش اصلی آبهای منطقه تکاب است. ورود آب چشمه های تراورتن ساز و رودهای زرشوران و آق دره منجر به آلودگی آب این رودخانه و سد زرینه رود به عنوان مقصد نهایی آن، به آرسنیک و دیگر فلزات سنگین شده است. کیفیت آب و همچنین میانگین غلظت فلزات سنگین رودخانه ساروق، رودهای زرشوران و آق دره، و سد زرینه رود با میانگین استاندارد غلظت آبهای سطحی (رودخانه ها) جهان مقایسه شد. نتایج نشان داد که غلظت عناصر آنیتموان، آرسنیک و جیوه در بیشتر نقاط نسبت به سایر عناصر بیشتر است. نتایج نشان داد که چشمه های تراورتن ساز تنها در افزایش غلظت عنصر آرسنیک در رسوبات سهیم بوده اند و سایر فلزات مشاهده شده حاصل فعالیتهای معدنکاری بوده است. بطور کلی نتایج خطر بوم شناختی بالقوه (Ei) و شاخص خطر بوم شناختی بالقوه (RI) نشان داد که کیفیت بوم شناختی رسوبات رودخانه ساروق و شاخه های فرعی آن از نظر آلودگی فلزی بسیار پایین است و بدیهی است که وجود غلظتهای بسیار بالای عناصر سمناک در رسوبات می تواند اثرات زیانباری بر موجودات و یا بخشهای دیگر محیط زیست (از جمله آب رودخانه) داشته باشد. با توجه به اینکه کشت محصولات کشاورزی در منطقه مورد مطالعه به دو روش دیم و آبی صورت می¬گیرد، در بعضی از روستاها از هر دو نوع کشت نمونه¬برداری شد تا تأثیر آبهای آلوده در افزایش غلظت عناصر بالقوه سمّی بویژه آرسنیک، در خاک و گیاهان مشخص گردد. نتایج نشان داد که غلظت آرسنیک در برگ گیاهان بیش از دانه آنهاست و گیاهانی که به صورت دیم کاشته می شوند نسبت به گیاهان آبیاری شده، از کم ترین غلظت آرسنیک برخوردارند. غلظت آرسنیک در نمونه¬های گیاه همبستگی خوبی با غلظت آن در نمونه¬های خاک دارد و گیاهان با غلظت بالای آرسنیک بر روی خاکهایی رشد کرده اند که غلظت این عنصر در آنها بالاست. مسمومیت آرسنیکی این گیاهان می تواند این عنصر را بطور مستقیم و غیر مستقیم (دام و طیور) به انسان منتقل کند.

نوع فایل :word

تعداد صفحات :۳۹۴

*———————————–*

فصل اول: کلیات

۱-۱- کلیات

۱-۲- چرخه زیست زمین شیمیایی(Biogeochemical Cycle)

۱-۲-۱- تاثیر فرآیندهای طبیعی بر چرخه زیست زمین شیمیایی عناصر

۱-۲-۲- تاثیر فرآیندهای انسانزاد بر چرخه زیست زمین شیمیایی عناصر

۱-۳- آرسنیک

۱-۳-۱- تاریخچه

۱-۳-۲- ویژگیهای فیزیکوشیمیایی عنصر و ترکیبات آرسنیک

۱-۴- ذخایر عمده آرسنیک

۱-۴-۱- تولید و مصارف عمده آرسنیک در جهان

۱-۴-۲- ذخایر و تولیدات عمده آرسنیک در ایران

۱-۵- اثرات توزیع آرسنیک در محیط زیست

۱-۵-۱- کانیها

۱-۵-۲-آرسنیک سنگها، رسوبات و خاک

۱-۵-۳- آرسنیک در آب

۱-۵-۴- آرسنیک در گیاهان

۱-۵-۵- آرسنیک با منشاء زمین گرمایی

۱-۶- اثر آرسنیک بر روی جانداران

۱-۶-۱- سمناکی آرسنیک در حیوانات

۱-۶-۲- سمناکی آرسنیک در انسان

۱-۷- مطالعات پیشین

۱-۸- ضرورت انجام پژوهش

۱-۹- اهداف پژوهش

۱-۱۰- فرضیه های پژوهش

فصل دوم: ویژگی های زمین شناختی منطقه تکاب

۲-۱- مقدمه

۲-۲- موقعیت جغرافیایی و اقلیم منطقه مورد مطالعه

۲-۳- راههای دسترسی به منطقه مورد مطالعه

۲-۴- وضعیت ساختاری منطقه تکاب

۲-۵- زون دگرگونی- ماگمایی سنندج- سیرجان

۲-۶-زون ماگمایی ارومیه- دختر

۲-۷- تحلیلی بر زایش ذخایر ترشیری منطقه تکاب

۲-۸- مدل زایشی کانسارهای منطقه تکاب

۲-۹- زمین ریخت  شناسی حوضه آبریز رودخانه ساروق و بخش میانی چهارگوش تکاب

۲-۱۰- ویژگی های سنگ شناختی و چینه شناختی حوضه آبریز رودخانه ساروق

۲-۱۰-۱- سنگهای دگرگونی پرکامبرین

۲-۱۰-۲- توده های نفوذی

۲-۱۱- فعالیت های آتشفشانی و ارتباط آنها با فرایندهای کانه زایی و رخداد چشمههای تراورتن ساز

