کاربرد توزیع فلزات سنگین و نسبت‌ های ایزوتوپی Pb در تعیین منبع آلودگی خاک‌ های سطحی پارک‌ های مشهد

زمین شناسی اقتصادی

مقاله 6، دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 24، 1399، صفحه 111-127   

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/econg.v12i1.70072

نویسندگان

سید علی مظهری^* ؛ علیرضا مظلومی بجستانی

دانشگاه پیام نور

چکیده

ترکیب خاک‌های شهری مشهد نشان می­ دهد که میزان عناصر سنگین در آنها به نسبت خاک‌های غیرآلوده دور از مناطق شهری به‌شدت افزایش‌یافته است. مقادیر عناصر Cd، Cu، Pb، Sn و Zn در نمونه خاک پارک‌ها چندین برابر بیشتر از خاک‌های غیرشهری است. تجزیه و تحلیل آماری داده ­های ژئوشیمیایی نشان‌دهنده تأثیر فعالیت‌های انسان ­زاد بر روی تمرکز فلزات سنگین Pb، Cd، Sn و Zn است؛ درحالی‌که، علاوه‌بر فعالیت‌های انسانی، منابع طبیعی (خاک‌های مشتق‌شده از سنگ‌های اولترامافیک) نیز در توزیع عناصر Co، Cr و Co نقش داشته­ اند. ترکیب و نسبت ایزوتوپ‌های Pb در خاک‌های شهری مشهد نشان‌دهنده ماهیت نسبتاً غیر رادیوژنیک این خاک‌ها با نسبت‌های پایین 206Pb/204Pb (024/18- 284/17)، 207Pb/204Pb (525/15- 482/15)، 208Pb/204Pb (964/37- 405/37) و 206Pb/207Pb (116/1 و 161/1) است. ترکیب ایزوتوپ‌های سرب نشان می­ دهد که میانگین مشارکت منابع طبیعی و انسان­ زاد (مجموع منابع صنعتی و بنزین سرب­دار) در پارک‌های مشهد به‌ترتیب % 6/6 و % 4/93 است که بیانگر آلودگی قابل‌ملاحظه خاک در پارک‌های این شهر است. منبع اصلی آلودگی در نمونه­ های خاک با میزان سرب نسبتاً پایین (کمتر از mg kg-1 90)، فعالیت‌های صنعتی است؛ درحالی‌که با افزایش میزان سرب در خاک‌ها سهم بنزین سرب­ دار افزایش می­ یابد. نقشه توزیع فلزات سنگین در خاک‌های سطحی پارک‌های مشهد نیز این امر را تأیید می­ کند. در پارک‌های مناطق مرکزی مشهد که دارای تمرکز بالاتری از فلزات سنگین به‌خصوص سرب هستند، بنزین سرب­ دار سهم بالاتری در آلایش خاک‌ها ایفا می­ کند. ترافیک سنگین در این محدوده به‌عنوان عامل اصلی در تجمع فلزات سنگین و آلودگی خاک‌های سطحی عمل‌کرده است.

کلیدواژه‌ها

خاک شهری؛ پارک؛ فلزات سنگین؛ نسبتهای ایزوتوپی Pb؛ مشهد

مراجع

Alavi, M., 1991. Sedimentary and structural characteristics of the Paleo-Tethys remnants in northeastern Iran. Geological Society of America Bulletin, 1038(1): 983–992.

Alexander, E.B., 2004, Serpentine soil redness, differences among peridotite and serpentinite materials, Klamath Mountains, California. International Geoloy Review, 46(8): 754–764.

Álvarez-Iglesias, P., Rubio, B. and Millos, J., 2012. Isotopic identification of natural vs. anthropogenic lead sources in marine sediments from the inner Ria de Vigo (NW Spain). Science of the Total Environment, 437(1): 22–35.

Argyraki, A. and Kelepertzis, E., 2014. Urban soil geochemistry in Athens, Greece: The importance oflocal geology in controlling the distribution of potentially harmfultrace elements. Science of the Total Environment 482–483(2): 366–377.

