فهرست مطالب
عنوان مطالب صفحه
فصل اول: کلیات پژوهش1
1- 1 مقدمه2
1 – 1 – 1 فلزات سنگین3
1 – 1 – 2 فلزات واسطه‌ی سرب، روی و کادمیوم:3
1 – 1 – 3 توزیع فلزات سنگین در محیط4
1 – 1 – 4 چرخه‌ی طبیعی عناصر4
1 – 1 – 5 چرخه‌های انسانزاد5
1 – 1 – 6 سرب5
1 – 1 – 6 – 1 سرب در خاک7
1 – 1 – 6 – 2 سرب در آب9
1 – 1 – 7 روی10
1 – 1 – 7 – 1 روی در خاک12
1 – 1 – 7 – 2 روی در آب13
1 – 2 بیان مسئله و اهداف تحقیق14
1 – 3 تاریخچه‌ی مطالعات پیشین15
1 – 3 – 1 مطالعات پیشین منطقه مورد مطالعه15
1 – 3 – 2 مطالعات مشابه در سایر نقاط ایران16
1 – 3 – 3 مطالعات مشابه در سایر کشورها17
فصل دوم: زمین شناسی منطقه20
2 – 1 موقعیت جغرافیایی منطقه21

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

2 – 2 کلیات زمین شناسی22
2 – 2 – 1 ماگماتیسم24
2 – 2 – 2 تکتونیک25
2 – 2 – 2 – 1 گسل‌های مهم منطقه26
2 – 2- 3 چینه شناسی منطقه27
2 – 2 – 3 – 1 واحدهای تریاس بالایی – ژوراسیک27
2 – 2 – 3 – 2 واحدهای کرتاسه‌ی زیرین27
2 – 3 کانه زایی در منطقه30
فصل سوم: مواد و روش ها33
3 – 1 مقدمه34
3 – 2 مطالعات تکمیلی34
3 – 2- 1 نمونه برداری34
3 – 2- 1 – 1 نمونه برداری خاک34
3 – 2- 1 – 2 نمونه برداری آب37
3 – 2 – 2 مطالعات آزمایشگاهی38
3 – 2 – 2 – 1 مطالعات آزمایشگاهی نمونه‌های خاک38
3 – 2 – 2 – 1 – 1 تعیین بافت خاک38
3 – 2 – 2 – 1 – 2 تعیین pH خاک39
3 – 2 – 2 – 1 – 3 تعیین EC خاک39
3 – 2 – 2 – 1 – 4 تعیین مواد آلی خاک39
3 – 2 – 2 – 1 – 5 تعیین کربنات کلسیم معادل40
3 – 2 – 2 – 1 – 6 تعیین اکسیدهای آزاد آهن، آلومینیوم و منگنز41
3 – 2 – 2 – 1 – 7 استخراج ترتیبی42
3 – 2 – 2 – 1 – 8 هضم خاک و تعیین فلزات سنگین44
3 – 2 – 2 – 2 مطالعات آزمایشگاهی آب44
3 – 3 – 3 آنالیز نتایج و پردازش داده ها45
فصل چهارم: نتایج و بحث خاک46
4 – 1 بررسی نتایج حاصل از تجزیه و اندازه گیری نمونه‌های خاک47
4 – 1 – 1 مقدمه47
4 – 1 – 2 نتایج آنالیز عنصری (AAS) نمونه‌های خاک47
4 – 1 – 2 – 1 نسبت تمرکز عناصر در خاک49
4 – 1 – 3 نتایج آنالیز استخراج ترتیبی51
4 – 1 – 4 تعیین خصوصیات خاک ها54
4 – 1 – 4 – 1 تعیین بافت54
4 – 1 – 4 – 2 EC و pHخاک57
4 – 1 – 4 – 3 کربنات معادل و ماده آلی57
4 – 1 – 4 – 4 اکسیدهای آزاد آهن، آلومینیوم و منگنز59
4 – 2 بررسی آلودگی خاک منطقه61
4 – 2 – 1 مقدمه61
4 – 2 – 2 بررسی مقادیر عناصر سرب، روی و کادمیوم در نمونه ها62
4 – 2 – 2 – 1 عنصر سرب (Pb)62
4 – 2 – 2 – 2 عنصر روی (Zn)62
4 – 2 – 2 – 3 عنصر کادمیوم63
4 – 2 – 3 محاسبه‌ی شاخص‌ها63
4 – 2 – 3- 1 شاخص زمین انباشت (Igeo)63
4 – 2 – 3- 2 فاکتور غنی شدگی (EF)66
4 – 2 – 3- 2- 1 غنی شدگی سرب68
4 – 2 – 3- 2- 2 غنی شدگی روی68
4 – 2 – 3 – 3 شاخص آلودگی مجموع فلزات (MCI)69
4 – 2 – 3- 4 فاکتور آلودگی71
4 – 2 – 3 – 5 شاخص تجمعی آلودگی (MCd):74
4 – 2 – 3 – 6 تعیین گونه‌ی عناصر بر اساس استخراج ترتیبی انتخابی74
4 – 2 – 3 – 6 – 1 نتایج حاصل از استخراج ترتیبی سرب75
4 – 2 – 3 – 6 – 2 نتایج حاصل از استخراج ترتیبی روی:77
4 – 2 – 3 – 6 – 3 نتایج حاصل از استخراج ترتیبی کادمیوم78
4 – 2 – 1 – 6 – 4 تحرک کادمیوم، سرب و روی در خاک‌های منطقه79
4- 2 – 3 – 7 ماتریس همبستگی پارامترهای خاک80
فصل پنجم: نتایج و بحث آب81
5 – 1 بررسی نتایج حاصل از تجزیه و اندازه گیری نمونه‌های آب82
5 – 1 – 1 مقدمه82
5 – 1 – 2 بررسی پارامترهای صحرایی pH، EC، TDS و دما در منابع آب منطقه82
5 – 1 – 2 – 1 هدایت الکتریکی (EC)83
5 – 1 – 2 – 2 اسیدیته (pH)84
5 – 1 – 2 – 3 دما84
5 – 1 – 2 – 4 مجموع مواد محلول1 (TDSC)84
5 – 1 – 3 اندازه گیری آنیون‌ها و کاتیون‌های اصلی آب85
5 – 1 – 3 – 1 درصد خطا یا درصد واکنش85
5 – 1 – 3 – 2 آنیون‌های اصلی منطقه86
5 – 1 – 3 – 3 کاتیون‌های اصلی منطقه88
5 – 1 – 4 اندازه گیری فلزات سنگین در منابع آب منطقه89
5 – 2 تعیین کیفیت آب‌های منطقه91
5 – 2 – 1 تعیین کیفیت آب از نظر مصارف آشامیدنی و تیپ آب‌های منطقه91
5 – 2 – 1 – 1 نمودار شولر و کیفیت آب آشامیدنی91
5 – 2 – 1 – 2 نمودار پایپر و تعیین تیپ آب‌های منطقه92
5 – 2 – 2 تعیین کیفیت آب از نظر مصارف کشاورزی93
5 – 2 – 2 – 1 نسبت جذب سدیم (SAR):93
5 – 2 – 2 – 2 درصد سدیم ((Na%95
5 – 2 – 2 – 3 سدیم کربنات باقی مانده (RSC)97
5 – 2 – 2 – 4 درصد سدیم محلول (SSP)97
5 – 2 – 2 – 5 نسبت منیزیم (MR)98
5 – 2 – 2 – 6 بی‌کربنات سدیم باقی مانده (RSBC)99
5 – 2 – 2 – 7 سختی کل (TH)100
5 – 2 – 2 – 8 شاخص نفوذ پذیری (PI):101
5 – 2 – 2 – 9 شاخص کلروآلکالین (CAI)102
5 – 2 – 2 – 10 شاخص Kelley103
5 – 2 – 3 آلودگی فلزی در آب‌های منطقه103
5 – 2 – 3 – 1 شاخص فلزی (MI)104
5 – 2 – 3 – 2 شاخص آلودگی فلزات سنگین (HPI)105
5 – 2 – 4 ماتریس همبستگی پارامترهای اندازه گیری شده106
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات108
آلودگی خاک منطقه109
آلودگی آب منطقه111
پیشنهادات112
منابع و مآخذ113

فهرست جداول
عنوان جدول صفحه
جدول3- 1. شرح نقاط نمونه برداری خاک35
جدول3- 2. شرح نقاط نمونه برداری آب37

جدول4- 1. نتایج آنالیز عنصری نمونه‌های خاک48
جدول4- 2. پارامترهای آماری محاسبه شده در خاک‌های معدنی (n=18)49
جدول4- 3. پارامترهای آماری محاسبه شده در خاک‌های سد باطله (n=6)49
جدول4- 4. پارامترهای آماری محاسبه شده در خاک‌های دشت (n=15)49
جدول4- 5. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی S252
جدول4- 6. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی S452
جدول4- 7. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی S7.153
جدول4- 8. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی 1.S1253
جدول4- 9. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی S1353
جدول4- 10. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی S1453
جدول4- 11. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی T153
جدول4- 12. داده‌های حاصل از استخراج متوالی نمونه‌ی T754
جدول4- 13. درصد دانه‌های موجود در نمونه‌های خاک و بافت خاک55
