17899

17899

مطالعه شدت آلودگي، ريسك آزادسازي و قابليت دسترسي بيولوژيكي فلزات رسوبات آبهاي شيرين و نواحي ساحلي و تحليل ارتباط آن با ويژگيهاي رسوبات (دانه بندي و تركيب)

دكتري

مهندسي آب

شهريور ماه 1396

دكتر محسن سعيدي - دكتر راضيه لك

عمران

عوامل مختلفي بر برآورد خطر و ريسك آزادشدن اين فلزات از رسوبات مؤثرند از جمله اين عوامل دانه بندي، تركيب شيميايي، مينرالوژي و بافت ذرات رسوبات هستند كه نقش مهمي در قابليت نگهداشت و آزادسازي فلزات در هنگام تغيير شرايط محيطي دارند. با توجه به اين موضوع در تحقيق حاضر شدت آلودگي، ريسك آزادسازي و قابليت دسترسي بيولوژيكي فلزات موجود در اكوسيستم هاي آب شيرين بررسي شده و ارتباط آن ها با ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي رسوبات(دانه بندي و تركيب) تحليل شده است. به منظور انجام تحقيق حاضر پس از انجام عمليات نمونه برداري از رسوبات سطحي رودخانه اي (40 ايستگاه از 15 رودخانه)، تالابي(2 ايستگاه از 2 تالاب (تالاب هاي اميركلايه و بوجاق) و ساحلي (5 ايستگاه در نوار ساحلي) استان گيلان ، خصوصيات فيزيكي و شيميايي نمونه ها تعيين گرديد. با توجه به متفاوت بودن جنس سازندهاي زمين شناسي استان گيلان، نمونه هاي رسوبي رودخانه اي با استفاده از روش خوشه بندي فازي به دو دسته رودخانه هاي شرقي- مركزي و غربي تقسيم شدند. نتايج شاخص تجميعي ريسك اكولوژيك(RI) در اندازه ذرات مختلف رسوبات نشان داد كه در رسوبات رودخانه اي در بيشتر ايستگاه ها، مقادير حداكثر شاخص ريسك اكولوژيك مربوط به اندازه ذرات 63 تا 125 ميكرون بوده است. دليل اين امر بالا بودن مقادير كادميوم در اين اندازه رسوبات مي باشد. در رسوبات تالابي اين موضوع متفاوت بوده و بيشترين مقادير اين شاخص در ذرات زير 38 ميكرون بوده است. بمنظور تعيين ريسك آزادسازي رسوبات، آزمايشات تفكيك شيميايي بر روي نمونه هاي منتخب انجام شد و درصد مشاركت فلزات در فازهاي مختلف پيوندي قابل مبادله، كربناته، اكسيدهاي آهن و منگنز، آلي و باقيمانده تعيين شد. نتايج نشان داد كه در رسوبات رودخانه اي ذرات كوچكتر از 63 ميكرون بيشترين درصد مشاركت فلزات با فازهاي سست (كربناته و قابل مبادله) مربوط به كادميوم و در ذرات بزرگتر از 63 ميكرون مربوط به سرب و كبالت بوده است. در رسوبات تالابي براي فلزات مس، كروم، كادميوم، واناديوم و كبالت حداكثر مشاركت با فازهاي سست در ذرات كوچكتر از 63 ميكرون و براي نيكل و سرب حداكثر مشاركت در ذرات بزرگتر از 63 ميكرون مشاهده گرديد. در رسوبات ساحلي مقايسه ميزان مشاركت فلزات گوناگون در فازهاي سست در اندازه ذرات مختلف نشان داد كه از ميان تمام فلزات، سرب، نيكل، كادميوم و كبالت نسبت به ديگر فلزات بيشترين مقادير را در اين دو فاز و در ذرات با اندازه بزرگتر از 63 ميكرون داشته است. لذا امكان تحرك بيشتر اين فلزات و در نتيجه ريسك آزادسازي آن ها بالا مي باشد. در ادامه براي جمع بندي موضوع، از شاخص تجميعي كد ارزيابي ريسك اصلاح شده(mRAC) استفاده گرديد. مقادير كد ارزيابي ريسك اصلاح شده در رسوبات رودخانه اي نشان داد كه تعدادي از ايستگاه ها و اندازه ذرات در حد خطر كم تا متوسط قرار داشته و براي بخش زيادي از ايستگاه ها در حد بدون خطر تا خطر كم مي باشد. در رسوبات تالابي بالاترين مقدار كد ارزيابي ريسك اصلاح شده مربوط به رسوبات كوچكتر از 38 ميكرون تالاب بوجاق بود. ذرات 63 تا 125 ميكروني رسوبات ساحلي داراي بيشترين مقدار شاخص كد ارزيابي ريسك اصلاح شده اند.در مرحله بعدي از آزمايشات استخراج تك مرحله اي و با استفاده از EDTA ميزان قابليت دسترسي بيولوژيكي رسوبات دانه بندي شده استفاده گرديد. نتايج نشان داد در رسوبات رودخانه اي دانه بندي شده بيشترين مقدار ميانگين استخراج شده مربوط به فلز كادميوم و در اندازه ذرات كوچكتر از 38 ميكرون، در رسوبات تالابي دانه بندي شده، مقدار بالاي ميانگين استخراج شده مربوط به كروم در اندازه ذرات زير 38 ميكرون و در نهايت واناديوم در رسوبات ساحلي با اندازه 500-250 ميكرون بالاترين مقدار را داشته است.

1396/07/18

1/1/1900 12:00:00 AM

Heavy metals are potentially toxic for environment and microorganism. Sediments in aquatic ecosystems(fresh or saline) can adsorb more parts of inorganic contaminants (heavy metals) and some organic pollutants.Some parameters like size,mineralogy and composition of sediments affect on heavy metals risk assessment and risk release.So,in this research,pollution intensity,risk release and bioavailability of heavy metals in aquatic fresh water and their relationship with sediments physical and chemical characteristics(size and composition) have been studied. In order to study,surface sediment samples from rivers(40 stations from 15 rivers),wetland (2stations from 2wetlands) and coastal sediments(5stations)have been collected. Physical(sediments size) and chemical(XRD and total concentration of heavy metals)were determined.Due to different geological formation,all of river sediments divided into two categories(east-central and west) by using fuzzy clustering and Fe,Al,Ca,Sr concentrations.At the next step, pollution intensities of sediments in different sizes calculated by cumulative ecological risk index(RI).The results showed that the maximum values of ecological risk index was for particle sizes 63-125 microns.In wetland sediments the greatest values was in particles under 38 microns. Ecological risk index for coastal sediments showed that the highest values of the samples blonges to stations near Anzali port. To determine risk release of sediments, seqeuntioal extraction experiments were perfomed on selected samples. Metals existence in different bonds,exchangeable,carbonate,Fe and Mn oxides,organic and residual have been shown in perncent.The results indicated that Cd had highest percentage of heavy metals in loosely bonds in river sediments less than 63 microns and for particles bigger than 63 microns,Pb and Co were the highes amounts.In the wetland sediments, the results were different with river sediments.In particles less than 63 microns,Cu,Cr,Cd,V and Co were the maximum participation with loosely bond.Ni and Pb in partiles bigger than 63 microns were the highest.Finally, because of high participations of Pb,Ni,Cd and Co in loosely bond, the mobility and thus the risk release of these metals were higher than other. For eva​luating risk rease of metals in different sizes,modified risk assessment code(mRAC) has been used.In wetland sediments, the highest amount of mRAC was for particles less than 38 microns. Particles between 63-125 microns have a maximum mRAC amounts in coastal sediments. In the next step,bioavailability of size fractionated sediments were determined by single extraction with EDTA.