عنوان

ارزیابی توزیع مکانی شاخص‌های آلودگی و هوادیدگی شیمیایی خاک در بستر خشکیده دریاچه ارومیه با استفاده از دورسنجی و تکنیک‌های داده‌کاوی

شماره

پ۲۷۳۱۸

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

ارزیابی توزیع مکانی شاخص‌های آلودگی و هوادیدگی شیمیایی خاک در بستر خشکیده دریاچه ارومیه با استفاده از دورسنجی و تکنیک‌های داده‌کاوی

نام نخستين پديدآور

زهره الویار

نام ناشر، پخش کننده و غيره

کشاورزی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۲۷ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مدیریت منابع خاک (گرایش: منابع خاک و ارزیابی اراضی)

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۲۰

متن يادداشت

دریاچه ارومیه در شمال غرب ایران واقع شده‌است که متأسفانه در دو دهه اخیر خشک شده و این امر باعث کاهش سطح آب و متعاقباً بروز برخی مخاطرات زیست‌محیطی در بستر خشکیده دریاچه شده‌است. این پدیده نه¬تنها امکان مطالعه غنی‌شدگی خاک بلکه امکان مطالعه فرایند آغازین تشکیل خاک از رسوب را نیز فراهم کرده‌است. بدین¬منظور تعداد دو سایت مستقل از ساحل شرقی دریاچه ارومیه (سایت یک= 238 کیلومتر مربع و سایت دو= 293 کیلومتر مربع) انتخاب و تعداد 131 نمونه خاک سطحی (عمق 30-0 سانتی‌متری) تهیه و به آزمایشگاه منتقل شد. نمونه¬های سایت دوم (71 نمونه) فقط در مدل¬سازی مورد استفاده قرار ‌گرفتند ولی نمونه¬های سایت اول (60 نمونه) علاوه بر مدل¬سازی در تهیه نقشه¬های رقومی نیز مورد استفاده قرار‌ گرفتند. علاوه بر تجزیه¬های فیزیکی و شیمیایی خاک، غلظت فلزهای سنگین و عناصر اصلی نیز با استفاده از XRF اندازه‌گیری‌ شدند. نتایج XRF در تعیین شاخص¬های آلودگی (EFAs، EFCr، EFCu، EFNi، EFPb، EFZn و MPI) و شاخص¬های هوادیدگی شیمیایی (راکستون، سیلیس¬زدایی، ریچ، دارمودی یک و دو، نسبت عناصر پایدار Ti/Zr و نسبت آبشویی Ba/Sr) مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسی تأثیر خشک شدن دریاچه ارومیه بر شاخص‌های آلودگی و هوادیدگی شیمیایی خاک، سایت¬ مطالعاتی به دو لایه پایین¬تر از تراز اکواوژیکی (LEL) و بالاتر از تراز اکولوژیکی (UEL) تقسیم‌بندی شد. در این تحقیق، با توجه به پیشرفت¬های اخیر تکنیک نقشه¬برداری رقومی خاک (DSM)، DSM با استفاده از شاخص‌های دورسنجی مستخرج از تصویر ماهواره‌ای Landsat8 مورد استفاده قرار گرفت. شاخص¬های دورسنجی در چهار دسته مرتبط با پوشش گیاهی، آب، زمین¬شناسی و چشم¬انداز که به نوعی نماینده فاکتورهای خاک¬سازی هستند برای منطقه مورد مطالعه در محیط GIS تهیه شد. به¬منظور مدل¬سازی نیز از محیط برنامه¬نویسی R استفاده گردید تا بتوان کارایی مدل‌های جنگل تصادفی (RF) و کیوبیست (CU) را در مدل¬سازی و تهیه نقشه‌های رقومی شاخص‌های آلودگی و هوادیدگی شیمیایی خاک مورد ارزیابی قرار داد. به¬طور کلی، نتایج نشان داد که مدل RF در پیش‌بینی شاخص‌های فوق‌الذکر عملکرد بهتری نسبت به مدل CU دارد، بنابراین برای تهیه نقشه¬های رقومی از نتایج RF استفاده گردید. همان¬طوری که انتظار می-رفت ترتیب اهمیت رتبه‌بندی متغیرها در پیش‌بینی شاخص‌های فوق‌الذکر از اولویت‌های متفاوتی برخوردار بود. نتایج اصلی این تحقیق به طور خلاصه به شرح زیر گزارش می¬شود: 1) کاربرد تکنیک DSM با استفاده از داده¬های دورسنجی در تهیه نقشه¬های توزیع مکانی شاخص¬های آلودگی و هوادیدگی شیمیایی خاک موفقیت¬آمیز بود؛ 2) همه مقادیر EFs در لایه LEL بیشتر از لایه UEL بود که این امر نشان‌دهنده آلودگی بیشتر اراضی نزدیک به کرانه می¬باشد؛ 3) غنی¬شدگی منطقه مورد مطالعه با فلزهای سنگین As، Cu و Pb تا حدودی رویت گردید ولی غنی¬شدگی توسط سایر فلزهای سنگین مورد مطالعه مشهود نبود؛ 4) شاخص MPI در مقایسه با فاکتورهای غنی¬شدگی به¬عنوان شاخص بهتری برای مطالعه وضعیت آلودگی خاک¬های ساحل شرقی دریاچه ارومیه معرفی گردید؛ 5) فرایند آغازین تشکیل خاک در ساحل شرقی دریاچه ارومیه با استناد به تغییرات کلی در مقادیر شاخص‌های هوادیدگی شیمیایی خاک نشان داد که با افزایش فاصله از ساحل شرقی دریاچه مراحل آغازین تشکیل خاک نیز قابل تفسیر است؛ 6) نسبت آبشویی Ba/Sr به‌عنوان بهترین شاخص برای پیش‌بینی هوادیدگی شیمیایی خاک معرفی گردید؛ 7) کاربرد روش بوت¬استرپ به¬منظور تعیین دقت نقشه¬های تهیه شده نیز نشان داد که دقت نقشه‌های رقومی با افزایش فاصله از ساحل بیشتر می¬شود؛ 8) در نهایت، نتایج این تحقیق با استفاده از نقشه‌های رقومی تهیه‌شده نشان داد که خشک شدن دریاچه ارومیه می‌تواند یک چالش جدی زیست‌‌محیطی ایجاد کند و لذا ضروری است سریعاً احیا شود.

متن يادداشت

Abstract:Urmia Lake is located in the north west of Iran which unfortunately has been desiccated in the last two decades. This challenge poses to be declined the water level and then created some environmental hazardous in the dried lakebed. This event has provided not only the possibility of studying soil enrichment but also the possibility of studying soil initial pedogenesis process from sediment. For this, two separate sites were selected from the east shore of Urmia Lake (site 1 = 238 Km2 and site 2 = 293 Km2). A number of 131 surficial soils (0-30 cm) were sampled and then transferred to the laboratory. Despite the samples teken from the first site (60 samples) for modeling and mapping, the samples taken from the second one (71 samples) was used only for modeling. In addition to the physical and chemical analyzes, the soils were went under XRF to measure the concentration of heavy metals and major elements. The results of XRF analyses were applied in determination of soil pollution indices (i.e., EFAs, EFCr, EFCu, EFNi, EFPb, EFZn and MPI) and soil chemical weathering indices (i.e., Ruxton, desilication, Reiche, Darmody-1, Darmody-2, ratio of stable elements Ti/Zr and leaching ratio Ba/Sr). For assessing the impact of water level decline on soil pollution as well as chemical weathering indices, the study site was divided into two layers based on the bathimetry data including lower than ecological level (LEL) and upper than ecological level (UEL) of that lake. Regarding the recent advances in digital soil mapping (DSM) technique, it was used in this research with application of remote sensing indices derived from Landsat8 OLI satellite imagery. The used remotely sensed data was categorized in four sets indicating the vegetation, water, geology and landscape, which represent the soil formation factors. Those were were prepared for the study area using GIS. The R programming language was then used to evaluate the efficiency of random forest (RF) and cubist (CU) models as candidates in modeling and digital mapping of soil pollution indices and soil chemical weathering indices. In general, the results showed that the RF model showed a better performance than the CU model in predicting the aforementioned indices. Therefore the final digital maps were provided using the RF model. The importance ranking of covariates varied in prediction of the aforementioned indices, as expected. The main findings of this research can be briefly reported as follows: 1) DSM using remote sensing data in spatial distribution mapping of soil pollution indices as well as soil chemical weathering indices has been successfully performed; 2) The values of EFs in the LEL were higher than UEL indicating that the soils nearby the shoreline demonstrates higher pollution; 3) The study area was enriched mainly by As, Cu and Pb, but there was no evidence enriched by the other metals; 4) The MPI compared to the EFs was addressed as a better index to study the state of soil pollution in the eastern shore of Urmia Lake; 5) The occurred The initial process of soil pedogenesis in the eastern shore of Urmia Lake illustrates the general changes in the values of soil chemical weathering. Therefore, the initial pedogenesis can be easily interpreted with increment of distance from the waterbody; 6) The ratio of Ba/Sr as leaching ratio was introduced as the best index for predicting soil chemical weathering; 7) The use of bootstrapping method in assessing the maps uncertainties showed that the accuracy of digital maps increases with distance increment from the shore; and 8) Finally, the results of this research using digital maps showed that the Urmia Lake desiccation can create a serious environmental challenge therefore it is necessary to restore it immediately.

عنوان گونه گون

Evaluating the spatial distribution of soil pollution and chemical weathering indices in the shrunk bed of Urmia Lake using remote sensing and data mining techniques

عنصر شناسه اي

‏الویار،

ساير عناصر نام

‏زهره

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏شهبازی،

عنصر شناسه اي

اوستان،

عنصر شناسه اي

,Dengiz

ساير عناصر نام

‏ فرزین

ساير عناصر نام

‏شاهین

ساير عناصر نام

‏ Orhan

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز