Environmental Erosion Research

fa بررسی خصوصیات شیمیایی گردوغبار و ارتباط آن با سازندهای زمین شناسی (مطالعه موردی: جنوب شهرستان دامغان) Study of the chemical properties of dust storms and their relationship with geological formations (Case Study: Southern Damghan County) تحلیل فضایی عوامل فرساینده، و استخراج الگوهای پراکندگی و انتشار فرسایش مستخرج از پایان‌نامه / رساله / طرح پژوهشی <a name="_Hlk205152254">گردوغبار یکی از مهم‌ترین منابع آلودگی‌های جوی محسوب می‌شود. اگرچه این پدیده به‌طور طبیعی رخ می‌دهد، اما فعالیت‌های انسانی می‌توانند با تشدید فرسایش، نقش بسزایی در افزایش گردوغبار ایفا کنند. طوفان‌های گردوغباری که عمدتاً در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان رخ می‌دهند، حجم زیادی از ذرات معلق را حمل کرده و به‌عنوان یکی از چالش‌های زیست‌محیطی مهم شناخته می‌شوند. این پژوهش با هدف بررسی خصوصیات شیمیایی گردوغبار و ارتباط آن با سازندهای زمین‌شناسی در جنوب شهرستان دامغان انجام شده است. </a>پژوهش حاضر از نظر هدف، کاربردی و از نوع تحلیلی-توصیفی است و روش انجام آن ترکیبی از روش‌های توصیفی، اسنادی، تحلیلی و میدانی می‌باشد. پس از تعیین محل نمونه‌برداری، نمونه‌های گردوغبار به‌صورت تصادفی و در فواصل زمانی مشخص جمع‌آوری شدند. این نمونه‌ها پس از خشک و آسیاب شدن، به‌منظور بررسی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی از روش‌های طیف‌سنجی القایی، پراش پرتو ایکس، شناسایی فلزات و کانی‌های موجود، میکروسکوپ الکترونی و آنالیز لیزری استفاده شدند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهند، که واحدهای مختلف سازندهای زمین‌شناسی، به‌عنوان منابع اصلی آلودگی گردوغبار، به دلیل تفاوت در رخساره‌های سازندی نقش مهمی در تولید رسوبات دارند. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت، که سازندهای زمین‌شناسی منطقه، از عوامل کلیدی در فرسایش و تولید گردوغبار محسوب می‌شوند. همچنین، بررسی‌های ژئوشیمیایی عناصر و غلظت نامتعارف برخی عناصر شیمیایی (Ca, Fe, Al, Na, As) در منطقه نشان می‌دهد، که منابع انسانی مانند آلودگی معدن زغال‌سنگ، صنایع فعال، مواد شیمیایی و غیرشیمیایی فاضلاب‌های صنعتی (مانند شهرک صنعتی دامغان) و سموم کشاورزی، نقش مهمی در افزایش این آلاینده‌ها دارند. پیشنهاد میشود، تحقیق مذکور با توجه به اهمیت موضوع و شرایط گرد و غبار استان سمنان، در سطح کل استان نیز انجام گیرد. همچنین، پیشنهاد می شود، در ارتباط با عناصر شیمیایی موجود در گرد و خاک منطقه و نقش آنها در ایجاد برخی بیماریها توسط محقیقن و دانشجویان بررسی صورت پذیرد. همچنین پیشنهاد میشود، مطالعات بررسی منشاء گردوغبار در رابطه با عوامل انسانی در منطقه نیز انجام شود.   1- Introduction Desertification and dust storms are among the most important environmental challenges in arid and semi-arid regions of the world. These phenomena not only affect natural ecosystems, but also have extensive social, economic, and health consequences. Iran, being located in the world's desert belt and having a predominantly arid and semi-arid climate, is constantly exposed to these challenges. One of the important aspects in the study of dust is to understand the physical, chemical, and mineralogical properties of these particles, since determining the composition of dust can play a significant role in identifying emission sources and providing control solutions. The global dust cycle includes three stages: separation of particles from the surface, their transport in the atmosphere, and finally settling and deposition, each of which can affect the properties of the particles. In Iran, over the past two decades, the intensity and frequency of dust storms have increased significantly, so that in 2008, eighteen provinces of the country were affected by this phenomenon. This highlights the need for extensive and detailed research on the sources, characteristics, and consequences of dust. One of the important sources of dust production is geological formations, which, with their specific mineralogical composition, determine the rate of dust erosion and production. Today, the study of chemical and physical indices of dust and dust has gained great importance as the basis for geobiochemical studies of dust storms. This research was conducted with the aim of investigating the chemical characteristics of dust and its relationship with geological formations in the south of Damghan County. 2- Methodology This study was conducted to investigate the genetic relationship between dust and geological formations in the southern Damghan region. Dust samples were collected in Esfand 2023 and Farvardin 2024 from 9 stations using funnel-shaped samplers at a height of 2-4 meters. The chemical compositions of the particles were analyzed using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS), mineral identification with X-ray Diffraction (XRD), and particle morphology with a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM). Geological data were extracted from 1:100,000 maps of the Geological Survey and evaluated through cluster analysis and statistical modeling (SPSS). Soil samples were also collected from a depth of 20-50 cm. 3- Results The results showed that according to the cluster diagram, the geological formation and dust of southern Damghan at stations 2, 5, 6, and 8 have a close genetic relationship with the geological formation qc, as a result of which all stations are located in cluster number one, and also in cluster number two, four stations 3, 7, 9, and 4 have a similar genetic relationship with the geological formations Qal, Qsg, Qt2 and Qs2. Calcium (Ca), sodium (Na), aluminum (Al), and iron (Fe) are the dominant elements in dust that originate from evaporative and geological sources (clay formations Qc and alluvial sediments Qal). Cluster analysis divided the stations into two groups: Cluster 1 (stations 1, 2, 4, 5, 6, 8) related to clay sediments and Cluster 2 (stations 3, 7, 9) related to sandy and alluvial formations. High arsenic (As) concentrations near industrial areas (such as a ferroalloy plant) indicated the role of human activities in the pollution. Silt-sized particles (less than 10 microns) were dominant, with a tendency towards finer particles during dust storms. This study suggests that Quaternary formations (especially Qt2 and Qs2) play a key role in dust generation due to their high erodibility. 4- Discussion & Conclusions Geochemical studies of elements and unusual concentrations of some chemical elements (Ca, Fe, Al, Na, As) in the region show that human sources such as coal mine pollution, active industries, chemical and non-chemical industrial wastewater (such as Damghan Industrial Park) and agricultural pesticides play an important role in increasing these pollutants. Also, regarding the role of geological formations as land sources of pollution, due to differences in lithological outcrops such as sandstone, coal shales, and clay stones, uneven erosion has occurred and has been effective in sediment production and sedimentation. It can be said that the geological structure and geological formations of the region are important and effective factors in sediment production and erosion. It is suggested that the aforementioned research be carried out at the level of the entire province, considering the importance of the issue and the dust conditions of Semnan province. It is also suggested that researchers and students conduct research on the chemical elements present in the dust of the region and their role in causing some diseases. Another point is that appropriate solutions should be identified to reduce the factors underlying desertification based on dust in different regions of the country. It is also suggested that studies be conducted to investigate the origin of dust in relation to human factors in the region. Finally, the limitations of the research include the lack of complete access to the region due to the lack of suitable roads and the difficulty of sampling due to strong winds.   دامغان, رسوب‌شناسی, ژئوشیمی, سازند, گردوغبار. Damghan, Dust, Formation, Geochemistry, Sedimentology. 149 169 http://magazine.hormozgan.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-659-4&slc_lang=fa&sid=1 Mohsen sadeghian محسن صادقیان m.sadeghian2@gmail.com 10031947532846009946 0007-0003-8014-0145 No Department of Arid and Desert Areas Management, Faculty of Desert studies, Semnan University, Semnan, Iran گروه مدیریت مناطق خشک و بیابانی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران Hayedeh Ara هایده آرا ara338@semnan.ac.ir 10031947532846009947 0009-0009-3773-7923 Yes Department of Arid and Desert Areas Management, Faculty of Desert studies, Semnan University, Semnan, Iran گروه مدیریت مناطق خشک و بیابانی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران shima Nikou شیما نیکو shimanikou1@yahoo.com 10031947532846009948 10031947532846009948 No Department of Combat Desertification, Faculty of Desert studies, Semnan University, Semnan, Iran گروه بیابان‌زدایی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران Mohammad Kia Kianian محمدکیا کیانیان m_kianian@semnan.ac.ir 10031947532846009949 10031947532846009949 No Department of Combat Desertification, Faculty of Desert studies, Semnan University, Semnan, Iran گروه بیابان‌زدایی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران