l

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.A)

در مهندسي منابع طبيعي

گرايش:

آلودگيهاي محيط زيست

 

چکیده

فلزات سنگین به دلیل غیر قابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیک که بر موجودات زنده در محیط زیست دارند، از اهمیت خاصی برخوردار هستند. همچنین اندازه گیری فلزات سنگین در پهنه های وسیع، به صورت دستی، دشوار و همراه با خطاهای بسیار است. بدین منظور،امروزه، روش سنجش از دور به همراه نقاط نظارت، دانش کاربردی مناسبی می باشد. هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی غلظت فلزات منگنز و روی در آب و خاک اطراف دریاچه­ شورابیل با روش دورکاوی می باشد. ابتدامطالعات اولیه و نمونه برداری از آب و خاک منطقه مورد مطالعه انجام گرفته و تصاویر ماهواره ایlandsat8 تهیه شد. سپس تحلیل هایآماری، زمین آمار و دور سنجی انجام گرفت. مطابق نتایج بدست آمده از سنجش از دور ترکیب باند (752) و(756) و زمین آمار نشان داد که، غلظت منگنز خاک اطراف دریاچه شورابیل از سال 2002 تا 2013 افزایش یافته است ولی غلظت فلز روی در خاک این منطقه کاهش یافته است. مطابق نتایج زمین آمار،کمترینغلظت فلز روی در آب دریاچه شورابیل،در سمت شمال و شمال غربی دریاچه با غلظت 01/0-007/0 میلی گرم در لیتر و در بقیه نقاط زیاد می باشد.همچنین کمترین غلظت فلز منگنز در آب دریاچه شورابیل در جهت شمال غربی دریاچه با غلظت 03/0-02/0 میلی گرم در لیتر و در سمت جنوب و جنوب شرقی زیاد می باشد.

کلمات کلیدی: منگنز، روی، GIS RS ، شورابیل

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده1

فصل اول

کلیات تحقیق و مبانی نظری تحقیق

1-1 مقدمه. 3

1-2 بیان مسأله. 4

1-3 سؤالات تحقیق.. 5

1-4 فرضیه های تحقیق.. 5

1-5 اهداف تحقیق.. 5

1-6 مفهوم آلودگی.. 5

1-7 فلزات سنگین.. 6

1-7-1 منابع و عوامل انتشار فلزات سنگین در محیط.. 7

1-7-2 عوامل انتشار طبیعی.. 7

1-7-4 استخراج معادن. 8

1-7-5 عملیات کشاورزی.. 8

1-7-6 صنایع. 8

1-7-7 وسایل نقلیه. 8

1-8 روش های حذف فلزات سنگین.. 8

1-8-1 روش های فیزیکی.. 9

1-8-3 روش های بیولوژیکی.. 9

1-9 مسمومیت با فلزات سنگین.. 9

1-10 آلودگی خاک به فلزات سنگین.. 9

1-11 روش های مختلف پالایش فلزات سنگین از خاک.. 11

1-11-1 محدود کردن آلاینده ها11

1-11-2 جامد سازی.. 12

1-11-3 شیشه ای کردن. 12

1-11-4 جداسازی مکانیکی.. 12

1-11-5 کوره حرارتی.. 13

1-11-6 الکتروکینتیک... 13

1-11-7 انتقال آب میان حفره ای خاک.. 13

1-11-8 آبشویی.. 14

1-11-9 روش های شیمیایی.. 14

1-11-10 روش های بیوشیمیایی.. 14

1-12 انواع فلزات سنگین مورد مطالعه ی روی و منگنز. 15

1-12-1 روی.. 15

1-12-1-1 مشخصات روی.. 16

1-12-2 منگنز. 17

 

 

