تأثیر کاربری اراضی مختلف بر غلظت و الگوهای شیمیایی برخی عناصر سنگین در اراضی مرکزی استان زنجان

آب و خاک

مقاله 7، دوره 30، شماره 5 - شماره پیاپی 49، پاییز 1395، صفحه 1489-1501  

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.27751

نویسندگان

علی افشاری ؛ حسین خادمی؛ شمس اله ایوبی

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

مطالعه حاضر با هدف بدست آوردن اطلاعاتی در مورد غلظت و الگوی شیمیایی برخی عناصر سنگین در خاک های اطراف زنجان تحت تأثیر کاربری های اراضی مختلف انجام گرفت. برای این منظور تعداد 241 نمونه خاک سطحی (عمق 10-0 سانتی متر) برداشت گردید که سهم کاربری-های اراضی کشاورزی، مرتع و شهری به ترتیب 137، 77 و 27 نمونه بود. غلظت کل (241=N)، قابل جذب (75=N) و عصاره گیری متوالی (75=N) به ترتیب با روش اسید نیتریک 5 نرمال، DTPA و تسیر انجام شده و با استفاده از دستگاه جذب اتمی قرائت گردید. نتایج نشان داد که غلظت کل سرب، روی، مس و کادمیم در کاربری شهری بالاتر می باشد (به ترتیب میانگین 1/220، 1/399، 9/75 و 47/2 میلی گرم برکیلوگرم). در کاربری شهری میانگین (هندسی) مقادیر قابل جذب عناصر نیز بالاتر از سایر کاربری های اراضی بود و برای روی، سرب، نیکل، مس و کبالت به ترتیب 09/27، 24/27، 11/1، 24/4 و 41/0 میلی گرم برکیلوگرم بدست آمد. کاربری اراضی مختلف تأثیر آشکاری بر توزیع فرم های شیمیایی عناصر گذاشته است. در تمام نمونه های خاک بیشترین درصد کبالت، نیکل و مس در جزء باقیمانده و کمترین مقدار برای کبالت جزء متصل به مواد آلی و برای نیکل و مس جزء تبادلی بود. جزءبندی روی و سرب در کاربری کشاورزی و مرتع تقریباً یکسان است و جزء باقیمانده بیشترین سهم را دارد. در کاربری شهری جزء متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، جزء غالب بوده و برای روی و سرب به ترتیب 8/40 درصد و 8/30 درصد مشاهده گردید. جزء باقیمانده در این دو فلز در رتبه دوم قرار داشت.

کلیدواژه‌ها

آلودگی خاک؛ عصاره‌گیری متوالی؛ نوع استفاده از زمین؛ غلظت قابل جذب

مراجع

1- Abollino O., Aceto M., Malandrino M., Mentasti E., Sarzanini C. and Petrella F. 2002. Heavy metals in agricultural soils from Piedmont, Italy. Distribution, speciation and chemometric data treatment. Chemosphere, 49: 545-557.

2- Achiba W.B., Gabteni N., Lakhdar A., Laing G.D., Verloo M., Jedidi N. and Gallali T. 2009. Effects of 5-year application of municipal solid waste compost on the distribution and mobility of heavy metals in a Tunisian calcareous soil. Agriculture, Ecosystems and Environment, 130: 156-163.

3- Acosta J.A., Faz A., Martinez-Martinez S. and Arocena J.M. 2011. Enrichment of metals in soils subjected to different land uses in a typical Mediterranean environment (Murcia City, southeast Spain). Applied Geochemistry, 26: 405-414.

4- Aelion C.M., Davisa H.T., McDermottb S. and Lawson A.B. 2009. Soil metal concentrations and toxicity: associations with distances to industrial facilities and implications for human health. Science of the Total Environment, 407: 2216-2223.

5- Batjargal T., Otgonjargal E., Baek K. and Yang J.S. 2010. Assessment of metals contamination of soils in Ulaanbaatar, Mongolia. Journal of Hazardous Materials, 184: 872-876.

6- Burt, R. (Ed.). 2004. Soil Survey Laboratory Methods Manual, Soil Survey Investigations, Report No. 42, Version 4.0, USDA, Natural Resources Conservation Service, Lincoln, NE, USA.

7- Chopin E.I.B. and Alloway B.J. 2007. Trace element partitioning and soil particle characterization around mining and smelting areas at Tharsis, Riotinta and Huelva, SW Spain. Science of the Total Environment, 373: 488-500.

8- Cuong D.T. and Obbard N. 2006. Metal speciation in coastal marine sediments from Singapore using a modified BCR-sequential extraction procedure. Applied Geochemistry, 21: 1335-1346.

9- Delgado J., Barba-Brioso C., Nieto J.M. and Boski T. 2011. Speciation and ecological risk of toxic elements in estuarine sediments affected by multiple anthropogenic contributions (Guadiana saltmarshes, SW Iberian Peninsula): I. Surficial sediments. Science of the Total Environment, 409: 3666-3679.

10- De Miguel E., De Grado J.J., Llamas J.F., Dorado A.M. and Mazadiego L.F. 1998. The overlooked contribution of compost application of the trace element load in the urban soil of Madrid (Spain). Science of the Total Environment, 215: 113-122.

11- Favas P.J.C., Pratas J., Gomes M.E.P. and Cala V. 2011. Selective chemical extraction of heavy metals in tailing and soils contaminated by mining activity: Environmental implications. Journal of Geochemical Exploration, 111: 160-171.

12- Han F.X., Kingery W.L., Hargreaves J.E. and Walker T.W. 2007. Effects of land uses on solid-phase distribution of micronutrients in selected vertisosls of the Mississippi River Delta. Geoderma, 142: 96-103.

13- Hanson P.J. Evans D.W., Colby D.R. and Zdanowicz V.S. 1993. Assessment of elemental contamination in estuarine and coastal environments based on geochemical and statistical modeling of sediments. Marine Environmental Research, 36: 237-266.

14- Illera V., Walker I., Souza P. and Cala V. 2000. Short-term effects of biosolid and municipal solid waste application on heavy metals distribution in a degraded soil under a semi-arid environment. Science of the Total Environment, 255: 29-44.

15- Imperato M., Adamo P., Naimo D., Arienzo M., Stanzione D. and Violante P. 2003. Spacial distribution of heavy metals in urban soils of Naples City (Italy). Environmental Pollution, 124: 247-256.

16- Jalali M. and Khanlari Z.V. 2008. Effect of aging process on the fractionation of heavy metals in some calcareous soils of Iran. Geoderma, 143: 26-40.

17- Kabala C. and Singh B.R. 2001. Fractionation and mobility of copper, lead and zinc in soil profiles in the vicinity of a copper smelter. Journal of Environmental Quality, 30: 485-492.

18- Li Z. and Shuman L.M. 1995. Redistribution of forms of zinc, cadmium, and nickel in soils treated with EDTA. Science of the Total Environment, 191: 95-107.

19- Lindsay W.L. and Norvell W.A. 1978. Development of DTPA test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Science Society of American Journal, 42: 421-428.

20- Lu Y., Gong Z., Zhang G. and Burghardt W. 2003. Concentration and chemical speciations of Cu, Zn, Pb and Cr of urban soils in Nanjing, China. Geoderma, 115: 101-111.

21- Luo X.S., Yu S. and Li X.D. 2012. The mobility, bioavailability, and human bioaccessibility of trace metals in urban soils of Hong Kong. Applied Geochemistry, 27: 995-1004.

22- Lucho-Constantino C.A., Prieto-Garcia F., Del Razo L.M., Rodriguez-Vazquez R. and Poggi-Varaldo H.M. 2005. Chemical fractionation of boron and heavy metals in soils irrigated with wastewater in central Mexico. Agriculture, Ecosystems and Environment, 108: 57-71.

23- Manta D.S., Angelone M., Bellanca A., Neri R. and Sprovieri M. 2002. Heavy metals in urban soils: a case study from the city of Palermo (Sicily), Italy. Science of the Total Environment, 300: 229-243.

24- Mermut A.R., Jain J.C., Kerrich R., Kozak L. and Jana S. 1996. Trace element concentrations of selected soils and fertilizers in Saskatchewan, Canada. Journal of Environmental Quality, 25: 845-853.

25- Morillo J., Usero I. and Gracia I. 2004. Heavy metal distribution in marine sediments from the southwest coast of Spain. Chemosphere, 55: 431-442.

26- Nael M., Khademi H., Jalalian A., Schulin R., Kalbasi M. and Sotohian F. 2009. Effect of geo-pedological conditions on the distribution and chemical speciation of selected trace elements in forest soils of western Alborz, Iran. Geoderma, 152: 157-170.

27- Naji A., Ismail A. and Ismail A.R. 2010. Chemical speciation and contamination assessment of Zn and Cd by sequential extraction in surface sediment of Klang River, Malaysia. Microchemical Journal, 95: 285-292.

28- Nannoni F., Protano G. and Riccobono F. 2011. Fractionation and geochemical mobility of heavy elements in soils of a mining area in northern Kosovo. Geoderma, 161: 63-73.

29- Norrstrom A.C. and Jacks G. 1998. Concentration and fractionation of heavy metals in roadside soils receiving de-icing salts. Science of the Total Environment, 218: 161-174.

30- Palumbo B., Angelone M., Bellanca A., Dazzi C., Hauser S., Neri R. and Wilson S. 2000. Influence of inheritance and pedogenesis on heavy metal distribution in soils of Sicily, Italy. Geoderma, 95: 247-266.

31- Sposito, G., Laud, L.J., Chang, A.C., 1982. Trace metal chemistry in aird-zone field soils amended with sewage sludge: I .Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd and Pb in solid phases. Soil Science Society of American Journal, 46, 260-264.

32- Stalikas C.D., Pilidis G.A. and Tzouwara-Karayanni. 1999. Use of a sequential extraction scheme with data normalization to assess the metal distribution in agricultural soils irrigated by lake water. Science of the Total Environment, 236: 7-18.

33- Tessier A., Campbell P.G.C. and Bisson M. 1979. Sequential extraction procedures for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry, 51: 844-851.

34- Wong C.S.C. and Li X.D. 2004. Pb contamination and isotopic composition of urban soils in Hong Kong. Science of the Total Environment, 319: 185-195.

35- Wu L., Tan C., Liu L., Zhu P., Peng C., Luo Y. and Christie P. 2012. Cadmium bioavailability in surface soils receiving long-term applications of inorganic fertilizers and pig manure. Geoderma, 173-174: 224-230.

36- Yu G.B., Liu Y., Yu S., Wu S.C., leung A.O.W., Luo X.S., Xu B., Li H.B. and Wong M.H. 2011. Inconsistency and comprehensiveness of risk assessments for heavy metals in urban surface sediments. Chemosphere, 85: 1080-1087.