بررسی زیست‌محیطی پراکنش آلودگی فلزات سنگین در خاک‌های منطقه ششتمد (شمال‌شرق ایران)

آب و خاک

مقاله 15، دوره 34، شماره 3 - شماره پیاپی 71، مرداد 1399، صفحه 721-735   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v34i3.85308

نویسندگان

صدیقه صلواتی نیک؛ سعید سعادت^* ؛ محسن علامه

دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد

چکیده

منطقه مورد مطالعه در بخش غربی استان خراسان رضوی قرار دارد و دربرگیرنده شهر ششتمد و دهستان­های آن است. تنوعی از واحدهای سنگی رسوبی و آذرین که عمدتاَ منسوب به کرتاسه و یا جوان­تر می­باشد، در این منطقه رخنمون دارند. وجود رخساره­های سنگی مختلف همراه با فعالیت­های معدن­کاری، صنعتی و کشاورزی می­توانند زمینه­های لازم برای آلودگی خاک به عناصر سنگین را فراهم نمایند. در این مقاله با توجه اهمیت سلامت خاک از دیدگاه زیست­محیطی، حضور و پراکنش این عناصر در رسوبات منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این بررسی تعیین میزان و نحوه توزیع فلزات سنگین بر اساس نقشه‌های پهنه‌بندی عناصر و همبستگی بین آنها در محیط خاک بود. برای دستیابی به این هدف، نتایج تجزیه شیمیایی 1248 نمونه خاک و رسوب آبراهه­ای با استفاده از روش­های آماری چند متغیره و شاخص­های فاکتور غنی­شدگی (EF)، زمین­انباشتگی (Igeo)، ضریب آلودگی (CF) و شاخص آلودگی (PI) مورد بررسی و تفسیر قرار گرفت. بر اساس ارزیابی­های صورت گرفته، کبالت با نیکل و کروم همبستگی خوب و مثبت نشان می­دهد که حاکی از منشاء مشترک و احتمالاً مرتبط با واحدهای سنگی مافیک است. عناصر سرب و روی نیز با یکدیگر و همچنین با کبالت و وانادیوم همبستگی مثبت نشان می­دهند، درحالی­که آرسنیک همبستگی منفی با اکثر این عناصر نشان می­دهد که حاکی از منشاء جداگانه برای این عنصر در مقایسه با سرب و روی، مس، نیکل و کبالت است. بر اساس شاخص آلودگی، آرسنیک در جنوب و بخش­هایی از غرب منطقه دارای آلودگی بالایی بوده و در بقیه مناطق فاقد آلودگی است و یا آلودگی پایینی نشان می­دهد. بر اساس ضریب آلودگی، بخش­های مرکزی و جنوب غرب منطقه دارای آلودگی متوسط کروم است. بررسی­های انجام شده حاکی از خطر حضور آرسنیک بالا در رسوبات رودخانه­ای بخصوص در بخش­های جنوبی منطقه است. عناصر مس، وانادیوم، آنتیموان، سرب، روی و کبالت فاقد آلودگی قابل توجه بوده و بعید است با غلظت فعلی مشکلات زیست­محیطی خاصی را ایجاد نمایند. نتایج حاصل از مطالعات این پژوهش حاکی از آن است که آلودگی­های فلزات سنگین در منطقه زمین­زاد و عمدتاً ناشی از سازندهای زمین­شناسی است و آلودگی­های انسان­زاد، باستثنای فعالیت­های معدن­کاری در رابطه با عنصر مس، در دیگر موارد نقش موثری نداشته­اند.

کلیدواژه‌ها

شمال شرق ایران؛ فاکتور آلودگی؛ فلزات سنگین؛ محیط زیست؛ ضریب غنی‌شدگی

مراجع

1- Abrahim G. 2005. Holocene sediments of Tamaki Estuary: Characterization and impact of recent human activity on an urban estuary in Auckland, New Zealand. Doctoral dissertation, ResearchSpace @ Auckland.

2- Abrahim G.M.S., and Parker R.J. 2008. Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand. Environmental Monitoring and Assessment 136 (1-3):227-238.

3- Adamo P., Arienzo M., Imperato M., Naimo D., Nardi G., and Stanzione D. 2005. Distribution and partition of heavy metals in surface and sub-surface sediments of Naples city port. Chemosphere 61(6): 800-809.

4- Adomako D., Nyarko B.J.B., Dampare S.B., Serfor-Armah Y., Osae S., Fianko J.R., and Akaho E.H.K. 2008. Determination of toxic elements in waters and sediments from River Subin in the Ashanti Region of Ghana. Environmental Monitoring and Assessment 141(1-3): 165-175.

5- Aghanabati S.A. 2004. Geology of Iran. Geological Survey of Iran. (In Persian)

6- Azimzadeh B., and Khademi H. 2013. Estimation of background concentration of selected heavy metals for pollution assessment of surface soils of Mazandaran Province, Iran. Journal of Water and Soil 27(3): 548-559. (In Persian with English abstract)

7- Banaei M.H. 2002. Soil Resource Map of Iran. Iran Soil and Water Research Institute, Tehran.

8- Barbieri M., Nigro A., and Sappa G. 2015. Soil contamination evaluation by Enrichment Factor (EF) and Geoaccumulation Index (Igeo). Senses and Sciences 2(3): 94-97.

9- Barzin M., Kheirabadi H., and Afyuni M. 2015. An investigation into pollution of selected heavy metals of surface soils in Hamadan Province using pollution index. Journal of Water and Soil Science 19(72): 69-80. (In Persian with English abstract)

10- Bhuiyan M.A., Parvez L., Islam M.A., Dampare S.B., and Suzuki S. 2010. Heavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of Bangladesh. Journal of Hazardous Materials 173(1-3): 384-392.

11- Daniel B., and Edward A.K. 1995. Environmental Science, Earth as a Living Planet.

12- Forstner U. 2004. Sediments dynamics and pollutant mobility in rivers: An interdisciplinary approach. Lakes and reservoirs: Research and Management 9(1): 25-40.

13- Gonzales-Macias C., Schifter I., Liuch-Cota D., Endez-Rodriguez L., and Hernandez-Vasquez S. 2006. Distribution, enrichment and accumulation of heavy metals in coastal sediments of Salina Cruz Bay, Mexico. Environmental Monitoring and Assessment 118(1-3): 211-230.

14- Guo K., Liu Y.F., Zeng C., Chen Y.Y. and Wei X.J. 2014. Global research on soil contamination from 1999 to 2012: A bibliometric analysis. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B Soil & Plant Science 64(5): 377-391.

15- Guo Y., Huang C., Pang J., Zha X., Li X., and Zhang Y. 2014. Concentration of heavy metals in the modern flood slackwater deposits along the upper Hanjiang River valley, China. Catena 116: 123-31.

16- Hakanson L. 1980. An ecological risk index for aquatic. Pollution control: A sedimentological approach. Water Research 14: 975–1001.

17- Huisman D.J., Vermeulen F.J.H., Baker J., Veldkamp A., Kroonenberg S.B., and KlaverG.T. 1997. A geological interpretation of heavy metal concentrations in soils and sediments in the southern Netherlands. Journal of Geochemical Exploration 59(3): 163-174.

18- Jafarian M., Jalali M., Mohammadi O., and Nozari A. 2000. Geological map of Sheshtamad, 1:100000 scale. Tehran: Geological Survey of Iran.

19- Kabata-Pendias A., and Mukherjee A.B. 2007. Trace Elements from Soil to Human, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.

20- Kesler S.E., Simon A.C., and Simon A.F. 2015. Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University Press.

21- Kowalska J.B., Mazurek R., Gasiorek M., and Zaleski T. 2018. Pollution indices as useful tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination–A review. Environmental Geochemistry and Health 40(6): 2395–2420.

22- Luoping Z., Huan F., Tong O., Ronguan L., and Weiqi C. 2007. Heavy metal contamination in western Xiamen Bay sediments and its vicinity, China. Marine Pollution Bulletin 54: 974-982.

23- Mazhari A. 2017. The investigation of surface soil geochemistry and mineralogical role in the heavy metal bioavailability of Sabzevar area. Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy 25(2): 279-294. (In Persian with English abstract)

24- McLaughlin M.J., Parker D.R., and Clarke J.M. 1999. Metals and micronutrients–food safety issues. Field Crops Research 60(1-2): 143-163.

25- Mousavi E., Soffianian A., Mirghafari N., and Khodakarami L. 2012. Investigation of spatial distribution of heavy metals in Surface soil of Hamadan province. Iranian Journal of Soil Research (Formerly Soil and Water Sciences) 25(4): 323-336.

26- Muller G. 1979. Heavy metals in the sediments of the Rhine. Review 79(24):133-149.

27- Naeimi Marandi S., Ayoubi S., and Azimzadeh B. 2013. Use of multivariate statistics and geostatistics to differentiate the lithologic and anthropogenic sources of some heavy metals in Zobahan industrial district, Isfahan province. Journal of Water and Soil 27(3): 560-596. (In Persian with English abstract)

28- Schiff K.C., and Weisberg S.B. 1999. Iron as a reference element for determining trace metal enrichment in Southern California coastal shelf sediments. Marine Environmental Research 48(2): 161-76.

29- Taheri M., Esmaeili Aftabdari M., Khoshzaman T., Tokasi M., and Abbasi M. 2015. Total and available heavy metal concentrations and assessment of soil pollution indices in selected soils of Zanjan. Journal of Water and Soil 29(5): 1297-1308. (In Persian with English abstract)

30- Turekian K.K., and Wedepohl K.H. 1961. Distribution of the elements in some major units of the earth's crust. Geological Society of America Bulletin 72(2): 175-92.

31- Weissmannova H.D., and Pavlovský J. 2017. Indices of soil contamination by heavy metals – methodology of calculation for pollution assessment (minireview). Environment Monitoring Assessment 189(616): 1-25.

32- World Health Organization (WHO), 2017. Arsenic in Drinking-water. Guidelines for Drinking-water Quality, 11 p.

33- World Health Organization (WHO), 2019. Chromium in Drinking-water. Guidelines for Drinking-water Quality, 21 p.

34- Zhang W., Feng H., Chang J., Qu J., Xie H., and Yu L. 2009. Heavy metal contamination in surface sediments of Yangtze River intertidal zone: an assessment from different indexes. Environmental Pollution 157(5): 1533-1543.