فصل دوم

پیشینه تحقیق

2-1 تحقیقات داخلی.. 19

2-2 تحقیقات خارجی.. 20

فصل سوم

روش شناسی تحقیق

3-1 مقدمه. 24

3-2 روش تحقیق.. 24

3-3 جامعه آماری ، نمونه مورد مطالعه و روش نمونه گیری.. 24

3-4 قلمرو تحقیق.. 25

3-4-1 قلمرو زمانی.. 25

3-4-2 قلمرو موضوعی.. 25

3-5 منابع اطلاعاتی.. 25

3-6 آنالیز شیمیایی.. 26

3-7 روش تجزیه و تحلیل داده‌ها و اطلاعات... 26

3-8 روش تعیین محل های مناطق آلاینده با استفاده از google earthe. 26

3-9 آنالیزهای زمین آمار و پهنه بندی.. 27

3-10 تعيين مناسب‌ترين روش درون‌يابي.. 28

3-11 روش تحلیل سنجش از دور. 29

3-12 طبقه بندی بدون نظارت... 30

3-13 طبقه بندی نظارت شده31

3-14 نمونه گیری تعلیمی.. 31

3-15 الگوریتم های طبقه بندی نظارت شده(Kloer, 1994).31

3-15-1 الگوریتم برش تراکمی.. 31

3-15-2 الگوریتم متوازی السطوح یا شبکه موازی.. 31

3-15-3 الگوریتم حداقل فاصله از مرکز. 32

3-15-4 الگوریتم حداکثر احتمال. 33

3-16 تنظیمات خروجی.. 33

3-17 قابلیت های سنجش از دور Arc GIS 10. 33

3-17-1 ایجاد نمونه های تعلیمی.. 34

3-17-2 پاک کردن نمونه های تعلیمی.. 35

3-17-3 ذخیره کردن نمونه های تعلیمی.. 35

3-17-4 تبدیل و تقسیم یک نمونه به چند نمونه تعلیمی.. 36

3-17-5 ایجاد یا ذخیره فایل.. 36

3-17-5-1 ترسیم دندوگرام برای آزمون فایل.. 36

3-17-6 طبقه بندی تصویر. 37

3-17-7 پنجره اصلی تحلیل تصاویر ماهواره ای.. 38

3-17-8 فهرست یا لیست لایه ها38

3-17-9 بخش یا پنل تنظیمات... 38

3-17-10 بخش یا پنل نمایش... 39

3-17-11 روش های Steretchet39

3-17-12 روش های Resample. 39

3-17-13 بخش یا پنل تحلیل.. 40

3-17-14 فرایندهای پس از طبقه بندی.. 40

3-17-15 فیلتر کردن. 41

3-17-16 صاف کردن لبه های ناصاف تصویر. 41

3-17-17 برداشت مناطق کوچک منفرد. 42

فصل چهارم

نتایج

4-1نتایج داده های آنالیز شده در نمونه های خاک منطقه شورابیل.. 46

4-2 داده های آنالیز شده در نمونه های آب منطقه شورابیل.. 47

4-2-1رابطه ی بین فلز روی و منگنز در آب و خاک اطراف دریاچه ی شورابیل.. 48

4-3 نتایج پهنه بندی به روش زمین آمار. 48

4-3-1 بررسی توزیع آماری.. 49

4-3-2 نمودار هیستوگرام بدست آمده از آزمون کریجینگ... 50

4-3-3 normal QQplot بدست آمده از آزمون کریجینگ... 52

4-3-4 نقشه های خروجی روش زمین آمار کریجینگ... 54

4-3-5 نقشه ی خروجی زمین آمار منگنز آب دریاچه ی شورابیل.. 57

4-3-6 پیش بینی غلظت فلزات سنگین از روی نقشه ی درون یابی کریجینگ... 57

4-3-7 رابطهبیندرصدمنگنز اندازه گیری شدهوپیش بینی شده57

4-3-8 رابطهبیندرصدروی اندازه گیری شدهوپیش بینی شده57

4-4 آنالیز همگنی نمونه ها60

4-5 سنجش از دور. 63

4-6 همبستگی بین درجه روشنایی و غلظت روی آب... 64

4-7 همبستگی بین درجه روشنایی و غلظت فلز روی آب... 67

4-8 همبستگی بین درجه روشنایی و غلظت منگنز آب... 70

4-9 برآورد فلز روی و منگنز از طریق سنجش از دور. 72

4-10 ترکیب باندی فلزهای منگنز و روی در آب... 102

فصل پنجم

نتیجه گیری و پیشنهادات

5ـ1 نتیجه گیری.. 107

5ـ1ـ1 نتیجه گیری پهنه بندی زمین آمار در آب و خاک اطراف دریاچه ی شورابیل.. 107

5ـ1ـ2 تحلیل سنجش از دور برای بر آورد فلزات سنگین.. 107

5-1-3 بررسی تغییرات زمانی غلظت فلزات سنگین از سال 2002 تا 2013. 107

5-1-4 مقایسه ی نتایج سنجش از دور و زمین آمار. 108

5-2-1 فرض میشود مقادیر منگنز و روی در آب و خاک اطراف دریاچه شورابیل بالاتر از حد استاندارد است.108

5-2-3 فرض میشود هیچ ارتباطی بین مقادیر منگنز و روی در آب و خاک اطراف دریاچه شورابیل وجود ندارد108

5-2-4 فرض میشود مقدار آلودگی فلزات سنگین منگنز و روی در فواصل مختلف از دریاچه تغییر میکند.109

5-2-5 فرض میشود از سال 2002 تا 2013 تغییر مقدار آلودگی منگنز و روی در آب و خاک اطراف دریاچه معنی دار است... 109

5ـ2 پیشنهادات علمی.. 109

5ـ3 پیشنهادات عملی.. 109

منابع. 110

 

فهرست جداول

جدول 1-1 فراوانی برخی فلزات سنگین در پوسته زمین.. 8

جدول 1-2 مقایسه استاندارد فلزات سنگین در کشورهای اروپایی.. 10

جدول 4-1 مقدارروی و منگنز خاک اطراف شورابیل.. 46

جدول 4-2 مقدارروی و منگنز دریاچه ی شورابیل.. 47

جدول4-3تعیین بهترین مدل برازش برای داده های فلز سنگین روی و منگنز در آب و خاک.. 49

جدول 4-4 آنالیزSPSS رابطه ی بین درصد روی اندازه گیری شده و پیش بینی شده58

جدول 4-5 آنالیزSPSS رابطه ی بین درصد روی اندازه گیری شده و پیش بینی شده59

جدول 4-6 همبستگی درجه روشنایی باندها با غلظت فلز منگنزدرآب... 71

جدول 4-7 همبستگی درجه روشنایی باندها با غلظت فلز روی خاک.. 71

جدول 4-8 ترکیب باند تصاویر و غلظت منگنز خاک.. 76

جدول 4-9 ترکیب باند تصاویر و غلظت روی خاک.. 81

جدول 4-10 ترکیب باند تصاویرو غلظت منگنز آب... 85

جدول 4-11 ترکیب باند تصاویر و غلظت روی آب... 91

جدول 4-12ترکیب باندهای تلفیقی تصاویر و غلظت منگنز. 96

جدول4-13ترکیب باند تلفیقی تصاویرو غلظت روی.. 101

 

 

 

 

فهرست اشکال

شکل 3-1 محدوده مورد مطالعه. 25

شکل 3-2 چگونگی طبقه بندی عوارض با روش سلسله مراتبی.. 29

شکل 3-1 چگونگی طبقه بندی عوارض با روش خوشه ای.. 30

شکل 3-2 چگونگی طبقه بندی عوارض با روش خوشه ای ISODATAخود سازمانده تکراری.. 30

شکل 3-3طبقه بندی عوارض با روشالگوریتم متوازی السطوح.. 32

شکل 3-4 الگوریتم حداقل فاصله از مرکز و فاصله پیکسل مورد نظر از 3 طبقه. 32

شکل 3-5 مسیر فرمان های اصلاح طیفی و رادیومتریک در Arc ToolBox. 34

شکل 3-6 مسیر فرمان های اصلاح طیفی و مکانی و تحلیل های دیگر در Arc ToolBox. 34

شکل 3-7 نوار ابزار Image Classificationو معرفی بخش های مختلف (که با راست کلیک در نوار ابزار باز می شود)35

شکل 3-8 پنجره فرمان مدیریت نمونه های تعلیمیموجود در نوار Image Classification. 35

شکل 3-9 پنجره فرمان دندوگرام برای آزمون فایل Signature. 36

شکل 3-10 دندوگرام فایل آماری نمونه های تعلیمی از تصویر ماهواره ای اردبیل.. 37

شکل 3-11مسیر فرمان های طبقه بندی و نمونه های تعلیمی آنها در Arc ToolBox. 37

شکل 3-12 فرمان تنظیمات (Option) پنجره اصلی Image Analysis. 39

شکل 3-13 پنجره اصلی تحلیل تصاویر ماهواره ای و معرفی برخی از اجزای مهم آن. 40

شکل 3-14 پنجره فیلتر آماره موضعی.. 41

شکل 3-15 پنجره فرمان صاف کردن لبه های ناصاف... 42

شکل 3-16پنجره فرمان همگن سازی ارزش های پیکسل ها43

شکل 3-17 پنجره فرمان ایجاد پیکسل ها بدون ارزش رقومی برای مناطق کوچک... 43

شکل 3-18 پنجره فرمان حذف طبقه مناطق کوچک... 44

شکل 4-1 نقشه درون یابی زمین آمار به روش کریجینگ روی آب دریاچه شورابیل.. 55

شکل 4-2 نقشه درون یابی زمین آمار به روش کریجینگ منگنز آب دریاچه شورابیل.. 56

شکل 4-3 فاصله اقلیدسی روی و منگنز. 60

شکل 4-4 فاصله اقلیدسی روی و منگنز. 61

شکل 4-5 فاصله اقلیدسی روی و منگنز. 62

شکل 4-6 فاصله اقلیدسی روی و منگنز. 63

شکل 4-8 طبقه بندی منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 2. 73

شکل 4-9 طبقه بندی منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 7. 74

شکل 4-10 طبقه بندی منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 1. 75

شکل 4-11 طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 2. 77

شکل 4-12 طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 4. 78

شکل 4-13 طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 7. 79

شکل 4-14 طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی لندست 8- باند 1. 80

شکل 4-15 طبقه بندی منگنز دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 7. 82

شکل 4-16 طبقه بندی منگنز دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 4. 83

شکل 4-17 طبقه بندی منگنز دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 1. 84

شکل 4-18 طبقه بندی منگنز دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8 باند2. 85

شکل 4- 19 طبقه بندی فلز روی دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 7. 87

شکل 4-20 طبقه روی دریاچه شورابیل روی تصویر لندست8- باند 2. 88

شکل 4-21طبقه بندی روی دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 4. 89

شکل 4-22 طبقه فلز روی دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 1. 90

شکل 4-23 طبقه منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند تلفیقی 4، 5، 6. 92

شکل 4-24طبقه بندی منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند تلفیقی 1،4،7. 93

شکل 4-25 طبقه بندی منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باندتلفیقی 6،5،7. 94

شکل 4-26 طبقه بندی منگنز اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند 2،5،7. 95

شکل 4-27 طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویرلندست- باند تلفیقی 2،5،7. 97

شکل 4-28 طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند تلفیقی 1،4،7. 98

شکل 4-29 طبقه بندی روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- بند تلفیقی 4،5،6. 99

شکل 4-30طبقه بندی فلز روی اطراف دریاچه شورابیل روی تصویر لندست 8- باند تلفیقی 6،5،7. 100

شکل 4-31 طبقه بندی روی دریاچه شورابیل روی لندست 8- باند 2،5،7. 102

شکل 4-32 طبقه بندی روی دریاچه شورابیل روی لندست 8- باند 7،5،6. 103

شکل 4-33 طبقه بندی منگنز دریاچه شورابیل روی لندست 8- باند 6،5،7. 104

شکل 4-34 طبقه بندی منگنز دریاچه شورابیل روی لندست 8- باند 2،5،7. 105

 

 

 

 

فهرست نمودارها

نمودار 4-1 رابطه بین فلز روی و منگنز خاک.. 48

نمودار 4-2 رابطه بین فلز روی و منگنز آب... 48

نمودار 4-3 نمودار هیستوگرام عنصر منگنز در خاک.. 50

نمودار4-4 نمودار هیستوگرام عنصر روی درخاک.. 51

نمودار 4-5 نمودار هیستوگرام عنصر روی در آب... 51

نمودار 4-6 نمودار هیستوگرام عنصر منگنز در آب... 52

نمودار 4-7 نمودار QQplotعنصر روی در آب... 52

نمودار 4-8 نمودار QQplotبرای عنصر منگنز در خاک.. 53

نمودار 4-9 نمودار QQplotبرای عنصر روی در خاک.. 53

نمودار 4-10 نمودار QQplotبرای عنصر منگنز در آب... 54

نمودار 4-11 نمودار رابطه بین درصد منگنز اندازه گیریشده و پیش بینی شده57

نمودار 4-12 نمودار رابطه بین درصد منگنز اندازه گیریشده و پیش بینی شده58

نمودار 4-13 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در خاک باند 1. 64

نمودار 4-14 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در خاک باند 4. 64

نمودار 4-15 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در خاک باند 6. 65

نمودار 4-16 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در خاک باند 7. 65

نمودار 4-17 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت منگنز در خاک باند 4. 66

نمودار 4-18 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت منگنز در خاک باند 1. 66

نمودار 4-19 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت منگنز در خاک باند 10. 67

نمودار 4-20 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در آب باند 5. 67

نمودار 4-21 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در آب باند 10. 68

نمودار 4-22 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در آب باند 6. 68

نمودار 4-23 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در آب باند 7. 69

نمودار 4-24 نمودار همبستگی درجه روشنایی و غلظت روی در آب باند 11. 69

 

 

 

محتوای فایل دانلودی:

فایل ورد قابل ویرایش 

131 صفحه