کاربرد کریجینگ بیزین تجربی در پهنه‌بندی آلودگی خاک به فلزات سنگین (مطالعه موردی: شهرستان اسفراین)

زمینه و هدف: روش‌های کریجینگ به‌ویژه کریجینگ معمولی در بین روش‌های درون‌یابی به دلیل ایجاد خطای کم‌تر و تولید حداقل واریانس ممکن، محبوبیت بیش‌تری نسبت به سایر روش‌ها دارند؛ بااین‌وجود، پیچیدگی‌های مختلف موجود در این روش، استفاده از آن را محدود می‌کند؛ از این رو کریجینگ بیزین تجربی برای غلبه بر مشکلات کریجینگ معمولی معرفی شده است. روش بررسی: در این پژوهش، کارایی کریجینگ معمولی و بیزین تجربی برای تعیین الگوی مکانی عناصر نیکل، مس و روی در خاک سطحی اطراف مجتمع صنعتی اسفراین بررسی شده است. بدین منظور 35 نمونه خاک سطحی (cm200) در منطقه‌ای به وسعت تقریبی 87 کیلومترمربع برداشت شد و غلظت فلزات در نمونه ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی شعله تعیین گردید. دو روش کریجینگ معمولی و بیزین تجربی برای درون یابی استفاده شد و ارزیابی متقابل به همراه آماره های ارزیابیrmse ، nse و  pbiasبرای سنجش صحت و مقایسه کارایی دو روش استفاده شد. یافته ها: نتایج حاصل از توصیف آماری نشان داد که میانگین غلظت عناصر نیکل، روی و مس در منطقه به ترتیب 23.61، 58.47 و 12.51 میلی‌گرم بر کیلوگرم بوده و در مقایسه با غلظت زمینه طبیعی، میانگین غلظت دو عنصر روی و مس بیش‌تر و در مورد عنصر نیکل این مقدار کم‌تر از غلظت طبیعی آن‌ها می‌باشد. بحث و نتیجه گیری: در روش کریجینگ معمولی مدل‌های نمایی (مس و روی) و کروی (نیکل) بهترین مدل‌هایی بودند که به داده ها برازش داده شدند. نتایج ارزیابی متقابل نشان داد که روش کریجینگ بیزین تجربی نسبت به کریجینگ معمولی دارای کارایی بیش‌تری در برآورد غلظت عناصر مورد مطالعه بوده است اگرچه این تفاوت بسیار زیاد نبود.

Application of Empirical Bayesian Kriging to Map Soil Contamination by Heavy Metals (Case study: Esfarayen city)

Background and purpose: Kriging methods especially ordinary kriging are more popular than other interpolation methods because of less uncertainty and the least possible variance. However, various complications in the procedure of this method limit its uses. Therefore, empirical Bayesian kriging has been introduced to overcome the problems of ordinary kriging. Materials and methods: In this study, the efficiency of ordinary kriging and empirical Bayesian kriging was investigated to determine the spatial pattern of concentrations of Ni, Cu and Zn in the soils surrounding the Esfarayen industrial complex. For this purpose, 35 surface soil samples (020 cm) were collected in area of nearly 87 Km2 and the metal concentrations were determined in the soil samples using a Flame Atomic Absorption Spectrophotometer (FAAS). The ordinary and empirical Bayesian kriging were utilized for interpolating and cross validation including RMSE, NSE and PBIAS were used to assess and compare the efficiency of two methods. Results: The results showed the mean concentration of Ni, Zn and Cu were 23.61, 58.47 and 12.51 mg/kg respectively. Based on the results the mean concentration of Zn and Cu were more than background concentrations of the metals, whereas Ni concentration was less than background concentration. Discussion and conclusion: The experimental variogram of Cu, Zn and Ni concentrations were bestfitted by exponential, exponential and spherical models respectively. The results of cross validation indicated that the empirical Bayesian kriging was more accurate than ordinary kriging to estimate the elements concentration, though this difference was not considerable.