جدول4- 14. میزان EC، pH ، کربنات و ماده آلی اندازه گیری شده برای نمونه ها58
جدول4- 15. میزان اکسیدهای آهن و منگنز اندازه گیری شده برای نمونه ها60
جدول4- 16. میانگین عناصر در پوسته زمین63
جدول4- 17. مقادیر Igeo نمونه‌های خاک منطقه64
جدول4- 18. مقادیر EF محاسبه شده برای نمونه ها67
جدول4- 19. فاکتور آلودگی محاسبه شده برای نمونه‌های خاک72
جدول4- 20. مجموع فاکتور آلودگی خاک‌های معدنی، باطله و دشت73
جدول4- 21. فاکتور تحرک نمونه‌های تحت استخراج80
جدول4- 22. ماتریس همبستگی اسپیرمن نمونه‌های خاک80
ج
جدول5- 1. مقادیر پارامترهای pH، EC، TDS و دما در نمونه‌های آب منطقه83
جدول5- 2. مقادیر آنیون‌ها و کاتیون‌های اصلی نمونه‌های آب منطقه85
جدول5- 3. مقادیر فلزات سرب و روی در نمونه‌های آب منطقه90
جدول5- 4. پارامترهای آمار توصیفی عناصر سرب و روی نمونه‌های آب90
جدول5- 5. مقادیر شاخص SAR، EC و رده بندی نمونه‌های آب بر طبق آن94
جدول5- 6. مقادیر و رده بندی نمونه‌های آب بر اساس درصد سدیم و RSC96
جدول5- 7. مقادیر MR، RSBC و SSP مربوط به نمونه‌های آب98
جدول5- 8. میزان و رده بندی سختی آب های منطقه100
جدول5- 9. مقادیر شاخص های PI، CAI و KI نمونه های آب منطقه102
جدول5- 10. شاخص‌های MI و HPI نمونه‌های آب منطقه106
جدول5- 11. ماتریس همبستگی پارامترهای آب‌های منطقه107

فهرست اشکال
عنوان شکل صفحه
شکل2- 1. نقشه‌ی راه‌های دسترسی به منطقه مورد مطالعه22
شکل2- 2. موقعیت زون سنندج – سیرجان 23
شکل2- 3. نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه 30
ج
شکل3- 1. تصویر نقاط نمونه برداری خاک و آب 36
شکل3- 2. تصویر آزمایشات تعیین بافت خاک38
شکل3- 3. تصویر آزمایش تعیین ماده آلی40

شکل4- 1. نمودار میله‌ای نسبت تمرکز عناصر سرب، روی و کادمیوم در نمونه‌های معدنی50
شکل4- 2. نمودار میله‌ای نسبت تمرکز عناصر سرب، روی و کادمیوم در نمونه‌های سد باطله50
شکل4- 3. نمودار میله‌ای نسبت تمرکز عناصر سرب، روی و کادمیوم در نمونه‌های دشت51
شکل4- 4. نمودار تعیین بافت نمونه‌های خاک56
شکل4- 5. نمودار دایره‌ای شاخص غنی شدگی سرب در سه نوع خاک69
شکل4- 6. نمودار دایره‌ای شاخص غنی شدگی روی در سه نوع خاک69
شکل4- 7. نمودار میله‌ای مربوط به مقادیر MCI نمونه‌های معدنی70
شکل4- 8. نمودار میله‌ای مربوط به مقادیر MCI نمونه‌های باطله70
شکل4- 9. نمودار میله‌ای مربوط به مقادیر MCI نمونه‌های دشت71
شکل4- 10. نمودار توزیع سرب در فازهای مختلف خاک76
شکل4- 11. نمودار توزیع روی در بین فازهای مختلف خاک77
شکل4- 12. نمودار توزیع کادمیوم در بین فازهای مختلف خاک78

شکل5- 1. نمودار شولر نمونه‌های آب92
شکل5- 2. نمودار پایپر مربوط به نمونه‌های آب منطقه93
شکل5- 3. نمودار ویلکاکس مربوط به نمونه‌های آب95
شکل5- 4. نمودار میله‌ای شاخص MI نمونه‌های آب منطقه مورد مطالعه104
شکل5- 5. نمودار میله‌ای مربوط به شاخص HPI نمونه‌های آب منطقه مورد مطالعه105

1- 1 مقدمه
یکی از نتایج توسعه شهرنشینی و صنعتی شدن، پیامدهای منفی آن بر منابع طبیعی است (Dimitrovska et al., 2012). امروزه فلزات سنگین از نگرانی‌های عمده‌ی تمامی جوامع می‌باشند (Kalhori et al., 2012). آلودگی محیط زیست بوسیله‌ی فلزات سنگین بطور عمده به فعالیت‌های انسانی، تولیدات صنعتی، فعالیت‌های کشاورزی، سوزاندن سوخت‌های فسیلی، معدن کاری و فرآوری فلزات بستگی دارد (Pagananelli et al., 2004). نواحی اطراف معادن با غلظت‌های بالایی از فلزات سنگین غنی شده است، و می‌تواند اثرات سمی بر روی گیاهان، حیوانات و انسان‌ها بگذارد (Shikazono et al., 2008). فلزات سنگین بدلیل غیرقابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیکی مخرب بر روی موجودات و اکوسیستم‌ها حتی در غلظت‌های کم به عنوان عوامل خطرناک و مخرب برای محیط زیست به شمار آمده و اثرات کوتاه مدت و بلند مدتی را بر آن خواهند داشت. در این میان، کادمیوم و جیوه در رده‌ی اول و مس، کروم، نیکل، سرب و روی در رده‌ی دوم خطرزایی برای اکوسیستم می‌باشند (چراغی و بلمکی، 1386). خاک‌های کشاورزی به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر سلامت عمومی تأثیرگذار می‌باشند. در این خاک‌ها آلودگی فلزات سنگین ممکن است سبب دخالت در رشد گیاه و نیز آسیب به سلامت انسان‌ها از طریق ورود به زنجیره غذایی شود (شهبازی و دیگران، 1391).
همچنین آلودگی فلزات سنگین می‌تواند اثرات مضری بر روی منابع آب شیرین مانند سدها، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و آبخوان‌های زیرزمینی داشته باشد (Dong et al., 2009). امروزه در اکثر نواحی از آب‌های زیر زمینی برای مصارف گوناگون و بخصوص کشاورزی استفاده می‌شود (Ashraf et al., 2011). بنابراین در صورت آلودگی، این آب‌ها می‌توانند مشکلاتی را برای موجودات استفاده کننده از این آب‌ها به طور مستقیم یا غیرمستقیم ایجاد کنند. از این رو پایش آب و خاک در مناطق معدنی امری ضروری و مهم است.
از آن جا که زمینهای کشاورزی دشت لنجان در اطراف معدن سرب و روی ایرانکوه واقع شده‌اند لذا، بررسی منابع آب و خاک این منطقه جهت ارزیابی آلودگی آن‌ها و بررسی رفتار ژئوشیمیایی فلزات سنگین ضروری است. این پژوهش به منظور نیل به این اهداف انجام شده است.
1 – 1 – 1 فلزات سنگین
به عناصر سمت چپ جدول تناوبی که معمولأ در محلول، تشکیل کاتیون می‌دهند فلز گفته می‌شود. فلزات سنگین فلزهایی با عدد اتمی 20 و بزرگتر از آن هستند. عناصر واسطه‌ی آرسنیک (As) و سلنیوم (Se) و نیز سرب (Pb)، جیوه (Hg) و کادمیوم (Cd) بیش‌ترین توجه زیست محیطی را به خود معطوف نموده‌اند (نلسون ایبای، 1390).
منشأ فلزات سنگین و خصوصیات فیزیکو شیمیایی خاک‌ها تعیین کننده‌ی اشکال شیمیایی آن‌ها در محیط می‌باشند (نلسون ایبای، 1390).
اشکال شیمیایی یک فلز رفتار آن را در محیط و همچنین ظرفیت انتقال مجدد آن را مشخص می‌کند. فاکتورهای اساسی تأثیر گذار بر روی تحرک فلزات عبارت از مقدار مواد ارگانیک، ظرفیت تبادل کاتیونی، بافت خاک، Eh و pH می‌باشد (Kashem et al., 2011).
بسته به نوع عنصر مهم‌ترین عوامل مؤثر بر تحرک آن نیز تغییر می‌کند (نلسون ایبای، 1390).
