مطالعه پراکندگی نمونه‎های خاکی منطقه بهاباد توسط تجزیه با استفاده از روش‎های ژئوکمومتریکس با روش‎های ICP-MS و ICP-OES

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترا، گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک، اراک، ایران

2 استاد، گروه شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش پراکندگی و تأثیر عناصر در نمونه‌های خاکی منطقه بهاباد استان یزد بر پایه تجزیه عناصر مختلف توسط روش‌های ICP-MS، ICP-OES و AF با روش‌های مختلف ژئوکمومتریکس ارائه شده است. برای این منظور 156 نمونه خاکی در مناطق بهاباد، آسفیج، بنستان انتخاب، نمونه‌برداری و پس از آماده‎سازی‌های لازم تجزیه شد. برای مطالعه پراکندگی نمونه‌های خاکی در این منطقه و همچنین بررسی عناصر مؤثر در این پراکندگی نمونه‎های خاکی مطالعه در 3 بخش انجام شده است که شامل بررسی بر پایه مقادیر عناصر پایه (Zn, Cu, Sn, Ni, Co, W, Fe, Pb) و عناصر سنگین (Cd, Hg, As, Cr, B) و همچنین بر پایه اورانیم و توریم است. برای بررسی پراکندگی نمونه‌های خاکی از روش‌های ژئوکمومتریکس که به عنوان کاربرد روش‌های کامپیوتری، آماری، ریاضی و گرافیکی برای درک بهتر داده‌های علوم زمین تعریف شده است، استفاده شد. به همین منظور از روش تجزیه گونه‎های اصلی (PCA) که یک روش فاکتور آنالیز است برای بررسی پراکندگی و تأثیر عناصر در این نمونه‌ها استفاده شده است؛ گفتنی است که از مهم‌ترین خروجی‌های الگوریتم PCA، مقادیر Score، Loading نمودار Biplot است که با استفاده از این خروجی‌ها می‌توان تفسیرهای مناسبی در داده‌های گردآوری شده داشت. همچنین از روش رده‌بندی نزدیک‌ترین همسایه (KNN) برای رده‌بندی و به دست آوردن همبستگی میان عناصر موجود در این مطالعه استفاده شده است. از نتایج به دست آمده در این مطالعه می‌توان در مباحثی همانند زمین‌شناسی پزشکی، زمین‌شناسی محیط زیست و اکتشافات مواد معدنی به منظور تفسیر بهتر رده‌بندی عناصر، منشأیابی آلودگی یا معدنی، تشخیص نمونه‌های دورافتاده و یا بی‌هنجار استفاده کرد و قابل توجه است که برای اولین بار، ژئوکمومتریکس در این پژوهش معرفی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of soil samples distribution in Bahabad area by ICP-MS, ICP-OES and geochemometrics analysis

نویسندگان [English]

  • S Veyseh 1
  • A Niazi 2
  • J Ghassemi 2
1 Ph.D., Department of Chemistry, Islamic Azad University Arak Branch, Arak, Iran
2 Professor, Department of Chemistry, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, distribution and effect of elements on soil samples in Bahabad, Yazd Province, is presented according to analysis of different elements using ICP-MS, ICP-OES, AF and methods of Geochemometrics. For this purpose, 156 samples were taken from Bahabad, Asfij and Banestan areas and analyzed after sample preparation. In order to investigate distribution of soil samples in the area and the role of effective elements in this distribution, the study was performed in three separate phases, including base elements (Zn, Cu, Sn, Ni, Co, W, Fe, Pb), heavy elements (Cd, Hg, As, Cr, B), and Uranium and Thorium. To explore soil sample distributions, Geochemometrics methods were used, which are defined as computerized, statistical, mathematical and graphical approaches to better understand geoscience data. Therefore, Principal Component Analysis ( PCA), which is a factor analysis method, was used to determine the distribution and effect of elements on samples. It is worth mentioning that some of the most important results of PCA are score and loading of Biplot diagram that are used for proper interpretation of data. Also, K-Nearest Neighbor method (KNN) was used to classify and obtain correlation of the studied elements. Results are applicable to aspects such as Medical Geology, Environmental Geology and Mineral Exploration in order to perform better classification of elements, understanding pollution or mineral sources, and exploring anomalies. Geochemometrics was presented for the first time in this article.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geochemometrics
  • Classification
  • Parallel factors analysis
  • K_Nearrest Neighbor (KNN)
  • Soil sample
  • ICP-MS
  • ICP-OES

برزین، م،. خیرآبادی، ح. و م. افیونی، 1394- بررسی آلودگی برخی فلزات سنگین خاک­های سطحی استان همدان با استفاده از شاخص­های آلودگی، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، سال نوزدهم، شماره هفتاد و دوم.

بلاغی، ز.،  صادقیان، م.، قاسمی، ح. و خانعلی­زاده، ع.، 1387- پترولوژی و ژئوشیمی سنگ­های آذرین جنوب بهاباد (بافق-یزد)، مجله بلورشناسی و کانی­شناسی ایران، شماره شانزدهم.

دهقانی­زاده، م. و فلاح، ح.، 1391- بررسی و تحلیل جایگاه استان­های کشور به لحاظ شاخص­های بخش صنعت و معدن (با تاکید بر استان یزد)، دوفصلنامه برنامه و بودجه شماره 107.

سمایی، ز. و میرطاهری، ف. س.، 1393- تأسیرات توسعه شهری بر محیط زیست و نقشه پایدار برکاهش آلودگی محیط زیست، هفتمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران.

شریف­نژاد، م. و امیدی، ا.، 1393- ارزیابی میزان توسعه یافتگی شهرستان­های استان یزد بین سال­های 1381 تا 1391، همایش ملی شهرسازی فرهنگ­گرا، دانشگاه شیخ بهایی، اصفهان.

عبودی، ع.، ایوب سخاوتی، س.، کریمی، م. و امیری، ع.، 1390- سنگ­شناسی و کانی­شناسی معدن سرب و روی کربناته گیجرکوه (بهاباد-یزد)، چهارمی همایش ملی زمین­شناسی اقتصادی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوارسگان، خوارسگان.

 

Adams, M. J., 1995- Chemometrics in Analytical Spectroscopy. The royal Society of chemistry, Cambridge.

Amr, M. A., Helal, A. F., Al-Kinani, A. T. and Balakrishnan, P., 2016- Journal of Environmental Radioactivity, 153; 73-87.

Antonio D’Archivio, A., Giannitto, A., Incani, A. and Nisi, S., 2014- Food Chemistry 157; 485-489.

Chatfield, C. and Collins, A. J., 1980- An introduction to multivariate Analysis. Chapman & Hall, London.

Cruz, S. M., Schmidt, L., Dalla Nora, F. M., Pedrotti, M. F., Bizzi, C. A., Barin, J. S. and Flores, E. M. M., 2015- Microchemical Journal 123; 28-32.

Dados, A., Kartsiouli, E., Chatzimitakos, Th., Papastephanou, C. and Stalikas, C. D., 2014- Talanta 130; 142-147.

Demetriades, A. and Birke, M., 2015- Urban geochemical mapping manual: Sampling, Sample preparation, Analysis, Quality control check, Statistical processing and Map plotting. EuroGeoSurveys, Brussels.

Duan, X., Zhang, J. and Bu, F., 2015- Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 111; 87-91.

Flury, B. and Riedwyl, H., 1988- Multivariate Statistics- A practical Approach. Chapman & Hall, London.

Guoxin, G., Lai, Chen, G. and Chen, T., 2016- Food Chemistry 190; 158-163.

Kruzlicova, D., Fiket, Ž. and Kniewald, G., 2013-Food Research International 54; 621-626.

Labrecque, Ch., Lebed, P. J. and Larivière, D., 2016- Journal of Environmental Radioactivity 155–156 () 15-22.

Liu, C., Hua, Zh., Bai, Y. and Liu, Y., 2014- Forensic Science International 239; 37-43.

Luis, G., Rubio, C., Revert, C., Espinosa, A., González-Weller, D., Gutiérrez, A. J. and Hardisson, A., 2015- Journal of Food Composition and Analysis 39; 48-54.

Maher, W., Krikowa, F.and Foster, S., 2016- Microchemical Journal 126 () 92-95.

Manly, B. F. J.,  1994- Multivariate Statistical Methods - A Primer. 2nd Edn. Chapman & Hall, London .

Martens, H. and Neas, T., 1989- Multivariate Calibration. John Wiley and Sons Ltd, Chichester.

Martin, T. D. and Martin, E. R., 1990- Method 2007, Revision 3.0.

Martin, T. D., Brockhoff, C. A. and Creed, J. T., 1991- S.E. Long (Technology Applications Inc.) Method 200.7, Revision 3.3.

Martin, T. D., Brockhoff, C. A. and Creed, J. T., 1994- EMMC Methods Work Group - Method 200.7, Revision 4.4.

Nakata, K., Okamoto, Y., Ishizaka, S. and Fujiwara, T., 2016- Talanta 150; 434-439.

Niazi, A. and Veyseh, S., 2015- 5th Iranian Chemometrics, Tehran University, Iran.

Otto, M., 1999- Chemometrics: Statistics and Computer Application in Analytical Chemistry. Wiley- VCH, Weinhein.

Pietilä, H., Perämäki, P., Piispanen, J., Starr, M., Nieminen, T., Kantola, M. and Ukonmaanaho, L., 2015- Chemosphere, 124; 47-53.

Pornwilard, M. M., Hansawek, R., Shiowatana, J. and Siripinyanond, A., 2011- International Journal of Mass Spectrometry 306; 57– 62.

Silva, S. G., Nóbrega, J. A., Jones, B. T. and Donati, G. L., 2014- Microchemical Journal 117; 250-254.

Sinkov, N. A., Sandercock, P. M. L. and Harynuk, J. J., 2014- Forensic Science International 235. 24–31.

Standard method by code number of D 4698-92.

USEPA-ICP Users Group (Edited by T.D. Martin and J.F. Kopp) - Method 2007, Revision 1.

Vandeginste, B. G. M., Massart, D. L., Buydens, L. M. C., De Jong, S., Lewi, P. L. and Smeyers-Verbeck, J., 1998- Handbook of Chemometrics and Qualimetrics: Part B., Elsevier, Amsterdam.

Varmuza, K., Filzmoser, P., Hilchenbach, M., Krüger, H. and Silén, J., 2014- Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 138; 64-71.

Yamashita, Y. and Wakahara, T., 2016- Pattern Recognition 52; 459-470.

Yang, X., Chi, M., Wang, Q. and Zhang, W., 2015- Analytica Chimica Acta 869; 11-20.

Zhuang, H., Ni, Y. and Kokot, S., 2014- Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 135; 183-191.