بررسی میزان آرسنیک، کادمیوم و سرب در خاک و آب زیرزمینی و ارتباط آن با کود شیمیایی در شهرستان  قائمشهر  

 

          پژوهشی 

 

 

مجـلـــــه دانشــــگاه عـلـــــوم پزشــکـــــی مــازنــــــدران  دوره بیست و یکم   ویژه نامه 1   اسفند   سال 1390   (29-21)

 

بررسی میزان آرسنیک، کادمیوم و سرب در خاک و آب زیرزمینی و ارتباط آن با کود شیمیایی در شهرستان           قائمشهر

(مطالعه موردی در منطقه کشاورزی وحدت) سال زراعی 89- 88

 

هاجر بوداغی        

مسعود یونسیان         

امیرحسین محوی           محمودعلی محمدی         محمدهادی دهقانی          شاهرخ نظم آرا 

 

چکیده

سابقه و هدف : کود یکی از منابع آلاینده فلزات سنگین برای خاک و آب زیرزمینی  میباشد. هـدف از ایـن مطالعـهتعیین میزان آرسنیک، کادمیوم و سرب در خاک شـالیزاری و آب زیرزمینـی و ارتبـاط آن بـا کـود شـیمیایی در شهرسـتانقائم شهر (در منطقه کشاورزی وحدت) می باشد.

مواد و روش ها : به طور تصادفی 20 نمونه قبل و 20 نمونه بعد از کوددهی از خاک (عمق cm30-0) و آب زیرزمینیدر بهار و تابستان 1389 نمونه برداری گردید و3 نمونه مرکب از 3 کود پرمصرف هم تهیه شد آنگـاه پـس از          عـصارهگیـرینمونه های  خاک (هضم با اسید نیتریک، اسید هیدروکلراید، آب اکسیژنه)، نمونه های آب  (صاف کردن) و            نمونههـای کـود(هضم بااسید نیتریک)؛ غلظت آرسنیک  (As)، کـادمیوم  (Cd) و  سـرب  (Pb) آب،  عـصاره خـاک و کـود توسـط دسـتگاه  ICP-OES (ساخت آلمان) اندازه گیری شد.

یافته ها : با توجه به نتایج به دست آمده غلظت فلزات سنگین در آب صفر و در خاک پـایین تـر از اسـتاندارد جهـانیبوده است. تنها در کود سوپرفسفات تریپل غلظت Cd بیشتر از مقدار استاندارد CDFA بوده است.

اسـتنتاج : از بـین سـه کـود مـصرفی تنهـا رابطـه معنـی دار بـین میـزان کـود مـصرفی پتـاس بـا غلظـت کـادمیوم در  خاک (05/0<p)  مشاهده شد . با توجه به بیشترین غلظت کادمیوم در کود فسفاته به نظر میرسید کـه در مزارعـی کـه کـودپتاس بیشتری استفاده شده مقدار کود فـسفات کمتـری اسـتفاده شـود ولـی بـا توجـه بـه ارتبـاط مثبـت بـین کـود فـسفاته و  کود پتاس  (05/0<p)؛ علت این امر همچنان نامشخص است. با توجه به غلظـت فلـزات سـنگین در آب (صـفر )، هـیچ گونـهرابطه ی بین مقدار فلزات سنگین در خاک با آب و مقدار فلزات سنگین کود با آب مشاهده نشد.

 

واژه های کلیدی: آرسنیک، کادمیوم، سرب، خاک شالیزاری، قائم شهر

 

مقدمه

 

 

مولف مسئول: امیرحسین محوی- تهران: دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده بهداشت، گروه مهندسی بهداشت محیط                  E-mail:  ahmahvi@yahoo.com گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران

) تاریخ دریافت : 4/12/89          تاریخ ارجاع جهت اصلاحات : 1/4/90           تاریخ تصویب : 27/9/90

دانشگاه

در جایی که باروری ذاتی خاک کم اسـت، اغلـبکشاورزان تمایـل بـه افـزایش مـصرف کـود در چنـدین

نوبت دارند (1). دفع  زبالههای شهری و صنعتی، گازهـای

خروجی خودرو،  فعالیتهای معادن و شیوه  های کشاورزی

منجربه تجمع فلزات در خاک می شود(2). فلزات سنگیننگـران کننـده در کـود ش امل Pb ،Cd ،As و بـه میـزانکمترNi  وZn  بوده (3) که استفاده مـداوم از کـود دارایAs و خاک آلوده به آن، از طریق جذب گیاه به زنجیرهغذایی منتقل می گـردد (4). قـرار گـرفتن در معـرضPb ، Cd وAs  تهدید اصلی برای سلامت انـسان مـی باشـد (5).

کودهــا ضــمن حاصــلخیزی خــاک ســبب آلــودگیمحیط زیست نیز می شوند(6). بنـابراین بـه عنـوان یکـی ازمنابع آلاینده فلزات سنگین تبدیل شده که برای سلامتیانسان و محیط زیست  زیانباراست(7). در  طولانی مـدتغلظتAs ،Cd  درخاک کشاورزی توسط کاربرد کـودفسفاته افزایش  مییابد به عنوان مثال سالانه یک گرم درهکتارCd  و  به طور متوسط حدود 3 گـرم در هکتـار As در خاک یافت  میشود(8،9). عواملی نظیـر  انـدازه ذرات خاک و عمر خاک در تعامل با  منابع آلودگی در  جذب عناصر نقش اساسـی  دارنـد (10). Cd در حـال حاضـر بـهعنوان آلاینده در کـود فـسفاته شـناخته شـده اسـت(11).

کاربرد زیاد ازحد کود فسفره ممکن است نه تنها باعـثافزایش فسفر  خاک، بلکه منجر به تجمع فلـزات سـنگیندر خاک کشاورزی شود(12). As در  کود، غلظت بـاقیمانده بیشتری در خـاک را سـبب مـی شـود (13). مـصرفبــی رویــه کــود و ســـموم شـــیمیایی از جملـــه عوامـــلآلــودگی و ناپایــداری خــاک در مازنــدران مــی باشــد.

متوسط غلظتCd  وPb  در نمونه های خاک در کـره بـهترتیــب 4/0 و mg/kg14 بــوده اســت(14). محــدوده Cd خـاک بـین mg/kg 04/1-46/0 بـوده اسـت(15). مقـدار متوســــط Cd خــــاک در شــــالیزارهای خــــرم آبــــاد   mg/kg 182/0 بــوده اســت(16). محــدوده As خــاک شــالیزاری در بــنگلادش mg/kg 8/48- 3/0 بــه دســت آمد(17). میانگین غلظـتCd  و  Pb در خـاک شـالیزاریچین 66/0 و  mg/kg 8/55 بوده است کـه آبیـاری زمـینشالیزاری با آب رودخانه دلیـل اصـلی تجمـع بـالای فلـزمزبور است (18). خاک شالیزاری بعضی از منـاطق دارایپتانسیل آلودگی به فلزات سنگین مـی باشـد (19). غلظـتPb وAs  در خاک شـالیزاری کنـار رودخانـه درچـین از اسـتاندارد ملـی بیـشتر بـوده اسـت(20). میـانگین غلظـت   Cd کـل در شـالیزارهای اصـفهان، فـارس و خوزسـتانmg/kg 45/0 بوده است (21). در آب زیرزمینـی متوسـطمقــدار Pb (014/0) و mg/l) Cd 0025/0) مــی باشــد و

همبستگی معنی داری بین غلظت فلزات سنگین بـا میـزانمـصرف کودهـا مـشاهده نـشد (22). غلظـت Cd ،Pb در خــاک منطقــه صــنعتی آمــل بــه ترتیــب 1241±50 و 13510/16 ±127میکروگــرم برگــرم خــاک بــ ه دســت آمد(23). غلظتpb ،cd  وAs  برحسبmg/kg  به ترتیبدر کود سولفات پتاسـیم 04/0، 28/4 و 24/0 و در کـودســوپر فــسفات تریپــل 74/6 ، 5 و 24/0 مـ        ـیباشــد(2).

همبستگی معنی داری بین غلظت فلزات سنگین بـا میـزانمــصرف کودهــا مــشاهده نــشد (24). میــزان cd و ســرب خـــاک چـــین بـــه ترتیـــب در محـــدوده 4/0- 04/0 و   mg/kg 4/50- 22 اسـت(25). متوسـط غلظـت کـادمیوم بـرنج خـام درشـمال ایـران mg/kg 34/0 بـود و ایـن در حالی است که غلظت کادمیوم خاک به تـدریج از 33 بـه34 mg/kg طـــی ســـال 1998 و 1999 افـــزایش یافتـــهاســت(26،27). بــالاترین غلظــت فلــزات ســنگین در آبمربوط به فلز Pb بوده (28،29) و حداقل و حداکثر غلظتآن بــه ترتیــب 062/0 ± 508/0 و 007/0 ± 54/0 mg/l بـوده اسـت (29). ترکیـب کـود  سـوپر فـسفات هـا  عمـدتاً مونوکسید فسفات بـوده، مقـدار کمـی نیـز          فـسفاتهـایآهن، آلومینیوم و دی کلسیم فسفات در آن ها به صـورتناخالص وجود دارد(2،30). این کودهـا در آب محلولنـداما حلالیت آن ها نـسبت بـه کودهـای ازتـه بـسیار کمتـراست(30). سـولفات پتاسـیم در درجـه حـرارت معمـولیحدود 12درصد در آب حـل مـی شـود (31) و عـلاوه بـرپتاس دارای 18 درصد  گـوگرد (عنـصر پـر نیـاز گیـاه از جمله برنج ) است(32). اوره حدود 46 درصـد  ازت بـودهاست و خورنده و جاذب رطوبت نبوده است(2). غلظـت

Cd در کود سوپر فسفات ساده، تری پل و  اوره  بـه ترتیـب

1/3، 1/8 وmg/kg  1/0< بوده اسـت(33). در انگلـستان،محدوده غلظـتCd  و  Pb (بـر  حـسبmg/kg ) در کـودفــسفاته  بــه ترتیــب 170-1/0و 225-7 و در کودهــای نیتروژنه به ترتیب 5/8- 05/0 و 27-2 مـی باشـد . غلظـتCd در کــود ســولفات پتاســیم 04/0 و در کودســولفاتفسفات تریپـل 74/6 mg/kg مـی باشـد . غلظـت حـداکثر  Cd در کـود سـوپر فـسفات تریپـل mg/kg 74/6 کـه از استانداردOSDA ،[1]CDFA [2] و کانادا بیشتر بـوده اسـت. غلظــت Pb در کــود ســولفات پتاســیم 28,4 و درکــود سولفات فسفات تریپل mg/kg 5 می باشـد (34،35). میـزانCd و Pb درکود اوره بـه ترتیـب 001/0 و 71/3 mg/kg بـوده اسـت(8). حـداکثر Cd در کـود فـسفاته دراسـترالیا 130، اتریش 75، بلژیک 90، دانمـارک 47، کانـادا 20، فنلاند 5/21، آلمان 40، نـروژ 43 و  سـوئیسmg/kg  21 بــوده اســت (36). غلظــت Pb در کــود ســوپر فــسفات  ســاده (9/9)، تریپــل (7/5) و در کــود اوره mg/kg 3/0 بوده است (33). حرکت و قابلیت دسترسی زیستی فلـزاتموجود در خـاک هـا بـه خـواص فیزیکوشـیمیایی فلـز وخــاک بــستگی دارد(2). در ژاپــن ازبیمــاری ایتــا ایتــا ومیناماتا به سبب مصرف برنجی کـه در خـاک آلـوده بـهCd و Hg تهیــه شــده، گــزارش شــده اســت(37). بــرنج محصول غالب کشاورزی شهرستان قـائم شـهر مـی باشـد  بنابراین کیفیت بـرنج، تـا حـد زیـادی سـلامت انـسان را تحت ت أثیر قرار می دهد(19). هدف از این مطالعه بررسیغلظــت As ،Cd و Pb در خــاک شــالیزاری  (بــرنج پــرمحــصول)، آب زیرزمینــی کــشاورزی و ســه کــود پــرمصرف در مرکز کشاورزی وحدت شهرستان قـائم شـهرقبـل و بعـد از ب ه کـارگیری کـود کـشاورزی در فـصل زارعــی 1389-1388 و همچنــین تــ أثیر کــود برفلــزاتسنگین             مزبور می باشد.

 

مواد و روش ها  الف) مطالعه مکان

قائم شهر یکی از مناطق فعال کشاورزی کشت برنجدر استان مازندران (شمال ایران ) است. سطح زیر  کـشتِ   برنج در شهرستان 15650 هکتار در سـال  (سـال 88-87) بوده است . بافت خـاک شـامل لـومی- رسـی- شـنی بـهخاک لومی متنوع است(38). متوسط بـارش سـالانه 598 میلـــی متـــر بـــرای دوره کـــشاورزی (ســـال89-88) می باشد(39). مرکز وحدت یکی از مناطق فعال به  لحـاظ  تولید ار قام برنج پرمحصول مثل شیرودی،  ندا، خـزر و… که میزان تولیدشان (Kg/ha) بیشتر از ارقام محلی اسـت،  در شهرستان  قائمشهر مـی باشـد و مطالعـه حاضـر نیـز بـرروی این ارقام صورت گرفته است. فصل رشـد بـرنج ازاواسط بهار شروع و تا مرداد الی شهریور، بسته به شرایطآب و هوایی ادامه دارد. استفاده از  کود ازته برای بـرنج،یکی قبل از کاشت و دیگری در میان مراحل رشـد (سـهمرحله) لازم است ولی عموماً کـود فـسفره و پتـاس قبـل کاشت به کار برده  میشود.

 

ب) استراتژی نمونه برداری

شهرستان قائم شهر از نظر کـشت بـرنج بـه 2 منطقـه(کوهـستانی و دشـتی) و 5 مرکـز کـشاورزی (بیـشه سـر، قراخیل، علی آباد، کیاکلا، وحدت ) تقسیم شده است. ازآن جاییکه کش ت برنج پرمحصول در منطقه دشتی بیشتراست از  بین 2 مرکز تحت پوشش بـا توجـه بـه وضـعیتتوپوگرافی، شیب زمـین،  جـنس خـاک، مرکـز وحـدتانتخاب گردید آنگـاه بـا توجـه بـه  ایـنکـه در مطالعـاتاجمالی خاک، از هر 2 کیلومتر مربع یـک نمونـه خـاکبرداشت  میشود(40). بنابراین از 4003 هکتار سـطح زیـرکشت برنج پر محصول در مرکز وحدت(38)، تعـداد 20 نمونه جهت نمونه برداری انتخاب شد. سپس با توجـه بـهوضعیت منابع تأمین آب کشاورزی منطقه، تعداد چاه هـارا ب ه طور تزایدی جمع و بـه هـر کـدام بـه طـور تـصادفیشــماره ای داده شــد و در نزدیکــی منــابع چــاه، زمــینشالیزاری (پرمحصول) جهـت نمونـه بـرداری خـاک درنظر گرفته شد. آنگاه تعداد بیست نمونـه مرکـب قبـل از   کوددهی و بیست نمونه دیگر بعـد از               کـوددهی (در ایـنتحقیق جهت کمترین تأثیر سموم دفع آفات، نمونه گیریبعد ازکوددهی: قبل از سـرک سـوم و در زمـان حـداقلمصرف سموم دفع آفات انجام شد) از  خاک (8-6 نقطهزمین به صورت زیکزاکی در عمقcm 30-0) (41) و 20 نمونه ازآب کشاورزی در سال کشاورزی 89-88 قبل از کوددهی و 20 نمونـه دیگـر بعـد از کـوددهی تهیـه  شـدهمچنین برای ارزیابی غلظت فلزات سـنگین در کـود، از سه کود پرمصرف منطقه نیز 3 نمونه مرکب تهیه گردید.

یک کیلوگر م نمونه خاک و حـدود 5/0± 1 لیتـر نمونـهآب در هر  نمونهبرداری موردنیاز بود. نمونه هـای خـاکرا در مجاورت هوا خشک نموده،  سپس با هاون کوبیدهو از الــک (mm2 ) رد و در کیــسه برچــسب دار قــرار دادیــم نمونــه آب چــاه را در بطــری ریختــه ، پــس از برچــسب گــذاری، بــا اســید نیتریــک غلــیظpH  آب را   به 2 < رسانده در شرایط خنک نگهـداری گردیـد. پـساز عصاره گیری نمونه های خاک  (هضم با اسید نیتریک،اســید هیدروکلرایــد، آب اکــسیژنه)، نمونــه هــای آب (صــاف کــردن بــا  کاغــذ صــافی واتمــن شــماره 42) و نمونه های کود (هـضم بااسـید نیتریـک) (45-42) توسـطدستگاهICP-OES  (ساخت کشور آلمان بـا دقـتppb )

پـس از کـالیبره شـدن دسـتگاه، بـا منحنـی کالیبراسـیون سنجش(46) و غلظت فلزات سنگین  (آرسنیک، کادمیوم

 

جدول شماره 1: مقدار غلظت Cd ،As وPb خاک قبل و بعد از کوددهی در شالیزارهای منطقه مورد مطالعه قائم شهردر سال زراعی 89-88

 

غلظت در خاک بر حسب (mg/kg)                                                                                          غلظت در خاک بر حسب (mg/kg)

شماره نمونه Cd            Pb                            As                                                 شماره نمونه Cd              Pb                             As

بعد قبل بعد قبل بعد قبل   بعد قبل بعد قبل بعد قبل
  0/051  0  0/4 0/102  0/25 0/003   11 0/045  0 0/45 0/102  0/3 0/002            1
  0/049  0  0/3 0/099   0/2 0/001   12  0/05  0 0/45 0/099 0/25 0/003            2
  0/045  0 0/35 0/095   0/2 0/001   13 0/048  0 0/45 0/095 0/25 0/001            3
  0/051  0  0/3 0/066   0/2 0/003   14 0/052  0  0/4 0/066  0/2 0/005            4
  0/049  0 0/35 0/074   0/2 0/003   15 0/047  0  0/4 0/074  0/2 0/005            5
  0/05  0  0/3 0/085   0/2 0/001   16 0/046  0  0/4 0/085 0/25 0/005            6
  0/05  0  0/4 0/087  0/25 0/005   17  0/05  0  0/4 0/087  0/2 0/007            7
  0/048  0 0/35 0/103  0/25 0/003   18 0/046  0 0/55 0/103  0/3 0/006            8
  0/051  0 0/45 0/086  0/25 0/003   19 0/048  0  0/4 0/086 0/25 0/004            9
  0/049  0  0/5 0/093   0/1 0/004   20  0/05  0  0/4 0/093  0/2 0/004           10
  0/049  0  0/4 0/089 0/225 0/003 میانگین            

 

 

و سـرب) آب، عـصاره خـاک و کـود را بـه ترتیـب در  طـــول مـــوج 042/189- 438/214- 343/220 نـــانومتر انـدازه گیـری شـد. جهـت کـسب اطلاعـات موردنیـاز ازکشاورزان در خصوص نوع، میزان و نحوه مصرف کود،سطح زیر کشت و… پرسشنامه تهیه شد . تجزیه و تحلیـلآماری مقایسه فلزات سنگین قبل از کـوددهی و پـس از

آن (قبــل از کــاربرد کــود ســرک ســوم ) بــا اســتفاده از نرم افزار 11.5SPSS  انجام شد.

 

یافته ها

الف) فلزات سنگین – آب  :نتایج بـه دسـت آمـده از انــدازه گیــری غلظــت آرســنیک،کادمیوم و ســرب درنمونه های آب چاه(محدوده عمق            چاهها 70-11 متـر) بـادســتگاه ICP-OES نــشان داد کــه در هــر دو مرحلــهنمونه برداری غلظت هر سه فلز صفر بوده اسـت. pH آبچاه ها در زمان     نمونـهبـرداری در محـدوده 1/7 الـی 4/7 بوده است.

  • فلزات سنگ ین- خاک :غلظت فلزات،  حداقل وحداکثر غلظت آن ها در خاک قبل و بعد کوددهی (قبل از سرک سوم) مطـابق جـدول شـماره 1و2 مـی باشـد . بـاتوجه به آنالیز          خاکشناسی موجـود در منطقـه؛ متوسـطهدایت الکتریکی 2/1 (78/1-43/0)، متوسطpH  خاک  8/7(5/8-34/7) بوده است(38).

جدول شماره 2: حداقل و حداکثرغلظت Cd ،As و Pb خاک قبـل وبعد از کوددهی در شالیزارهای منطقه مورد مطالعه قائم شهر در سالزراعی 89-88

 0  0/103  0/007 حداکثر قبل 
 0/046

 0/052

 0/3

 0/55

 0/1

 0/3

حداقل

حداکثر

بعد
 0/045

 0/052

 0/203  0447  0/096  0298 حداقل

حداکثر

تغییر

غلظت

آرسنیک          سرب

 0              0/066          0/001

 

  • فلزات سنگین – کود :غلظتCd ،As  و  Pb در سه کود مورد آنالیز طبق جدول شماره 3 به شرح زیر می باشد:

سوپرفـسفات تریپـل < سـولفات پتاسـیم< اوره و غلظـت کادمیوم در کود اوره صفر بوده است.

 

جدول شماره3: غلظت Cd ،As وPb در سه کود پرمصرف مورد استفاده در شالیزارهای منطقه مورد مطالعه قائم شهردر سال زراعی 89-88

کود  فلز(mg/kg)  آرسنیک  کادمیوم  سرب  اوره  02/0001/0سوپرفسفات تریپل  47/123/598/2سولفات پتاسیم  187/0015/0047/1

 

  • کود مصرفی : کل کـود مـصرفی اوره، فـسفاته وپتاس در شالیزارهای منطقه مورد مطالعه  قائمشهردر سالزراعی 89-88 برای ارقام پر محصول به ترتیب برحـسبkg برابر 8700، 3085 و 1355 و میـانگین کـود مـصرفیبرای کود اوره، فسفاته و پتـاس مطـابق جـدول شـماره  4 می باشد. درصد سـطح زیـر کـشت بـرنج پرمحـصول در  20 نمونه مورد بررسی بـه کـل مـساحت زیـر کـشت درمنطقه وحـدت (مـورد مطالعـه) برابـر 02/1 درصـد بـودهاست. سطح زیر کشت ارقام برنج محلی و پرمحصول درمنطقه مورد مطالعه 20 و80 درصد  می باشد. نتـایج نـشانداد که میانگین غلظت کادمیوم خاک قبل از کوددهی و پس از آن (قبل ازسرک سـوم) بـه ترتیـب برابـر صـفر و mg/kg 049/0 بــوده اســت. متوســط غلظــت آرســنیکخاک های مورد مطالعه قبل کوددهی، بعدکوددهی (قبل از سرک سوم) و تغییر غلظت به ترتیـب 003/0 ، 225/0 و mg/kg 222/0 بــوده اســت. متوســط غلظــت ســرب خاک های مورد مطالعه قبل، بعد کوددهی و تغییر غلظتبه ترتیب 089/0، 4/0 و mg/kg 317/0 بوده است.

بــا توجــه بــه  غلظــت Cd ،As وPb در کــود اوره، فـسفاته و پتـاس (جـدول شـماره3) و همچنـین میـانگین کودهای مصرفی  (جدول شماره 4)؛ در صورتی کـه هـرسه فلز درکودها فقط جذب خـاک شـوند میـانگینAs ، Cd وPb  اضافه شـده بـه خـاک شـالیزاری منطقـه مـوردمطالعه به ترتیب 179، 578 و  mg/ha/y398 خواهـد بـود (جدول شماره 4). پس از محاسبهP-value  جهـت  تعیـینرابطه بین کود مصرفی و غلظت فلزات سـنگین مـشاهدهشد که بین کود پتاس و فلز کادمیوم ارتبـاط معنـی داری وجـود دارد. بـدین ترتیـب کـه بـا افـزایش کـود پتـاس، کادمیوم خاک کاهش یافته است (05/0p<) و بین کـودپتاس بـا کـود فـسفاته مـصرفی در خـاک شـالیزاری نیـزرابطـه مثبـت وجـود دارد(05/0p<) (نمـودار شـماره 1).

همچنین با افزایش مصرف کودپتاس، مصرف کـود اورهکاهش یافته است.

 

جـدول شـماره 4 : مقـدار احتمـالی فلـز اضـافه شـده (mg/ha/y) بـه سیستم خاک شالیزاری                   قائمشهر در اثر فرآیند کوددهی

 

         فلز اضافه شده به خاک(mg/ha/y) میانگین کود مصرفی (kg/ha)
          آرسنیک         کادمیوم        سرب      اوره            فسفاته          پتاسه
 398              578               179 63            110          272

 

  

نمـودار شـماره 1: مقایـسه مـصرف کـود پتـاس و فـسفاته درخـاک شالیزاری    قائمشهر

بحث

هیچ اطلاعاتی در خصوص مقادیر زمینـه ای معمـولبــرای خــاک ایــران وجــود نــدارد. غلظــتCd ، As    و Pb قبـــل و بعـــد کـــوددهی کمتـــر از اســـتاندارد   غلظــــــــت (Cd ( 0/3 mg/kgAs ( 30 mg/kg و (Pb (200 mg/kg در خــاک چــین بــوده اســت (15) و میـانگین غلظـت Cd و Pb از میـانگین            آنهـا در نـواحی صــنعتی همــدان کمتــر بــود (47) و غلظــت آرســنیک از غلظت استاندارد قوانین پیشگیری خاک شـالیزاری ژاپـن (mg/kg 15< )کمتر بوده است(48). مقـدار کـود اوره وفسفاته مصرفی  1/1 و  2/2 برابر بیشتر از توصیه کوددهی بوده است . به طور کلی،  تغییر غلظت سرب خاک (قبل و بعد کوددهی) از آرسنیک بیشتر بوده و کادمیوم حـداقلتغییر را دارا بوده است. رسوبات جـوی، کـود و لجـن ازمنابع مهم سرب در خاک های کشاورزی مـی باشـند (49).

با مقایـسه نـرخ فلـزات سـنگین در منطقـه مـورد مطالعـه  بــا برخــی از کــشورها و متوســط اروپــا مــشاهده شــده  کـــه نـــرخ آرســـنیک (g/ha/y 179/0) از نـــرخ آن در   هلنـــد  (2/3)، دانمـــارک  (1/1)، انگلـــستان (10-9/0)   و متوســـط اروپـــا (2) کمتـــر بـــوده اســـت و نـــرخ   کــادمیوم (g/ha/y 578/0) از نــرخ آن در هلنــد  (3/1)، انگلــستان (1/6- 7/0). متوســط اروپــا  (9/1)کمتــر و از دانمـارک (3/0)، فنلانـد (2/0) بیـشتر بـوده اسـت. نـرخ سـرب (g/ha/y 398/0) از کلیـه کـشورهای مـورد نظـر کمتر بوده است. غلظـت آرسـنیک درکـود اوره، سـوپرفسفات تریپل و سولفات پتاسیم به ترتیب 02/0 ، 47/1 و 187/0 میلی گـرم در کیلـوگرم بـه دسـت آمـد همچنـینغلظت کـادمیوم در کودهـای مـورد نظـر 00/0، 23/5 و 015/0 میلـی گـرم در کیلـوگرم و غلظـت سـرب هـم بـهترتیـب 001/0، 98/2 و 047/1 میلـی گـرم در کیلـوگرم

است. نتایج نشان داد که غلظت فلزات سنگین مورد نظـراز اسـتانداردهای موجـود در جهـان کمتـر بـوده اسـت .

غلظـت کـادمیوم در سـوپر فـسفات تریپـل و کـود اوره  از کادمیوم کودهای شیمیایی مصرفی در آبخوان شـوش  و اندیمـــشک کمتـــر  (اوره = 03/0 و ســـوپر فـــسفات  تریپل = 2/12 mg/kg) است(24). تنهـا غلظـت کـادمیومدر کود شیمیایی سوپر فسفات تریپل از غلظت استاندارد(CDFA (4 mg/kg بیــشتر بــوده اســت و تنهــا رابطــه معنی دار بین میزان کود مصرفی پتاس با غلظت کـادمیومدر خا ک (05/0p<) مشاهده شد که می توان فرمول زیـررا برای غلظت کادمیوم خاک با توجه بـه کـود مـصرفیپتاس چنین نوشت:

 

Cd (mg/kg) = Constant – (1.96*10-5 )* kg/ha potasغلظت کادمیوم در کود اوره صـفر بـوده کـه عمـلاًکاربرد این کـود نبایـد در افـزایش یـا کـاهش کـادمیومافزوده به سیستم خاک، آب و گیاه تأثیر داشته باشـد. بـاتوجه به بیشترین غلظت کادمیوم در کود فسفاته بـه نظـرمیرسد که در مزارعی که کود پتاس بیشتری استفاده شده، مقدار کود فسفات کمتری استفاده شود ولی با توجـه بـهارتباط مثبـت بـین کـود فـسفاته و کـود پتـاس(05/0p<)

(نمودار شماره 1)؛ علت این امر همچنان نامشخص است.

در نهایت در مطالعـه حاضـر مـیتـوان نتیجـه گیـریکرد که اگرچه غلظـت فلـزات سـنگین در خـاک وآبقبل از کوددهی و پس از آن از استاندارد تجاوز ننمـودهاست ولی استفاده مکرر از سموم و کودهای شیمیایی درکــشاورزی رایــج،  افــزایش ســطح فلــزات ســنگین درخاک های کشاورزی را سبب می شود از طرفی بـا توجـهبه نتایج ، پر واضح است که غلظت کلیـه فلـزات سـنگین(Cd ،As و Pb) در طول یک سال زراعـی افـزایش یافتـهاست. در این تحقیق نمونه گیـری بعـد کـوددهی، قبـل ازسرک سوم و حداقل استفاده از سموم دفع آفـات انجـامشد که درصورت نمونه برداری بعد از برداشت محصول،تأثیرکاربرد سموم شیمیایی بر غلظت فلزات خاک وآب نیز قابل تأمل است . در بیشتر مـوارد نیـز مـشاهده گردیـدکه کودهای مورد استفاده بـدون تـاریخ تولیـد و انقـضاءبوده که به دلیل کاهش اثربخـشی محـصول، کـشاورزانمجبور به استفاده بیش از اندازه کود بودهاند که متعاقـبآن آلودگی محیط زیـست را بـه دنبـال دارد. در راسـتایراهکارهای مدیریتی کاهش اثرات سوء زیست محیطـیکودهای شیمیایی ، آزمـایش خـاک اراضـی کـشاورزیجهت تعیین نیاز واقعی زمین شـالیزاری بـه کـود، توزیـعکودهای شیمیای ی مجاز و استاندارد از طریق ارگـا ن هـایدولتــی، تنظــیم اســتاندارد ملــی و اســتانی، اســتفاده از کودهای شیمیایی سـازگار بـا محـیط زیـست، نظـارت وپایش صاحب ان زمین بـر عملکـرد کـشاورزان و آمـوزشکشاورزان پیشنهاد می گردد.

