شناسایی منشأ و ارزیابی چندشاخصی آلودگی فلزات سنگین در خاک‌های سطحی حوزه آبخیز پاکل- شازند

چکیده مقاله

آلودگی فلزات سنگین در خاک حوزه‌های آبخیز تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی، یک تهدید جدی برای محیط زیست و سلامت است. این پژوهش با هدف ارزیابی غلظت و منشأ فلزات سنگین (Pb، Cd، Cu، Zn، Ni، Mn و Fe) در خاک‌های سطحی زیرحوزه بالادست پاکل (شازند) و بررسی نقش کاربری‌های اراضی (مرتع، زراعت، باغ) در توزیع آن‌ها انجام شد. به‌طوری‌که پژوهش با رویکرد توصیفی- تحلیلی و مبتنی بر مطالعات میدانی و آزمایشگاهی انجام شد و داده‌ها با استفاده از شاخص‌های آلودگی ژئوشیمیایی و تحلیل‌های آماری چندمتغیره مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از تفکیک واحدهای کاری منطقه بر اساس معیارهای شیب، کاربری اراضی و سنگ‌شناسی، نمونه‌برداری خاک سطحی به روش تصادفی-ترکیبی انجام گرفت. نمونه‌ها پس از خشک‌کردن، یکنواخت‌سازی و آماده‌سازی آزمایشگاهی، تحت هضم اسیدی قرار داده شدند و غلظت فلزات سنگین با استفاده از روش طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-MS) اندازه‌گیری شد. نتایج تحلیل واریانس (ANOVA) نشان داد که تفاوت غلظت هیچ‌یک از عناصر بین کاربری‌های زمین از نظر آماری معنی‌دار نیست (< P 05/0) که دلالت بر غلبه الگوی غلظت زمینه دارد. با این حال، مقادیر به‌دست ‌آمده برای برخی عناصر بالقوه آلاینده، نشان‌دهنده تأثیر عوامل انسان‌زاد در مقیاس محلی است. این یافته با تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) تأیید شد، به‌گونه‌ای که عناصر Fe و Mn در خوشه‌ای مجزا با ماهیت زمین‌زاد دسته‌بندی شدند. با این وجود، ارزیابی دقیق شاخص‌های آلودگی، افزایش ناشی از فعالیت‌های انسان‌زاد را نشان داد. شاخص‌های CF، Igeo و EF، عناصر خوشه آنتروپوژنیک (Pb ، Cd ، Cu ، Zn و Ni) را در سطح آلودگی/غنی‌سازی متوسط طبقه‌بندی کردند. بیش‌‎ترین میزان غنی‌سازی مربوط به عنصر Pb بود که نقش فعالیت‌های کشاورزی و انسانی در افزایش غلظت آن را برجسته می‌سازد. همچنین دیگر نتایج نشان داد که شاخص بار آلودگی (PLI) برای مرتع (05/1) و زراعت (15/1) را آلوده گزارش کرد، در حالی که کاربری باغ در محدوده غیرآلوده قرار گرفت. در مجموع، اگرچه الگوی ژئوشیمیایی منطقه همچنان تحت کنترل سنگ مادر است، اما شواهد حاصل از شاخص‌های تجمعی و تحلیل‌های چندمتغیره نشان‌دهنده افزایش تدریجی بار آلودگی فلزات انسان‌زاد در زیرحوضه بالادست است که ضرورت پایش مداوم و مدیریت ورودی‌های کشاورزی را برای حفظ کیفیت محیط زیست منطقه برجسته می‌سازد.