غلظت کل و قابل جذب فلزات سنگین و ارزیابی شاخص های آلودگی در خاک های شهرستان زنجان

آب و خاک

مقاله 11، دوره 29، شماره 5، دی 1394، صفحه 1297-1308   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v29i5.33846

نویسندگان

مهدی طاهری؛ محمد اسماعیلی آفتابدری؛ تورج خوش زمان^* ؛ محمد تکاسی؛ محمد عباسی

مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان

چکیده

به‌منظور برآورد میزان آلودگی خاک، غلظت کل و قابل جذب فلزات سنگین در 144 نمونه تهیه شده از عمق 15-0 سانتی متری خاک‌های اطراف شهرستان زنجان اندازه گیری شد. سپس شاخص های ارزیابی میزان آلودگی (زمین انباشتگی، فاکتور غنی سازی و نسبت قابل جذب) محاسبه و نقشه‌های پراکنش فلزات سنگین به روش عکس فاصله تهیه شد. مقادیر میانه غلظت کل فلزات (با عصاره گیر تیزاب سلطانی) برای کادمیم، مس، سرب و روی به ترتیب برابر 5/0، 5/22، 14 و 3/82 و مقادیر میانه غلظت قابل جذب (استخراج شده با DTPA) آن ها به ترتیب برابر 1/0، 9/0، 6/1 و 2/3 میلی گرم بر کیلوگرم خاک اندازه گیری شد. صدک نودم شاخص زمین انباشتگی نشان داد حداقل 10 درصد نمونه ها آلوده به فلزات روی، سرب و کادمیم هستند. از نظر شاخص فاکتور غنی سازی، آلودگی با منشأ درازمدت مشاهده نشد. بالا بودن نسبت قابل جذب فلزات سرب و روی نشان داد منشأ آلودگی آن ها یکسان بوده و از منابع جدید آلاینده به خاک ها وارد شده اند. تمام شاخص‌های ارزیابی آلودگی با ماده آلی خاک ها همبستگی مثبت (به‌جز نسبت قابل جذب کادمیم) داشتند. بنابراین ماده آلی عامل اصلی کنترل‌کننده این شاخص‌ها شناخته شد. شاخص‌های زمین انباشتگی روی، کادمیم و سرب و نسبت‌های قابل جذب روی و سرب نیز با اسیدیته خاک ها همبستگی منفی نشان دادند. درنتیجه در طول فصولی از سال قابلیت جذب فلزات سنگین در خاک افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

فلزات سنگین؛ شاخص آلودگی؛ شاخص زمین انباشتگی؛ فاکتور غنی سازی؛ نسبت قابل جذب

مراجع

1- Afyuni M., Rezaee Nejad Y., and Khayyambashi B. 1998. Effect of sewage sludge on yield and heavy metal uptake of lettuce and spinach. Journal of crop production and processing, 2 (1): 19 - 30. (in Persian)

2- Amini M., Afyuni M., and Khademi H. 2007. Modeling cadmium and lead balances in agricultural lands of Isfahan region, central Iran. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science, 10 (4):77 - 90. (in Persian)

3- Bouyoucos G. H. 1951. A recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soils. Agronomy Journal, 43: 434–438.

4- Chen M., and Ma L. Q. 2001. Comparison of Three Aqua Regia Digestion Methods for Twenty Florida Soils. Soil Science Society of America Journal, 65: 491 – 499.

5- Chester R., Nimmo M., and Keyse S. 1996. The influence of Saharan and Middle Eastern desert-derived dust on the trace metal composition of Mediterranean aerosols and rainwaters: an overview. p. 253–273. In S. Guerzoni and R. Chester (ed.) Impact of desert dust across the Mediterranean. The Netherlands: Kluwer.

6- Dousis P., Anastopoulos I., Gasparatos D., Ehaliotis C., and Massas I. 2013. Effect of time and glucose-C on the fractionation of Zn and Cu in a slightly acid soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 44. doi:10.1080/00103624.2013.748123.

7- Ezeh H. N., and Chukwu E. 2011. Small scale mining and heavy metals pollution of agricultural soils: The case of Ishiagu mining district, south eastern Nigeria. Journal of Geology and Mining Research, 3(4): 87 - 104.

8- Farahmandkia Z., Mehrasbi M. R., Sekhawatju M. S., Hasanalizadeh A. Sh., and Ramezanzadeh Z. 2010. Study of heavy metals in the atmospheric deposition in Zanjan, Iran. Iran's Journal of Health and Environment, 2 (4): 240 - 249. (in Persian with English abstract)

9- Fostner U., and Muller G. 1981. Concentration of trace metals and polycyclic aromatic hycarbons in river sediments: geochemical background, man’s influence and environmental impact. Geojournal, 5: 417–432

10- Giannakopoulou F., Gasparatos D., Haidouti C., and Massas I. 2012. Sorption behavior of cesium in two Greek soils: effects of Cs initial concentration, clay mineralogy and particle size fraction. Soil and Sediment Contamination, 21(8): 937–950.