 

سپاسگزاری

از همکــاران محتــرم آزمایــشگاه گــروه مهندســیبهداشت محیط دانشکده بهداشت تهران  جهت همکاری

 

.8 Molina M, Aburto F, Calderon R, Cazanga M, Escudey M. Trace Element Composition of Selected Fertilizers Used in Chile: Phosphorus Fertilizers as a Source of LongTerm Soil Contamination. Soil and Sediment Contamination: An International Journal 2009; 18(4): 497-511.

.9 McBride M, Spiers G. Trace element content of selected fertilizers and dairy manures as determined by ICP–MS. Commun Soil Sci Plan Analysis 2001; 32(1): 139-156.

.01 Yazdi M, Behzad N. Heavy metals in the soild of the Islam Shahr Urban Area, South of Tehran. Environ Sci 2007; 4(2): 73-83 (Persian).

.11 Jiao Y, Grant CA, Bailey LD. Effects of phosphorus and zinc fertilizer on cadmium uptake and distribution in flax and durum wheat. J Sci Food Agr 2004; 84(8): 777-785.

.21 Ju X, Kou C, Christie P, Dou Z, Zhang F. Changes in the soil environment from excessive application of fertilizers and manures to two contrasting intensive cropping systems on the North China Plain. Environ Pollu 2007; 145(2): 497-506.

.31 Campos V. Arsenic in groundwater affected by phosphate fertilizers at Sao Paulo, Brazil.

 

Environ Geol 2002; 42(1): 83-87.

.41 Byong-Gu K, Seong-Jin P, Gu-Bok J, Min-

 

با این تحقیق تشکر و قدردانی می شود.

 

References

.1 Pacheco J, Marin L, Cabrera A, Steinich B, Escolero O. Nitrate temporal and spatial patterns in 12 water-supply wells, Yucatan, Mexico. Environ Geol 2001; 40(6): 708-715.

.2 Atafar Z, Mesdaghinia A, Nouri J, Homaee M, Yunesian M, Ahmadimoghaddam M, et al. Effect of fertilizer application on soil heavy metal concentration. Environ Monit Assess 2010; 160(1): 83-89.

.3 McCauley A, Jones C, Jacobsen J. Commercial fertilizers and soil amendments. Nutr Manage Module 2009; 10: 4449-4410.

.4 Brent Clothier RB, Bolan NS, Mahimairaja S, Greven M, Moni Ch, Marchetti M, et al. Arsenic in the New Zealand environment.

Australian New Zealand Soils Conference, 59 December 2004, University of Sydney, Australia. [CDROM]. 2004

.5 Jarup L. Hazards of heavy metal contamination. Brit Med Bull 2003; 68(1): 167.

.6 Kelly J, Tate R. Effects of heavy metal contamination and remediation on soil microbial communities in the vicinity of a zinc smelter. J Environ Qual 1998; 27(3): 609-617.

.7 Rui Y, Shen J, Zhang F. Application of ICPMS to determination of heavy metal content of heavy metals in two kinds of N fertilizer. Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi 2008; 28(10): 2425.

 

.32 Amouei AI, Mahvi AH, Naddafi K, Hajian K. Effect of chemical additives on the availability of heavy metals (Pb, Cd, Zn) in soil. J Babol Univ Med Sci 2005; 7(4): 26-

.42 Nouri J, Mahvi A, Jahed G, Babaei A. Regional distribution pattern of groundwater heavy metals resulting from agricultural activities. Environ Geol 2008; 55(6): 13371343.

.52 Zhao K, Zhang W, Zhou L, Liu X, Xu J, Huang P. Modeling transfer of heavy metals in soil-rice system and their risk assessment in paddy fields. Environ Earth Sci 2009; 59(3): 519-527.

.62 Khani MR, Malekoti MJ. Survey of cadmium changes in soils and rice of rice fields in north of Iran. J Soil and Water 2000; 12(9): 19-26.

.72 Khani MR, Malekoti MJ. Survey of relation between cadmium and phosphorus in rice field soils in the north of Iran. J Soil and Water 2000; 12(9): 12-18.

.82 Shokrzadeh M, Saeedi Saravi SS. The study of heavy metals (zinc, lead, cadmium and chromium) in Water sample from Gorgan Cost (Iran), Spring 2008. Toxicol & Environ Chemist 2009; 91(3): 405-407.

.92 Rokni M, Galistyn MH, Shokrizadeh M.

Heavy metals in water samples from Seyyed Mahalleh (Mazandaran) farmlands and its relationship with quantitative traits of Rice. Information Technologies & Management 2011; 248-258.

.03 Poor Saadat M. Production and consumption of phosphoric acid and phosphate fertilizers in the country. 1nd national seminar on the development of fertilizer industry and Vegetable pesticides. Iran University of Science & Technology, 2004. (Persian).

Kyeong K, Gun-Yeob K, Suk-Young H, et al. Characteristics of soil heavy metal contents in the agricultural areas near closed mine in Korea. 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, 2010.

.51 Dong W, Cui Y, Liu X. Instances of soil and crop heavy metal contamination in China. Soil and Sediment Contamination: An

International Journal 2001; 10(5): 497-510.

.61 Matinfar H, Malaki A. Assessment of heavy metals in water, paddy soil and product Khorramabad (Iran). The first Regional Conference on Water, 2007 (Persian).

.71 Islam M, Jahiruddin M, Rahman G, Miah M, Farid A, Panaullah G, et al. Arsenic in paddy soils of Bangladesh: levels, distribution and contribution of irrigation and sediments, 2005.

.81 Laiyuan Zhong, Liming Liu, Yang J. Assessment of heavy metals contamination of paddy soil in Xiangyin county, China.

19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, 2010.

.91 Zhao K, Liu X, Xu J, Selim H. Heavy  Metal Contaminations in a Soil-Rice System: Identification of Spatial Dependence in Relation to Soil Properties of Paddy Fields. J Hazard Mater 2010.

.02 Xin-ying Z, Yong L, Hao-dong W, Jin-gao W. Heavy Metal Contamination in Paddy Soil and Rice Along Dahuan River in Banli Village of Hechi, Guangxi. J Agro-Environ Sci 2010: S1.

.12 Pirzadeh M, Afyuni M, Khoshgoftarmanesh A, Khademi H. Cadmium in paddy soils and rice in Isfahan, fars and Khuzestan provinces. 2nd Conference of Environmental Engineering. 2008 (Persian).

.22 Babaei A. Study the groundwater quality of Shush and Andimeshk plains and effect of fertilizers application on them, 2005. (persian).

.14 Amiri R, Aliehyaei M. Manual of soil sampling, water and plants for laboratory analysis. 1998. 11 (Persian).

.24 Aliehyaei M. Description analysis methods of soil chemical. Journal of Agriculture 1999; 1024 (Persian).

.34 Gupta P. Soil, plant, water and fertilizer analysis: Agro Botanica; 2000.

.44 Method 3050B. Acid digestion of sediments, slud Sludges, And Soils. 1996.

.54 Behbahanizadeh AA, Emami. Laboratory methods the analysis chemical fertilizers in accordance with international standards. Agricultural Research, Education & Extension Organization (AREEO). Soil and Water

Research Institute. Publication of Technical.

707 (Persian).

.64 Guideline booklet ICP-OES. Germany. Spectro Arcos EOP ICP-OES. Analysis Systems for Environmental Applications, 2009.

.74 Jalali M, Khanlari Z. Environmental contamination of Zn, Cd, Ni, Cu, and Pb from industrial areas in Hamadan Province, western Iran. Environ Geol 2008; 55(7):

1537-1543.

.84 Makino T. Heavy Metal Pollution of Soil and a New Approach to Its Remediation: Research Experiences in Japan: Food and Fertilizer Technology Center, 2007.

.94 Nicholson F, Smith S, Alloway B, CarltonSmith C, Chambers B. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales. Sci Total Environ 2003; 311(13): 205-219.

 

.13 Malakouti MJ, Nafisi M. Consumption of

Fertilizer on agricultural land. Publications of Tarbiat Modares University, 1994 (Persian).

.23 Soleimani A, Amiri Larijani B. Principles the Best crop of Rice. Publications of Arvij, 2004 (Persian).

.33 Mirnia S Kh. Mohammadian M. Rice, disorders food elements, Management food elements. Publications of Mazandaran

University, 2005 (Persian).

.43 Williams P, Islam M, Adomako E, Raab A, Hossain S, Zhu Y, et al. Increase in rice grain arsenic for regions of Bangladesh irrigating paddies with elevated arsenic in groundwaters.

Environ Sci Technol 2006; 40(16): 49034908.

.53 Rahbari P, liyaaghat A, Afsharasl M, Jabali SJ. Simulation of nitrate convection to groundwater. Agriculture Science 2007; 38(1): 47-56

(Persian).

.63 Malakouti MJ. Necessity Promotion Knowledge technology Manufacture of fertilizers in  the country. 1nd national seminar on the development of fertilizer industry and Vegetable pesticides. Iran University of Science & Technology, 2004. (Persian).

.73 Wang Q, Cui Y, Liu X, Dong Y, Christie P. Soil contamination and plant uptake of heavy metals at polluted sites in China. J Environ Sci Healt A 2003; 38(5): 823-838.

.83 Agriculture Organization of Mazandaran.

Ghaemshahr. 2010.

.93 Iran Meteorological Organization. 2011.

.04 Staff SSD. Soil survey manual: United States Department of Agriculture; 1993.

 

 

[1] . CDFA: California Department of Food and Agriculture

[2] . OSDA: United States Department of Agricultures