Ault, W.U., Senechal, R.G. and Erlebach, W.E., 1970. Isotopic composition as a natural tracer of lead in the environment. Environmental Science and Technology, 4(3): 305–313.

Bourliva, A., Papadopoulou, L., Aidona, E. and Giouri, K., 2017. Magnetic signature, geochemistry, and oral bioaccessibility of “technogenic” metals in contaminated industrial soils from Sindos Industrial Area, Northern Greece. Environmental Science and Pollution Research, 24(8): 17041–17055.

Chabukdhara, M. and Nema, A.K., 2013. Heavy metals assessment in urban soil around industrial clusters in Ghaziabad, India: Probabilistic health risk approach. Ecotoxicology and Environmental Safety, 87(1): 57–64.

Cheng, H. and Hu, Y., 2010. Lead (Pb) isotopic fingerprinting and its applications in lead pollution studies in China: a review. Environmental Pollution, 158(10): 1134–1146.

Chrastny, V., Vaněk, A., Teper, L., Cabala, J., Proch'azka, J. and Pechar, L., 2012. Geochemical position of Pb, Zn and Cd in soils near the Olkusz mine/smelter, South Poland: effects of land use, type of contamination and distance from pollution source. Environmental Monitoring and Assessment, 184(12): 2517–2536.

Civitillo, D., Ayuso, R.A., Lima, A., Albanese, S., Esposito, R., Cannatelli, C. and De Vivo, B., 2016. Potentially harmful elements and lead isotopes distribution in a heavily anthropized suburban area: the Casoria case study (Italy). Environmental Earth Sciences, 75(1): 1325–1342.

Doe, B.R. and Delevaux, M.H., 1972. Source of lead in Southeast Missouri galena ores. Economic Geology, 67(4): 409–425.

Faure, G., 1986. Principles of Isotope Geology. Wiley, New York, 589 pp.

Galuškova, I., Mihaljevič, M., Borůvka, L., Drabek, O., Frühauf, M. and Němeček, K., 2014. Lead isotope composition and risk elements distribution in urban soils of historically different cities Ostrava and Prague, the Czech Republic. Journal of Geochemical Exploration, 147(3): 215–221.

Gu, Y.G., Gao, Y.P. and Lin, Q., 2016. Contamination, bioaccessibility and human health risk of heavy metals in exposed-lawn soils from 28 urban parks in southern China's largest city, Guangzhou. Applied Geochemistry, 67(1): 52–58.

Han, L., Gao, B., Wei, X., Gao, L., Xu, D. and Sun, K., 2015. The characteristic of Pb isotopic compositions in different chemical fractions in sediments from Three Gorges Reservoir. China Environmental Pollution, 206(5): 627–635.

Hansmann, W. and Kӧppel, V., 2000. Lead-isotopes as tracers of pollutants in soils, Chemical Geology, 171(1): 123–144.

Hooda, P.S., 2010. Trace elements in soils. Wiley, New York, 616 pp.

Hormozi Nejad, F., Rastmanesh, F. and Zarasvandi, A.R., 2016. Contamination assessment of heavy metals in the soils around Khouzestan Steel Company (KSC) (Ni, Mn, Pb, Fe, Zn, Cr). Journal of Economic Geology, 8(2): 415–429. (in Persian with English abstract)

Karimi, A., Haghnia, G.H., Safari, T. and Hadadian, H., 2017. Lithogenic andanthropogenic pollution assessment of Ni, Zn and Pb in surface soils of Mashhad plain, northeastern Iran. Catena, 157(1):151–162.

Karimpour, M.H., Malekzadeh Shafaroudi, A. and Saadat, S., 2014. Mineralogy, geochemistry, genesis, and industrial application of silica in Arefi area, south of Mashhad. Journal of Economic Geology, 6(2): 259–276. (in Persian with English abstract)

Komarek, M., Ettler, V., Chrastny, V. and Mihaljevic, M., 2008. Lead isotopes in environmental sciences: a review. Environmental International, 34(6): 562–577.

Li, X., Lee, S.I., Wong, S.C., Shi, W. and Thornton, I., 2004. The study of metal contamination in urban soils of Hong Kong using a GIS-based approach. Environmental Pollution, 129(1): 113–124.

Li, H.., Yu, S., Li, G.., Deng, H. and Luo, X., 2011. Contamination and source differentiation of Pb in park soils along an urban–rural gradient in Shanghai. Environmental Pollution, 159(4): 3536–3344.

Lindsay, W.L. and Norvell, W.A., 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Science Society of America Journal, 42(3): 421–428.

Liu, Z., Pan, S., Sun, Z., Ma, F., Chen, L., Wang, Y. and Wang, S., 2015. Heavy metal spatial variability and historical changes in the Yangtze River estuary and North Jiangsu tidal flat. Marian Pollution Bulletin, 98(1): 115–129.

Loska, K. and Wiechuya, D., 2003. Application of principle component analysis for the estimation of source of heavy metal contamination in surface sediments from the Rybnik Reservoir. Chemosphere, 51(4): 723–733.

Mazhari, S.A., Mazloumi Bajestani, A.R. and Sharifiyan Attar, R., 2013. Geochemical investigation of Davarzan surface soils, west of Sabzevar, NE Iran. Iranian Journal of Earth Sciences, 5(1): 43–53.

Mazhari, S.A., Sharifiyan Attar, R. and Haghighi, F., 2017, Heavy metals concentration and availability of different soils in Sabzevar area, NE of Iran. Journal of African Earth Sciences, 134(1): 106–112.

Mazhari, S.A., Mazloumi Bajestani, A.R., Hatefi, F., Aliabadi, K. and Haghighi, F., 2018. Soil geochemistry as a tool for the origin investigation and environmental evaluation of urban parks in Mashhad city, NE of Iran. Environmental Earth Sciences, 77(13): 1–17.

Mirnejad, H., Lalonde, A.E., Obeid, M. and Hassanzadeh, J., 2013. Geochemistry and petrogenesis of Mashhad granitoids: An insight into the geodynamic history of the Paleo-Tethys in northeast of Iran. Lithos, 170–171(1): 105–116.

Monna, F., Aiuppa, A., Varrica, D. and Dongarra, G., 1999. Pb isotope composition in lichens and aerosols from eastern Sicily: insights into the regional impact of volcanoes on the environment. Environmental Science and Technology, 33(11): 2517–2523.

Razavi, M.H., Masoudi, F. and Alaminia, Z., 2008. Garnet–biotite chemistry for thermometry of staurolite schist from south of Mashhad, NE Iran. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran, 19(2): 237–245.

Reid, M.K. and Spencer, K.L. 2009. Use of principal components analysis (PCA) on estuarine sediment datasets: the effect of data pre-treatment. Environmental Pollution, 157(8–9): 2275–2281.

Rodriguez-Seijo, A., Arenas-Lago, D., Andrade, M.L. and Vega, F.A., 2015. Identifying sources of Pb pollution in urban soils by means of MC-ICP-MS and TOF-SIMS. Environmental Science and Pollution Research, 22(14): 7859–7872.

Sharma, R.K., Agrawal, M. and Marshall, F.M., 2009. Heavy metals in vegetables collected from production and market sites of a tropical urban area of India. Food and Chemical Toxicology, 47(4): 583–591.

Sun, Y., Zhou, Q., Xie, X. and Liu, R., 2010. Spatial, sources and risk assessment of heavy metal contamination of urban soils in typical regions of Shenyang, China. Journal of Hazardous Materials, 174(3): 455–462.

Taheri, J. and Ghaemi, F., 1994. Geological map of Mashhad, scale 1:100000. Geological survey of Iran.

Yang, Z., Lu, W., Long, Y., Bao, X. and Yang, Q., 2011. Assessment of heavy metals contamination in urban topsoil from Changchun City, China. Journal of Geochemical Exploration, 108(1): 27–38.