1 – 1 – 2 فلزات واسطه‌ی سرب، روی و کادمیوم:
در شرایط قلیایی و pH بالا این عناصر اکسی هیدروکسیدهای انحلال ناپذیر و یا در حضور کربنات، کربنات‌های انحلال ناپذیر تشکیل می‌دهند. در شرایط اسیدی و pH پایین جذب سطحی این فلزات ناچیز بوده ولی با افزایش pH جذب سطحی فرایندی مهم می‌باشد که سبب خروج فلزات از محلول از راه جذب سطحی بر روی ذرات و رسوبات می‌شود. هنگام مواجهه با مواد آلی حل شده (اسیدهای هومیک) این عناصر با ماده‌ی آلی تشکیل کمپلکس می‌دهند. میزان جذب سرب در مواد هومیک بیش‌تر از روی و در روی بیش‌تر از کادمیوم است. اکسی هیدروکسیدهای آهن و منگنز نیز جاذب‌های مناسبی برای این عناصر می‌باشند. در اغلب شرایط اکسایش-کاهش، این عناصر در محلول به صورت گونه‌های کاتیونی دو یا سه ظرفیتی وجود دارند (نلسون ایبای، 1390).
1 – 1 – 3 توزیع فلزات سنگین در محیط
روش‌های متعددی برای تعیین توزیع طبیعی و انسان زاد فلزات در محیط سطحی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. یکی از این روش‌ها، مطالعه‌ی زمین شیمیایی ناحیه‌ای است که در آن عناصر فلزی به خاک‌ها، رودها و آب زیرزمینی وارد می‌شود. هدف از این گونه مطالعات، جمع آوری اطلاعاتی در مورد غلظت زمینه‌ی فلزات و نواحی با غلظت‌های بالا و بی‌هنجار فلز است. با نمونه برداری از انواع مختلف مواد می‌توان منشأ فلزات موجود در منطقه را تعیین نمود (نلسون ایبای، 1390).
خاک‌ها به عنوان بخشی از اکوسیستم زمینی نقش اکولوژیکی قابل توجهی را در چرخه‌ی عناصر ایفا می‌نمایند. مقدار فلزات سنگین خاک تحت تأثیر چندین فاکتور می‌باشد که عبارت از ترکیب شیمیایی و کانی شناسی سنگ مادر، مقدار مواد ارگانیک، توزیع سایز ذرات، افق‌های خاک، سن، سیستم زهکشی، زندگی گیاهی، دخالت‌های انسان و ورود آئروسول‌ها به خاک است (Gnandi et al., 2002).
1 – 1 – 4 چرخه‌ی طبیعی عناصر
زمین متشکل از چهار مخزن زمین کره (زمین جامد)، آب کره (رودها، دریاچه‌ها، آب‌های زیرزمینی و اقیانوس‌ها)، هواکره (پوشش گازی) و زیست کره (جانداران) می‌باشد. برهم کنش میان این مخازن، انتقال و سرنوشت فلزات مختلف را تعیین می‌کند. به استثنای شار کیهانی بسیار فرعی، منشأ همه‌ی فلزات زمین کره است. هوا کره، زیست کره و آب کره مخازن موقت فلزات به شمار می‌آیند. از طریق فعالیت‌های آتشفشانی ذرات فلزی به صورت‌های غبار و گاز از زمین کره به هواکره وارد می‌شوند. هوازدگی شیمیایی و سیالات ماگمایی سبب ورود فلز به آب کره می‌شود. برای بیش‌تر فلزات هواکره به عنوان یک مخزن بسیار کوتاه مدت عمل می‌کند، زیرا اکسایش مهم‌ترین فرایند در هواکره است. فلزات در فواصل طولانی به شکل ذرات ریز یا هواویزهای گازی انتقال می‌یابند. فلزات در نهایت توسط بارش خشک و‌تر و یا تنفس از جو خارج می‌شوند. گیاهان و جانوران فلزات را از راه تنفس (به شکل گازی)، بلع (خوردن) و جذب عناصر در طی رشد گیاه به دست می‌آورند. فلزات توسط فساد مواد آلی، رسوب گذاری و دفع از زیست کره خارج می‌شوند. سیالات ماگمایی و هوازدگی، دفع توسط گیاهان و جانوران و بارش خشک و ‌تر از فرایندهای انتقال فلز به آب کره می‌باشند. pH، پتانسیل اکسایش-کاهش، و حضور جذب کننده‌هایی چون کانی‌های رسی و اکسی هیدروکسیدها انتقال و زمان ماندگاری فلزات در آب کره را کنترل می‌کنند (نلسون ایبای، 1390).
1 – 1 – 5 چرخه‌های انسانزاد

فعالیت‌هایی همچون کشاورزی و یا ساخت جاده‌ها، به هم ریختگی سطح و تحرک فلز را در پی دارند. معدن کاری فلزات سبب خروج آن‌ها از سنگ کره می‌شود. بهسازی زمین و دفع پسماند باعث بازگرداندن فلزات به زمین کره و آب کره می‌شوند. ورود انسانزاد فلزات به هواکره از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی و برخی فعالیت‌های دیگر امکان پذیر است. فلزات موجود در هواکره از طریق تنفس و بلع وارد بدن انسان می‌شوند که اگر از حد مجاز افزایش یابد سبب ایجاد خطراتی برای سلامت انسان می‌شوند (نلسون ایبای، 1390).
1 – 1 – 6 سرب
سرب متعلق به گروه IVa جدول تناوبی عناصر است. وزن اتمی آن 19/207 و عدد اتمی آن 82 است. این عنصر دارای چگالی 34/11 گرم بر میلی لیتر، نقطه ذوب 5/327 درجه سانتی گراد و نقطه جوش 1149 درجه سانتی گراد است. سرب به رنگ نقره‌ای سفید مایل به آبی است. این عنصر فلزی نرم با حالت‌های اکسیداسیون 0، 2+، 4+ است. حالت اکسیداسیون 2+ در بیش‌تر اجزای غیرارگانیک غالب است (Merian et al., 2001).
سرب فلزی است که به سختی در آب حل می‌شود اما در اسید نیتریک و اسید سولفوریک غلیظ به آسانی حل می‌شود. اغلب نمک‌های دو ظرفیتی سرب به سختی قابل حل هستند (مانند سولفیدها و اکسیدهای سرب)، اما استثنائاتی هم در این بین یافت می‌شود. برای مثال نیترات سرب، کلرات سرب و تا اندازه‌ای سولفات سرب و کلراید سرب از این جمله می‌باشند. به علاوه برخی نمک‌ها با اسیدهای آلی قابل حل هستند (مانند اگزالات سرب).
سرب (II) دارای خواص الکترونیک است، در نتیجه دارای شیمی کوردیناسیون1 قوی بوده و توانایی تقلید از دو یون کلسیم و روی را در سیستم‌های بیولوژیک دارا می‌باشد. سرب توانایی اتصال به اتم‌های دهنده (Donner) را دارا است (Nordberg et al., 2007).
فراوانی سرب در پوسته‌ی قاره‌ای 8/14 میلی گرم بر کیلوگرم است. طی جایگزینی ایزومورفیک، Pb²? جایگزین K? در شبکه‌های سیلیکاته و Ca²?در شبکه‌های کربناته می‌شود. در سنگ‌های سیلیکاته، سرب با افزایش سیلیکات تمایل به افزایش دارد. سرب همچنین دارای میل ترکیبی قوی با گوگرد است و در نتیجه در فازهای گوگردی سنگ‌ها متمرکز می‌شود.
در میان سنگ‌های رسوبی معمول، شیل‌ها بیش‌تر از ماسه سنگ‌ها دارای سرب هستند. (شیل: 22 و ماسه سنگ: 10). شیل‌های سیاه غنی از مواد ارگانیک و سولفیدی هستند و تمایل به داشتن سرب بالاتری دارند (Alloway, 2013).
مهم‌ترین کانسنگ سرب، کانی سیاه و سنگین گالن (PbS) است. دیگر کانسنگ‌های معمول آن عبارتند از:
آنگلزیت (PbSO4)، سروزیت (PbCO3)، مینیوم (Pb3O4)، پیرومورفیت (3Cl(PO4)(Pb5 و میمتسیت (Pb5(AsO4)3Cl).
کانسنگ‌های سرب به طور گسترده‌ای در جهان توزیع شده اند، اما تنها 50 کشور دارای کانسنگ‌هایی هستند که بتوانند به طور تجاری آن را معدن کاری کنند. به طور معمول سرب از نهشته‌های گالن برداشت می‌شود. کنسانتره‌ی سرب در دمای 600 درجه و در حضور مقدار محدودی هوا گداخته شده و محصول PbO بدست آمده با کک و سنگ آهک به عنوان یک گداختگر مخلوط می‌شود و در کوره‌های سوزاننده در دمای 1250 درجه به سرب مایع تبدیل می‌شود. این محصول حاوی فلزات مختلفی مانند مس، نقره، طلا، روی، قلع، آرسنیک، و آنتیموان به عنوان ناخالصی است که باید برای خالص سازی سرب تا حد 99/99 درصد از آن حذف شوند (et al., 2007 Kabata-Pendias).
نرمی و نقطه ذوب پایین سرب سودمند است و کاربرد و ساخت آن را بسیار آسان می‌کند. سرب دارای استحکام بالایی در برابر خردشدگی است که آن را برای عایق ساختمان و تجهیزات مورد استفاده در تولید اسیدها مناسب می‌کند. چگالی بالای سرب آن را به عنوان سپر در برابر تشعشعات رادیواکتیو در صنعت هسته‌ای و در برابر اشعه‌ی ایکس در بیمارستان‌ها مناسب می‌کند. سرب در برابر عبور امواج صوتی نیز مقاوم است و برای کاهش سر و صدای ماشین آلات کارخانجات و موتورخانه‌های کشتی‌ها بکار می‌رود.
امروزه مهم‌ترین استفاده سرب در باتری‌های اسیدی سربی است که قدرت و نیرو را در حالات و وضعیت‌های زیادی فراهم می‌آورد.
استفاده‌های مهم دیگر شامل رنگدانه‌های رنگ‌ها، شیشه، پلاستیک و سرامیک‌ها است.
این عنصر همچنین در ساخت تجهیزات، مهمات، مواد پوشاننده کابل‌ها، ریخته گری فلزات، لحیم‌ها، آلیاژها، لوله‌ها، تله‌ها و دام‌ها استفاده می‌شود. کاربرد مهم دیگر آن که امروزه در کشورهای توسعه یافته منسوخ شده است استفاده از تترا اتیل و تترا متیل سرب به عنوان ضد ضربه در بنزین است (Merian et al., 2001).
1 – 1 – 6 – 1 سرب در خاک
محتوی سرب طبیعی خاک‌ها از سنگ‌های مادر منشأ می‌گیرد. فراوانی آن در رسوبات تابعی از محتوای بخش رسی است و بنابراین رسوبات گل مانند و رسی حاوی سرب بیش تری نسبت به ماسه‌ها، ماسه سنگ‌ها و سنگ‌های آهکی است. همه‌ی میانگین‌ها برای مقدار سرب خاک کشورهای مختلف جهان بطور متوسط در محدوده‌ی 25 میلی گرم بر کیلوگرم قرار دارد (et al., 2007 Kabata-Pendias).
EPA (2003)2 حد استاندارد سرب خاک را 50 میلی گرم بر کیلوگرم و WHO (1984)3 این مقدار را 30 میلی گرم بر کیلوگرم معرفی کرده است.
سرب معمولأ به طور یکنواخت در افق‌های خاک توزیع نمی‌شود. بیش‌ترین مقدار سرب در عمق 5-2 سانتی خاک تجمع می‌یابد. بخصوص در خاک‌هایی که دارای حداقل ماده آلی 50 درصد و یا pH بالای 5 باشند این مسئله بسیار شایع است، زیرا این عنصر اساسأ توسط مواد آلی سطح خاک جذب می‌شود. سرب تجمع عظیمی را با هیدروکسیدها بخصوص هیدروکسیدهای آهن و منگنز نشان می‌دهد (et al., 2007 Kabata-Pendias).
سرب در خاک به آرامی به اشکال محلول‌تر مانند سولفات، سولفید، اکسید و نمک‌های فسفات تبدیل می‌شود. جذب سرب خاک توسط گیاهان عمومأ قابل توجه نیست. سرب در خاک تحرک محدودی دارد، مگر زمانی که کمپلکس‌های آلی محلول تشکیل شده باشند و یا زمانی که ظرفیت تبادل سرب خاک نزدیک به اشباع باشد (Merian et al., 2001).
افزایش اسیدیته سبب افزایش تحرک سرب می‌شود. سرب در محلول خاک به صورت گونه‌های کاتیونی Pb²?،PbCl? ، PbOH? و نیز گونه‌های آنیونی PbCl?3 و Pb(CO3)2²¯ وجود دارد. سرب دفع شده از طریق محلول خاک ممکن است به آسانی از افق‌های بالایی به پائین حرکت کند و باعث آلودگی آب‌های زیرزمینی شود. تثبیت سرب بوسیله‌ی مواد ارگانیک سطحی مهم‌تر از تثبیت آن بوسیله‌ی اکسیدهای آبدار است (et al., 2007 Kabata-Pendias).
سه فرایند اصلی در محدود کردن دسترسی گیاهان به سرب از خاک نقش دارد:
الف. جذب بر روی سطوح کانی‌ها و اکسیدهای آهن آبدار
ب. تشکیل کمپلکس‌های آلی پایدار
ج. ته نشینی ناچیز ترکیبات سرب محلول (سولفات‌ها، فسفات‌ها و کربنات ها).
