فاکتورها و شاخص‌های اندازه‌گیری آلودگی خاک به فلزات سنگین و روش محاسبه

برای تعیین وضعیت آلودگی خاک از برخی شاخص‌های مهم و رایج در تحقیقات و مطالعات استفاده می‌شوند که در ادامه به اهم آن‌ها اشاره می‌گردد:

 

• فاکتور غنی‌شدگی (EF)

این فاکتور در تحلیل­های زیست‌محیطی، یکی از عوامل مهم ارزیابی میزان تمرکز عناصر تحت تأثیر عوامل انسان‌زاد و طبیعی است که از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

EF =

((CX/Cref)  Sample)/((Cx/Cref)  Background)

در این رابطه:

EF = فاکتور غنی‌شدگی،

Cx = غلظت عنصر اندازه‌گیری شده در نمونه خاک،

Cref = غلظت عنصر مرجع است. پنج گروه مختلف از مقادیر (EF) برای تحلیل مقادیر به‌دست‌آمده تعریف می‌شود که نشان داده‌شده است.

 

جدول ۱٫ ارزیابی سطح آلودگی فلزات سنگین بر اساس فاکتور غنی‌شدگی

دامنه تغییرات	شدت آلودگی
EF < 2	آلودگی کم
EF< 5 ≥ ۲	آلودگی متوسط
EF< 20 ≥ ۵	آلودگی زیاد
EF< 40 ≥ ۲۰	آلودگی بسیار زیاد
EF ≥ ۴۰	آلودگی به‌شدت زیاد

 

فاکتور آلودگی (CF)

فاکتور آلودگی یکی دیگر از شاخص‌های رایج برای تعیین سطح آلودگی خاک می‌باشد. بر اساس این فاکتور می‌توان مقدار عناصر را نسبت به مقدار طبیعی خود سنجید و میزان آلودگی خاک را تعیین کرد. فاکتور آلودگی طبق رابطه زیر برای عناصر موردبررسی محاسبه می‌شود:

(CF=(C metal)/(C background

در این معادله شاخص آلودگی عبارت است از نسبت غلظت هر فلز به مقدار غلظت زمین طبیعی آن فلز. همچنین از طبقه‌بندی هاکانسون برای فاکتور آلودگی جهت ارزیابی آلایندگی فلزات سنگین استفاده می‌گردد.

جدول ۲٫ ارزیابی سطح آلوده فلزات سنگین بر اساس فاکتور آلودگی (Hakanson, 1980)

دامنه تغییرات CF	شدت آلودگی
CF < 1	آلودگی کم
CF < 3 ≥ ۱	آلودگی متوسط
CF < 6 ≥ ۳	آلودگی زیاد
CF ≥ ۶	شدیداً آلوده

 

شاخص زمین انباشت (Geoaccumulation)

این شاخص به‌منظور مشخص کردن سطوح آلوده استفاده می‌شود. این شاخص در سال ۱۹۷۹ توسط مولر برای ارزیابی آلودگی خاک به‌وسیله مقایسه میزان فلزات سنگین در حال حاضر و پیش از صنعتی شدن معرفی‌شده است. این شاخص می‌تواند درجه آلایندگی خاک را تعیین کند و از رابطه زیر محاسبه می‌گردد:

(Igeo = Log 2 (Cn/1.5*Bn

در این رابطه:

Igeo = شاخص زمین انباشت،

Cn = غلظت در خاک

Bn = غلظت زمینه می‌باشد.

همچنین برای تعیین دقیق و تفسیر شاخص زمین انباشت از طبقه‌بندی مولر استفاده می‌شود.

جدول ۳٫ طبقه‌بندی سطح آلودگی خاک بر اساس شاخص مولر (Igeo) (Muller, 1969)

مقادیر شاخص زمین انباشت	درجه آلودگی
۰>	غیر آلوده
۱-۰	غیر آلوده تاکمی آلوده
۲-۱	کمی آلوده
۳-۲	کمی آلوده تا خیلی آلوده
۴-۳	خیلی آلوده
۵-۴	خیلی آلوده تا شدیداٌ آلوده
۵<	شدیداٌ آلوده

 

ریسک اکولوژیکی (Ecological Risk)

می‌توان برای به دست آوردن ریسک اکولوژیکی فلزات سنگین از رابطه زیر استفاده کرد:

Er = Tr × CF

RI = ∑ Er

در این رابطه:

Er = ریسک اکولوژیکی هر عنصر موردمطالعه،

CF = فاکتور آلودگی،

RI = ریسک اکولوژیکی مجموع عناصر را نشان می‌دهد.

هاکانسون (۱۹۸۰) مقدار (Tr) را که شاخص سمی بودن فلزات سنگین نام دارد به ترتیب برای کادمیوم، مس، سرب، کروم اعداد ۳۰، ۵، ۵ و ۲ ارائه نمود. برای تحلیل مقادیر به‌دست‌آمده چهار گروه متفاوت تعریف می‌شود.

جدول ۴٫ محدوده تغییرات RI میزان ریسک اکولوژیکی

میزان ریسک اکولوژیکی	مقدار RI
ریسک اکولوژیکی کم	< 150 RI
ریسک اکولوژیکی متوسط	< 300 RI ≥ ۱۵۰
ریسک اکولوژیکی قابل‌توجه	< 600 RI ≥ ۳۰۰
ریسک اکولوژیکی خیلی زیاد	≥ ۶۰۰ RI

1. جدول بیماری‌ها و اثرات برخی از فلزات سنگین بر انسان

عنصر	اثرات حاد	اثرات مزمن	نوع مسمومیت
کادمیوم	التهاب ریه	سرطان ریه نرم‌استخوانی پروتئینوری احتمال آسیب شدید کلیه	مسمومیت کادمیوم
جیوه	اسهال تب استفراغ	استوماتیت (التهاب دهان) تهوع سندروم نفروتیک لرزش	مسمومیت جیوه
سرب	انسفالوپاتی اختلال مغزی	کم‌خونی	مسمومیت سرب
کروم	خونریزی دستگاه گوارش خون‌کافت نارسایی حاد کلیه	فیبروز ریه سرطان ریه	مسمومیت کروم
آرسنیک	آریتمی قلب پلی‌نوریت	دیابت هیپرکراتوز سرطان	مسمومیت آرسنیک