۲-۱۲-کانه زایی و نحوه تشکیل کانسار طلای آق دره

۲-۱۲-۱-کانه زایی

۲-۱۲-۲- نحوه تشکیل کانسار آق دره

۲-۱۳-کانه زایی و نحوه تشکیل کانسار طلای زرشوران

۲-۱۳-۱- کانه زایی

۲-۱۳-۲- نحوه تشکیل کانسار زرشوران

فصل سوم: زمین شیمی آب و رسوب

۳-۱- مقدمه

۳-۲- نمونه برداری

۳-۲-۱- نمونه ‌برداری از محیط زمین‌شیمیایی آب

۳-۲-۲- نمونه ‌برداری از رسوب

۳-۳- آب زمین شیمی چشمه های تراورتن ساز

۳-۴- عناصر اصلی و جزئی در چشمه های تروارتن ساز

۳-۵- فلزات سنگین در چشمه های تروارتن ساز

۳-۶- رده بندی آبهای زمین گرمایی

۳-۶-۱- منشأ آبهای زمین گرمایی منطقه تکاب

۳-۶-۱-۲- نمودار سه تایی Cl-Li-B

۳-۷- کاربرد زمین دماسنجی شیمیایی

۳-۷-۱- زمین دماسنج سیلیس(کوارتز)

۳-۷-۲- زمین دماسنج کلسدونی

۳-۷-۳- زمین دماسنج کاتیونی

۳-۸- شاخص اشباع شدگی کانیها

۳-۹- نمودارهای log(Q/k) در برابر دما(T)

۳-۱۰- نمودارهای فعالیت (Activity diagrams)

۳-۱۱- مدل آمیختگی سیلیس-آنتالپی

۳-۱۲- ترکیب ایزوتوپی چشمه های تراورتن ساز

۳-۱۳- آب زمین شیمی آبهای سطحی

۳-۱۳-۱- عناصر اصلی و جزئی در آبهای سطحی

۳-۱۳-۲- فلزات سنگین در آبهای سطحی

۳-۱۴- زمینشیمی رسوبات

۳-۱۴-۱- خواص فیزیکوشیمیایی نمونه های رسوب

۳-۱۵- غلظت کلی عناصر و تعیین شدت آلودگی رسوبات به فلزات سنگین

۳-۱۵-۱- شاخص زمینانباشت

۳-۱۵-۲- ضریب آلودگی (Contamination Factor)

۳-۱۵-۳- شاخص بار آلودگی(Pollution Load Index)

۳-۱۶- تحلیل آماری داده‌های زمین شیمیایی نمونه های رسوب

۳-۱۶-۱- ارتباط بین عناصر مختلف در رسوبات

۳-۱۶-۲- تحلیل عاملی (Factor Analysis )

۳-۱۶-۳- تست آماری من ویتنی (Mann-Whitney)

۳-۱۶-۴- ارزیابی شاخص خطر بوم شناختی بالقوه (Potential Ecological Risk Index)

فصل چهارم :زمین شیمی خاک و گیاه

۴-۱- مقدمه

۴-۲- نمونه ‌برداری و آماده سازی نمونه های خاک و گیاه

۴-۲-۱- اندازه گیری پارامترهای کیفی خاک

۴-۳- استخراج ترتیبی (گزینشی) عناصر در نمونه های خاک

۴-۴- تعیین کسر انحلال پذیر عناصر در آب

۴-۵- ویژگی آب آبیاری در منطقه تکاب

۴-۶- ویژگی گیاهان منطقه تکاب

۴-۷- ویژگی فیزیکوشیمیایی خاک در منطقه تکاب

۴-۸- غلظت فلزات سنگین در خاک

۴-۹- گونه سازی عناصر در خاک

۴-۱۰- ضریب تحرک عناصر

۴-۱۱- ضریب انتقال خاک به گیاه

۴-۱۲- تحلیل آماری دادههای خاک

۴-۱۲-۱- نمودار هیستوگرام فراوانی

۴-۱۲-۲- ضریب غنی شدگی

۴-۱۲-۳- ضریب آلودگی

۴-۱۲-۴-  درصد عامل انسانزاد (Anthropogenic Factor, An %)

۴-۱۲-۵- تحلیل مولفه اصلی (Principal Component Analysis)

۴-۱۳- خطر سلامتی بالقوه (Potential Health Risks)

۴-۱۴- بررسی نقشه های هم غلظت عناصر

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

۵-۱- نتایج

۵-۲- پیشنهاد برای مطالعات آینده