اساسأ سرب از خاک‌های ماسه‌ای اسیدی که حاوی مقدار کمی مواد مستعد قابل اتصال به سرب هستند در دسترس است. سرب به مقدار کمی از کانی‌های طبیعی و شسته شدن از خاک انتقال می‌یابد. Pb²? گونه‌ی پایدار سرب است که با آنیون‌های اصلی در محیط‌های طبیعی مانند هیدروکسید، کربنات، سولفید و سولفات تشکیل کمپلکس‌های با حلالیت کم را می‌دهد که در محیط پایدار هستند. کمپلکس‌های سرب ارگانیک که حاصل اتصال سرب به مواد آلی هستند بسیار پایدار بوده و حتی در pH پائین سرب به آن‌ها متصل است (Merian et al., 2001).
سرب در خاک به صورت اولیه به حالت اکسیداسیون 2+ وجود دارد. در خاک‌های با شرایط احیایی سرب به صورت گونه‌ی غیرمحلول PbS حضور دارد که در سولفیدهای حاصل از کاهش سولفات‌ها ته نشین می‌شود. تحت شرایط اکسیداسیون این فلز به صورت یون Pb²?حضور دارد اما با افزایش pH به علت تشکیل کمپلکس با مواد آلی و جذب بر روی کانی‌های رسی، اکسیدی و سیلیکاته و یا ته نشست به صورت کربنات، سولفات و یا فسفات حلالیت آن کم می‌شود. در خاک‌های قلیایی به دلیل تشکیل کمپلکس‌های محلول هیدروکسی- سرب و ارگانیک – سرب ممکن است حلالیت افزایش پیدا کند. رفتار شیمیایی سرب در خاک به مقدار زیادی به مواد ارگانیک خاک بستگی دارد. در pH‌های چهار و بالاتر از آن سرب به شدت بر روی مواد ارگانیک جذب می‌شود. اتصال سرب به بخش ارگانیک خاک عمدتأ بصورت یک مجموعه کمپلکس تک دندانه‌ای (مونودنتات4) می‌باشد. تنها تفاوت‌های کوچکی بین سایزهای مختلف فراکسیون‌ها مشاهده شده است. به طور کلی می‌توان گفت که اتصال سرب به مواد هومیک تقریبأ بوسیله‌ی ترکیب شیمیایی آن‌ها تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. به غیر از جیوه و مس، اتصال سرب به مواد ارگانیک نسبت به دیگر فلزات سنگین و شبه فلزات قوی‌تر است. رها شدن سرب به افق‌های عمیق‌تر خاک بطور عمده به انتقال سرب از کمپلکس‌های ارگانیک – سرب بستگی دارد. در صورت عدم وجود مواد هومیک قابل ملاحظه، سرب شدیدأ بر روی کانی‌های رسی و اکسیدهای آهن جذب می‌شود. جذب سرب عمومأ نسبت به دیگر فلزات سنگینی چون مس، روی، کادمیوم و نیکل قوی‌تر است. جذب سرب ابتدا بر روی بخش‌های با اندازه‌ی رس خاک اتفاق می‌افتد. جذب سرب در خاک‌های کشاورزی با ظرفیت تبادل کاتیونی، اسیدیته، مواد ارگانیک، محتوای رس و کربنات خاک مرتبط است. مواد ارگانیک خاک سرب بیش تری را نسبت به کانی‌های رسی جذب می‌کنند (Alloway, 2013).
رها شدن مواد ارگانیک از خاک منجر به رها شدن سرب از آن و ورود سرب به افق‌های پائین‌تر می‌شود. مهاجرت رو به پائین سرب همراه با مهاجرت رو به پائین مواد آلی است. بخش قابل توجهی از سرب انتقال یافته به سمت پائین به صورت کلوئیدی رخ می‌دهد ولی با این حال فازهای غیرآلی نقش مهمی را در تحرک سرب ایفا می‌کنند. در مجموع می‌توان گفت سرب انسانزاد در خاک‌ها می‌تواند به اشکال مختلف از قرن‌ها تا میلیون‌ها سال باقی مانده و سبب آلودگی شود.
سرب در pH زیر 5 به راحتی قابل انتقال است، تحرک سرب در پروفیل‌های خاک با افزایش بار فلز افزایش می‌یابد. مقدار قابل توجهی از سرب در خاک‌ها در اشکال و فرم‌های قابل تبادل وجود دارد. خاک‌های شدیدأ آلوده شده بوسیله‌ی سرب می‌توانند ظرفیت حمل سرب خود را افزایش دهند، که می‌تواند دارای آثار احتمالی بر روی سیستم‌های آب زیرزمینی کم عمق و بیش‌تر در معرض قرار گرفتن انسان و اکوسیستم باشد (Alloway, 2013).

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید