ارزیابی ریسک اکولوژیکی عناصر سنگین در رسوبات حاشیه جاده‌ها در محیط GIS

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 2، دوره 9، شماره 1، بهار 1399، صفحه 17-43  

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v9i1.85784

نویسندگان

مرضیه مکرم؛ سعید نگهبان

دانشگاه شیراز

چکیده

فعالیت‌های انسانی ممکن است منجر به تجمع بیشتر فلزات سنگین در رسوبات حاشیه جاده شود. خودروها یکی از منابع تولید فلزات سنگین در جاده‌ها هستند که این آلاینده‌ها به صورت ذرات از اگزوز یا دیگر اجزا خودرو وارد محیط شده و باعث آلودگی خاک این نواحی می‌شود. در این پژوهش میزان تغییرات فلزات سنگین در رسوبات حاشیه جاده تحت تأثیر تردد وسایل نقلیه در جاده فسا- داراب (استان فارس) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه‌های خاک از فواصل ۵ و15 متری حاشیه جاده از دو عمق 0-15 سانتیمتری در قالب طرح بلوک کامل تصادفی به صورت فاکتوریل (عمق و فاصله) جمع آوری گردید. مقادیر کل و قابل جذب عناصر سنگین اندازه گیری و با دستگاه جذب اتمی قرائت گردید. شاخص محاسبه شاخص مولر و فاکتور آلودگی (CF)، شاخص ریسک اکولوژیکی (RI)، شاخص بار آلودگی تاملینسـون (PLI) کـه برای تعیین میزان آلودگی منطقه مورد مطالعه بر روی 5 عنصر کادمیوم، سرب، مس، روی و نیکل مورد محاسبه قرار گرفتند. نتایج نشان داد، مقدار غلظت میانگین عناصر نیکل، مس، روی، کادمیوم، و سرب به ترتیب 1.20، 2.86، 9.81، 10.08، و 84.17 میلی گرم بر کیلوگرم می‌باشد که غلظت سرب و کادمیوم بالاتر از مقدار پس زمینه محلی بود. بیش‌ترین مقدار فلزات سنگین برای نزدیکترین فاصله از جاده یعنی ۵ متری از آن می‌باشد و مقدار آن ۸۶/۳۸ میلی گرم بر کیلوگرم می‌باشد که با افزایش فاصله از جاده کاهش می‌یابد. شاخص زمین انباشتگی (Igeo) محاسبه شده براساس میانگین شیل و مقدار پس زمینه محلی نشان دهنده عدم آلودگی جدی منطقه به فلزات مس، روی و نیکل است و تنها کادمیوم و سرب در کلاس آلوده تا آلودگی متوسط، و آلودگی زیاد تا بشدت آلوده به ترتیب قرار گرفتند. نتایج حاصل از نقشه‌ها پهنه بندی به روش کریجینگ نشان داد که روی، نیکل و سرب در جنوب منطقه (نزدیکی شهر داراب)، کادمیوم در شمال (نزدیکی شهر فسا) و مس در بخش‌هایی از شمال، مرکز و جنوب بیشترین مقدار را داشتند.

کلیدواژه‌ها

آلاینده؛ فلزات سنگین؛ شاخص Igeo؛ شاخص CF؛ شاخص PLI؛ شاخص RI؛ روش کریجینگ؛ فاصله از جاده

سایر فایل های مرتبط با مقاله

2-Negahban-Final.pdf

مراجع

Aguilar Pesantes, A., Peña Carpio, E., Vitvar, T., Maria Mahamud Lopez, M., & Menendez-Aguado, J.M., 2019. A Multi-Index Analysis Approach to Heavy Metal Pollution Assessment in River Sediments in the Ponce Enriquez Area, Ecuador Water. 11(3):590.

Al-Chalabi, A.S., & Hawker, D., 2000. Distribution of vehicular Pb in roadside soils of major roads of Brisbane, Australia. Water, Water Air Soil Poll. 118: 299–310.

Angulo, E., 1996. The Tomlinson Pollution Load Index applied to heavy metal, ‘Mussel-Watch’data: a useful index to assess coastal pollution. Sci Total Environ. 15; 187(1):19-56.

Bakirdere, S., & Yaman, M., 2008. Determination of Pb, Cd and Cu in roadside soil plants in Elazig, Turkey. Environ Monit Assess. 136: 401-410.

Carlon, C., D’Alessandro, M., & Swartjes, F., 2007. Derivation methods of soil screening values in Europe. A review and evaluation of national procedures towards harmonization. European Commission, Joint Research Centre, Ispra, EUR.306.

Chan, L.S., Ng, S.L., Davis, A.M., Yim, W.W., & Yeung, C.H., 2001. Magnetic properties and heavy-metal contents of contaminated seabed sediments of Penny's Bay, Hong Kong. Marine Pollut Bull. 1;42(7):569-83.

Chaturvedi, A., Bhattacharjee, S., Mondal, G. C., Kumar, V., Singh, P. K., & Singh, A. K., 2019. Exploring new correlation between hazard index and heavy metal pollution index in groundwater. Ecological Indicators, 97, 239-246.

Chen, J., Wei, F., Zheng, C., Wu, Y., & Adriano, D.C., 1991. Background concentrations of elements in soils of China. Water Air Soil Poll. 1;57(1):699-712.

Dolezalova, W.H., Pavlovsky, J., & Chovanec, P., 2014. Heavy metal contamination on Urban soil in Ostrva, Czech Republic: Assessment of metal pollution and using principal component analysis, J Environ Res. 9(2):683-96.

Elik, A., 2003. Heavy metal accumulation in street dust samples in Sivas. Communications in Soil Science and Plant Analysis 34: 145–156.

Fakayode, S.O., & Olu-Owolabi, B.I., 2003. Heavy metal contamination of roadside topsoil in Osogbo, Nigeria: its relationship to traffic density and proximity to highways. Environ Geol.1;44(2):150-7.

Hakanson, L., 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach. Water Res.14 (8):975-1001.

Harrison, R.M., & laxen, D.P.H., 1977. A comparative study of methods for the analysis of total Pb in soil. Water Air Soil Poll. 8: 387-392.

Harrison, R.M., Laxen, D.P., & Wilson, S.J., 1981. Chemical associations of lead, cadmium, copper, and zinc in street dusts and roadside soils. Environ Sci Technol. 1;15(11):1378-83.

Hegazi, A.A., & El-Kady, A., 2010. Effect of road dust on vegetative characters and leaves heavy metal contents of Zizyphus Spina-christi (L.). willd, Syzygiumcuimini(L.) skeels and Olea europea L. seedlings. JHSOP. 2: 98-107.

Islam, M.S., Ahmed, M.K., Raknuzzaman, M., Habibullah-Al-Mamun, & M., Islam, M.K., 2015.

Jia, L., Wang, W., Li, Y., & Yang, L., 2010. Heavy metals in soil and crops of an intensively farmed area: A case study in Yucheng City, Shandong Province, China. Int J Environ Res Public Health. 7: 395-412.

Jinfei, F., Jian, Z., Xinmin, B., & Weijian, Z., 2012. Spatial distribution and controlling factors of heavy metals contents in paddy soil and crop grains of rice–wheat cropping system along highway in East China. Environ Geochem Hlth. 34: 605- 614.

Kabata-Pendias AP, Pendias HH., 2001) Trace Elements in Soils and Plants.

Khalifa, M., & Gad, A., 2018. Assessment of heavy metals contamination in agricultural soil of southwestern Nile Delta, Egypt. Soil Sediment Contam. 27(7), pp.619-642.

Li, X., Poon, C.S., & Liu, P.S., 2001. Heavy metal contamination of urban soils and street dusts in Hong Kong. J Appl Geochem. 16: 1361–1368.

Liu, M., Yang, Y., Yun, X., Zhang, M., Li, Q.X., & Wang, J., 2014. Distribution and ecological assessment of heavy metals in surface sediments of the East Lake, China. Ecotoxicology. 1;23(1):92-101.

Masoudi, S.N., Ghajar Sepanlo, M., & Bahmanyar, M.A., 2012. Distribution of Pb, Cd, Cu and zinc in roadside soil of Sari-GHaemshahr, rood, Iran. Agric Res. 7: 198-204.

Naser, H.M., Sultana, S., Gomes, R., & Noor, S.H., 2012. Heavy metal pollution and vegetable grown near roadside at Gazipur. Agricultural Research 37: 9-17. Page AL, Miller RH and Keeney DR, 1982. Methods of soil analysis The chemistry of submerged soils. Adv Agron. 24: 26-92.

Ndiokwere, C. L., 1984. A study of heavy metal pollution from motor vehicle emissions and its effect on roadside soil, vegetation and crops in Nigeria. Environmental Pollution (Series B), 7, 35-42.

Pagotto, C., Remy, N., Legret, M., & LeCloirec, P., 2001. Heavy metal pollution of road dust and roadside soil near a major rural highway. Environ Technol. 22: 307-319.

Pendias, A.K., & Pendias, H., 1992. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Ratton Arbor, London.

Princewell-Ogbonna, L., & Ogbonna, C., 2011. Heavy metal content in soil and medicinal plants in high traffic urban area. Pak J Nutr. 10: 618-624.

Qing, X., Yutong, Z., & Shenggao, L., 2015. Assessment of heavy metal pollution and human health risk in urban soils of steel industrial city (Anshan), Liaoning, Northeast China. Ecotox. Environ Safe. 120:377-85.

Rahman, S.H., Khanam, D., Adyel, T.M., Islam, M.S., Ahsan, M.A., & Akbor, M.A., 2012. Assessment of heavy metal contamination of agricultural soil around Dhaka Export Processing Zone (DEPZ), Bangladesh: implication of seasonal variation and indices. Appl Sci.2 (3):584-601.

Robinson, T.P., & Metternicht, G., 2006. Testing the performance of spatial interpolation techniques for mapping soil properties. Comput Electron Agr. 1;50(2):97-108.

Safari Sinegani, A.A., 2007. Temporal and spatial variability of Pb levels in Salsola kali near Razan-Hamadan highway. JASEM. 11:143-146.

Sarkar, B., 2002. Heavy metals in environment. Marcel Dekker, New York.

Sheng-Gao, L.U., Shi-Qiang, B.A., & Li-Xia, F.U., 2008. Magnetic properties as indicators of Cu and Zn contamination in soils. Pedosphere. 1;18(4):479-85.

Shi, J., Wang, H., Xu, J., Wu, J., Liu, X., Zhu, H., & Yu, C., 2007. Spatial distribution of heavy metals in soils: a case study of Changxing, China. Environ Geol. 1;52(1):1-0.

Siddhant Dash, Smitom Swapna Borah, Ajay Kalamdhad., 2019. A modified indexing approach for assessment of heavy metal contamination in Deepor Beel, India, Ecological Indicators, Volume 106, November 2019, Article 105444

Sobotra, K., & Tanda, F., 2006. Evaluation of Pb and Cd concentrations in soils and bedrocks. Environ Pollut. 12: 457-460.

soils of China. Water, Air, and Soil Pollution, 57:699-712.

Van Bohemen, H.D., Janssen, V.D., & Laak, W.H., 2003. The influence of road infrastructure and traffic on soil, air and water quality. J Environ Manage. 31: 50-68.

Wojciechowska, E., Nawrot, N., Walkusz-Miotk, J., Matej-Łukowicz, K., & Pazdro, K., 2019. Heavy metals in sediments of urban streams: Contamination and health risk assessment of influencing factors. Sustainability. 11(3):563.

Yan Feng, Qian Bao, Chen Yunpeng, Zhao Lizi, Xiao Xiao., 2019. Stochastic potential ecological risk model for heavy metal contamination in sediment. Ecological Indicators, Volume 102, July 2019, Pages 246-251

Yaylali-Abanuz. Heavy metal contamination of surface soil around Gebze industrial area, Turkey. Microchemical Journal. 2011; 99:82-92.