11- Grubinger V., and Ross D. 2011. Interpreting the results of soil tests for heavy metals. University of Vermont, USA. Available at: http://www.uvm.edu/vtvegandberry/factsheets/interpreting_heavy_metals_soil_tests.pdf. (visited 7 December 2014).

12- Kabata-Pendias A. 2011. Trace elements in soils and plants (4th ed.). Boca Raton: CRC.

13- Karami M., Afyuni M., Rezaee Nejad Y., and Khosh Goftarmanesh A. 2009. Cumulative and residual effects of sewage sludge on zinc and copper concentration in soil and wheat. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science, 12 (46): 639 - 654. (in Persian)

14- Kaur R., and Rani R. 2006. Spatial characterization and prioritization of heavy metal contaminated soil-water sources in peri-urban areas of national capital territory (NCT), Delhi. Environmental Monitoring and Assessment, 123: 233–247.

15- Khodakarami L., Soffianian A., Mirghafari N., Afyuni M., and Golshahi A. 2012. Concentration zoning of chromium, cobalt and nickel in the soils of three sub-basin of the Hamadan province using GIS technology and the geostatistics. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science, 15 (58): 243 - 254. (in Persian)

16- Koçak M., Mihalopoulos N., and Kubilay N. 2007. Chemical composition of the fine and coarse fraction of aerosols in the northeastern Mediterranean. Atmospheric Environment, 41: 7351–7368.

17- Koulousaris M., Aloupi M., and Angelidis M. O. 2009. Total metal concentrations in atmospheric precipitation from the Northern Aegean Sea. Water, Air, and Soil Pollution, 209: 381–403.

18- Li Z., Ma Z., Jan van der Kuijp T., Yuan Z., and Huang L. 2014. A review of soil heavy metal pollution from mines in China: Pollution and health risk assessment. Science of the Total Environment, 468-469: 843 - 853.

19- Lim T. T., Tay J. H., and Teh C. I. 2002. Contaminant time effect on lead and cadmium fraction in a tropical coastal clay. Journal of Environmental Quality, 31: 806–812.

20- 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: 421–428.

21- Loska K., Wiechula D., and Korus I. 2004. Metal contamination of farming soils affected by industry. Environment International, 30: 159–165.

22- Lu A. X., Zhang S., and Shan X. Q. 2005. Time effect of the fractionation of heavy metals in soils. Geoderma, 125: 225–234.

23- Massas I., Ehaliotis C., Gerontidis S., and Sarris E. 2009. Elevated heavy metal concentrations in top soils of an Aegean island town (Greece): total and available forms, origin and distribution. Environmental Monitoring and Assessment, 151: 105–116.

24- Massas I., Ehaliotis C., Kalivas D., and Panagopoulou G. 2010. Concentrations and availability indicators of soil heavy metals; the case of children's playgrounds in the city of Athens (Greece). Water, Air, and Soil Pollution, 212(1–4): 51–63.

25- Massas I., Kalivas D., Ehaliotis C., and Gasparatos D. 2013. Total and available heavy metal concentrations in soils of the Thriassio plain (Greece) and assessment of soil pollution indexes. Environmental Monitoring Assessment, 185: 6751 - 6766.

26- Muller G. 1969. Index of geoaccumulation in sediments of Rhine River. GeoJournal, 2: 108–118.

27- Nelson D. W., and Sommers L. E. 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. In A. L. Page et al. (ed.) Methods of soil analysis Part 2. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA. Madison, WI.

28- Netherlands Ministry of Housing, Physical Planning and Environment (Netherlands MHPPE). 2000. Annexes circular on target values and intervention values for soil remediation. The Netherlands: MHPPE.

29- Srinivasa Gowd S., Ramakrishna M., and Govil P. K. 2010. Assessment of heavy metal contamination in soils at Jajmau (Kanpur) and Unnao industrial areas of the Ganga Plain, Uttar Pradesh, India. Journal of Hazardous Materials, 174: 113–121.

30- Stockman U., Minasny B., and McBratney A. B. 2014. How fast does soil grow? Geoderma, 216: 48-61.

31-US EPA. 2002. Supplemental guidance for developing soil screening levels for superfund sites. Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, D.C. Available at: http://www.epa.gov/superfund/health/conmedia/soil/index.htm, (visited 7 December 2014).

32- Wilcke W., Muller S., Kanchanakool N., and Zech W. 1998. Urban soil contamination in Bangkok: heavy metal and aluminum partitioning in topsoils. Geoderma, 86: 211– 228.

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