الكشف عن حالة التلوث لترب ومياه منطقة بحيرة ساوة باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد

رسالة مقدمة إلى مجلس كلية الزراعة – جامعة المثنى

وهي جزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في العلوم الزراعية

قسم الإنتاج النباتي/التربة والموارد المائية

من قبل

علي خليل عبد الكاظم بادي الخفاجي

بإشراف

أ.م.د إيّاد كاظم عليّ الحسيني

1437 هـ -2016م

الكشف عن حالة التلوث لترب ومياه منطقة بحيرة ساوة باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد

المستخلص

اجريت الدراسة على منطقة بحيرة ساوة الواقعة في الجزء الجنوبي الغربي لمحافظة المثنى، بهدف دراسة حالة التلوث في هذه المنطقة واستخدام معطيات القمر الصناعي لاندسات 8 ونظم المعلومات الجغرافية في استنباط نماذج رياضية خاصة بالنسب الطيفية وذلك بالنسبة للتربة وتحديد العناصر الثقيلة، أخذت عينات المياه السطحية لأربع فصول خلال مدة (2014- 2015) وبواقع 9 عينات لكل فصل، كما أخذت مجموعة من عينات التربة السطحية وبعمق(0-15) cm وبواقع 28 عينة بعد تحديد مواقع أخذ العينات وبشكل دقيق، وتم تحديد بعض الخصائص الكيميائية للتربة السطحية وكذلك لمياه البحيرة وأشارت النتائج إلى أن قيم الايصالية الكهربائية بالنسبة لمياه البحيرة ترواحت بين (27.5 - 62.8) ديسيسيمنز م-1، وسجلت أقل قيمة في الفصل الأول ( 15 /11/ 2014 ) و أعلى قيمة ( 4/8/ 2015)، أما بالنسبة للتربة فقد ترواحت قيم الايصالية الكهربائية بين (23.4- 122.4) ديسيسيمنز م-1 وأشارت النتائج الى أن قيم العسرة الكلية (Total hardness)، قد تراوحت بين (ppm (15373.2-9088.3، إذ كانت أقل قيمة للعسرة الكلية في الفصل الثاني بينما كانت أعلى القيم في الفصل الأخير (4/8/ 2015). بينما النتائج بالنسبة للعناصر الثقيلة أن تراكيز عنصر الرصاص ترواحت بين (2.068 -3.731) ppm وهذه القيم كانت خلال الفصل الأخير بينما ترواحت قيم عنصر الكادميوم بين الأخير (0.411 - 0.895) ppm، إذ كانت أقل التراكيز في الفصل الأخير بينما كان أعلاها في الفصل الثاني.

وهذه النتائج تظهر أن تراكيز هذه العناصر زدات عن الحدود المسموح بها والتي وضعتها منظمة الغذاء والزراعة الدولية و منظمة الصحة العالمية، فيما أشارت نتائج الصفات الفيزيائية للتربة إلى أن التوزيع الحجمي لمفصولات التربة المحيطة بالبحيرة يعود لصنف النسجة المتوسطة (مزيجة_رملية) بالإضافة الى أصناف أخرى وهي (الرملية والرملية المزيجيه) والتي تعود إلى صنف النسجات الخشنة إذ كانت السيادة لمفصول الرمل على بقية المفصولات والذي ترواح (593.8 - 960.0) غم كغم-1. استخدمت المرئية الفضائية الملتقطة بتاريخ 10/ 3/ 2015 بواسطة المتحسس OLI Operational land imagery ذو ال 12 حزمة لدراسة واستنباط نسب طيفية لتحديد والكشف عن التلوث بالمعادن الثقيلة تم ذلك لأول مرة محليا وربما على المستوى العالمي إذ استخدم برنامج ENVI 5.1 لإجراء عمليات المعالجة واستخدام موديل أو نموذج (FLAASH)

of-sight atmospheric analysis of spectral hypercube واستخدم برنامج Arcmap GIS10 في إنشاء قاعدة بيانات لمنطقة البحيرة بهدف انتاج خرائط توزيع مكانية للعناصر من خلال ربط البيانات الكمية للعينات مع البيانات المكانية والمتمثلة بمواقع هذه العينات. تم معالجة قيم كل البيانات المسجلة في الحزم أو النطاقات واستخراجها وتحديد أفضل نموذج نسبة طيفية ولكل عنصر باستخدام برنامج MINITAB 16.1 إذ أوضحت النتائج إلى أن تراكيز عنصر الكروم قد ارتبطت بنسبة عالية وبعلاقة انحدار خطية عالية المعنوية مع قيم الطبقة المكونة من النسب الطيفية لكل نطاق Band ratio وكانت بنسبة 75 % وبمعامل تحديد 57.3 % وبنسبة خطأ قياسي قدر بحوالي 27.3 ppm ، في حين أظهرت نتائج الانحدار الخطي أن عنصر الرصاص أظهر أقل نسبة ارتباط والتي كانت حوالي ppm %58 وبنسبة معامل تحديد 33.7% وبنسبة خطأ قياسي 2.6 . ومن خلال النتائج المستحصل عليها تتوجه الدراسة إلى إمكانية استخدام تقانات الاستشعار عن بعد و نظم المعلومات الجغرافية GIS في الكشف عن حالة التلوث بالعناصر الثقيلة في الترب وباستخدام المعطيات الفضائية وإمكانية الحصول على علاقات رياضيه مهمه في حساب مستويات التلوث بالعناصر الثقيلة.

Republic of Iraq

Ministry of Higher Education

And Scientific Research

University of Al-Muthanna – College of Agriculture

Soil and Water Resources department

Detection the pollution status of soils and

waters of Sawa lake area by using remote

sensing techniques

A Thesis

submitted to

the Council of the College of Agricultural at

university of AL-muthanna In Partial Fulfillment

of Requirements For the Degree of Master In

Agricultural scienes

Ali Khalil A.Elkadhim Bady Alkhafajy

Supervised By

Assis.Prof.Dr. Ayad Kadhim Ali

2016 A - 1437 H

Abstract

The present study was conducted on sawa lake area, located in the south-western part of AL-Muthanna governorate. To study the status of pollution in this region using landsat8 data and geographic information system in devise mathematical models, especially by using spectral ratios for chemical properties of soil.

Samples of surface water were collected from the lake at four seasons during period of the (2014-2015) by nine samples of each season, with 28 soil samples collected from different sites at depth depth of (0-15) cm, chemical and physical properties of soil and surface water were analyzed. Results indicated that the electric conductivity (EC) values of water samples ranging from (27.5- 62.8) ds.m- 1, where the lowest value was in the first season (15/11/2014), while highest value was in the last season (4/8/2015), the(EC) values of soils were ranged from (23.4- 122.4) ds.m-1. The results indicated that total hardness (TH) values ranged from (9088.3-15373.2) ppm, while the lowest value of (TH) was in second season, and the highest values was in the last season.

Results of heavy elements showed that pb element concentration ranged from (2.068-3.731) ppm, and all concentration were that values was in last season. While Cd cadmium element concentration was ranged from (0.411-0.895) ppm, the lowest concentration was in the last season, the highest was in second. The results showed that the concentrations of these elements exceeded the allowable limit that that developed by world health organization and food agriculture organization.

The results of physical qualities of soil that the volumetric distribution of separate soil in the surrounding area of the lake is back to moderate texture class (S.L).in addition to other classes like (L.S-S) that’s back to coarse texture class. With rule of the separated sand on the rest of the separated, and the values was ranging from (593.8-960.0) mg.kg-1.

Satellite imagery used that captured by sensor (OLI) operational land imagery with 12 bands at date (10-3-2015) to study and devise specials spectral band ratios to determine the chemical properties of soil and detection of pollution by heavy metals. So for the first time it was premiered at the global and local, ENVI 5.1 program was used in image processes and module (FLAASH) fast line-of-sight atmospheric analysis of spectral hypercube. In addition, Arcmap GIS 10.0 was used to create database for area of the lake to produce spatial distribution maps of each element by linking quantitative data with spatial data and it represented by sampling sites.

All results that’s extracted from spectral band ratios and determination the best spectral band ratios for each element by using MINITAB 16.1 program. the results explained that the concentration of chrome Cr element have been associated with a high proportion with high significant liner regression relationship, and correlation with the values of the components of spectral band ratio and was about 75% with R2 about 57% and standard error (Sx̄ ) about 27.3 ppm. While the results of liner regression of Pb element concentration showed the lowest correlation which was about 58% with R2 33.7% and (Sx̄ ) 2.6 ppm.