نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده
سابقه و هدف: اکسیداسیون زون های کانی سازی شده سولفیددار طی فرآیند هوازدگی در اثر واکنش های بیولوژیکی و شیمیایی تشدید شده و زهاب اسیدی (AMD) حاصله باعث آزادسازی و تحرک عناصر فلزی سمی و سنگین از سنگ مادر و تمرکز آن‌ها در محیط خاک یا آب می‌شود. روستای دوستبگلو در ناحیه کوهستانی واقع در شمالغرب مشگین شهر، زمین های زراعی مشرف بر زون های دگرسانی گسترده ای را شامل است. مطالعات میدانی گویای این واقعیت می باشد که متأسفانه و بطور ویژه بیماریهای پوستی، کبد و همچنین سرطان در ساکنین این منطقه شیوع دارد. اهمیت آگاهی از میزان غنی‌شدگی فلزات سنگین در منابع خاک و پتانسیل بالای منطقه دوست بگلو برای کشت محصولات زراعی و باغی و ارتباط مستقیم این مسأله با سلامت انسان لزوم انجام این پژوهش جهت ارزیابی میزان آلایندگی فلزات سنگین و شناسایی منابع احتمالی آن را آشکار می سازد.
مواد و روش ها: در این پژوهش غلظت کل و زیست دسترس‌پذیری عناصر سنگین As، Cd، Cu، Cr، Pb، Sb، Ni و Zn در 70 نمونه خاک سطحی توسط آنالیز ICP-MS مورد ارزیابی واقع شد. محاسبه میزان آلودگی نمونه های خاک با استفاده از شاخص های زمین‌زیست‌محیطی مختلفی شامل شاخص اصلاح شده‌ی درجه‌ی آلودگی، شاخص ریسک اکولوژیکی فلزات سنگین خاک، شاخص بار آلودگی و شاخص ترکیبی نمرو؛ رخداد آلودگی با اهمیت عناصر مذکور را بازگو می کند.
نتایج و بحث: نتایج بدست آمده از شاخص mCd، در بیشتر نمونه ها درجه آلودگی بالایی از عناصر Cu، Cr، Cd، Pb، Sb، Ni، Zn و As را نشان می دهد. مقادیر بالای شاخص ریسک اکولوژیکی (تا حدود 9/ 2076)، سطح خطر آلودگی جدی برخی نمونه ها را بازگو می کند. شاخص PLI در 10 نمونه مقادیر 1< PLI را داشت که بیانگر عدم آلودگی نمونه های مذکور می باشد ولی در بقیه نمونه ها، بارگذاری بالای آلودگی فلزات سنگین در خاک این منطقه دیده می شود. طبق شاخص نمرو، عناصر Cu، Pb، Sb و As و Cd در ردهی آلودگی زیاد قرار می گیرند. تحلیل آماری داده ها و محاسبات ضریب همبستگی ، آنالیز خوشه ای و آزمون PCA (چرخش واریمکس) گویای همبستگی مثبت و معنی دار بین عناصری چون Pb با کروم، آرسنیک و آنتیموان؛ Ni با کروم، کادمیوم و روی و همبستگی منفی آن با آرسنیک بوده و چنین ارزیابی می شود که عناصر مذکور منشأ مشابه و عمدتاً زمین زاد دارند.
نتیجه گیری: بر اساس نتایج شاخص های زمین زیست محیطی؛ هر 8 عنصر مورد مطالعه، پتانسیل ریسک اکولوژیکی بالا و رخداد آلودگی قابل توجه در رسوب آبراهه و افق های سطحی خاک زراعی منطقه دوست بگلو را نشان می دهند.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Environmental ecotoxicology of heavy metals contaminants in the Dostbagloo alteration area, Ardabil province
نویسندگان [English]
- Mahnaz Mohammadi 1
- Kamal Siahcheshm 1
- Saeed Mohammad Sorouraddin 2
1 Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]
Introduction: Oxidation of sulfide-mineralized zones during weathering, intensifies by the biological and chemical reactions and the released acidic mine drainage (AMD) mobilizes toxic and heavy elements from the parent rock and concentrates them in soil or water environment. The village of Doustbaglu is located in a mountainous area to the northwest of Meshgin-shahr city, has numerous farmlands overlooking the extensive alteration zones. Field studies indicate the fact that unfortunately, especially skin diseases, liver and cancer are prevalent in the area. The importance of knowledge of heavy metal enrichment in soil resources and the high potential of Doustbaglu area for the production of agricultural and horticultural crops and its direct relationship with human health reveals the necessity of conducting this study to evaluate heavy metal contamination and identify possible sources.
Material and methods: In this study, total concentration and bioavailability of heavy metals including: As, Cd, Cu, Cr, Pb, Sb, Ni and Zn in 70 surface soil samples were evaluated by ICP-MS analysis. Calculation of contamination rates of soil samples using different environmental indices including modified contamination index, soil heavy metals ecological risk index, pollution load index and Nemerow’s index indicates high contamination occurrence of these elements.
Results and discussion: The results of mCd index show high degree of contamination of Cu, Cr, Cd, Pb, Sb, Ni, Zn and As in most samples. High values of the ecological risk index (up to 2076/9), indicate the level of serious contamination risk of some samples. The PLI index in 10 samples showed PLI values
Conclusion: Based on the results of geo-environmental indices, all eight studied elements showed high
ecological risk potential and significant contamination occurrence in stream sediments and surface horizons of
the Doustbaglu district.
کلیدواژه‌ها [English]
- Heavy metals
- Pollution
- Geo-environmental indices
- Correlation coefficient
- Doustbaglu
2. Azimzadeh, B. and Khademi, H., 2013. Background concentration estimation for evaluation of some heavy metals pollution in surface soils of part of Mazandaran province. Journal of Water and Soil. 27(3), 559-548.
3. Chan, L.S., Ng, S.L., Davis, A.M., Yim, W.S. and Yeung, C.H., 2001. Magnetic properties and heavy-metal contents of contaminated sediments of Pennys Bay, Hong Kong. Marine Pollution Bulletin. 53, 542-569.
4. Cia, L., Xu, Z., Ren, M., Guo, Q., Hu, X., Hu, G., Wan, H. and Peng, P., 2012. Source identification of eight hazardous heavy metals in agricultural soils of Huizhou, Guangdong Province, China. Ecotoxicology and Environmental Safety. 78, 2-8.
5. Jalilzadeh, M. and Siahcheshm, K., 2016. Environmental pollutions of heavy metals in soil resources of Zakhur area: posed by geological processes. Environmental Sciences. 1(14), 69-80. (In Persian with English abstract).
Jiang, Y.F., Wang, X.T., Wu, M.H., Sheng, G.Y. and Fu, J.M., 2011. Contamination, source identification, and risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soil of Shanghai, China. Environmental Monitoring and
Assessment. 183, 139–150.
6. Kang, X., Song, J., Yuan, H., Duan, L., Li, X., Li, N., Liang, X. and Qu, B., 2017. Speciation of heavy metals in different grain sizes of Jiaozhou Bay sediments: bioavailibility, ecological rick assessment and source analysis on a centennial timescale. Ecotoxicology and Environmental Safety. 143, 296–306.
7. Kederman, P. and Osman, A.A., 2007. Effect or redox potential on heavy metal binding forms in polluted canal sediments in Delft (the Netherlands). Water Research. 41, 4251-4261.
8. Li, X. H.., Tang, Z.L., Chu, F.Y. and Yang, L.Y., 2011. Characteristics of distribution and chemical speciation of heavy metals in environmental mediums around Jinchang mining city, Northwest China. Environmental Earth Sciences. 64, 1667–1674.
9. Li, R.Z., Pan, C.R., Xu, J.J., Ding, G.Z. and Zou, Y., 2012. Application of potential ecological risk
assessment model based on Monte Carlo Simulation. Research of Environmental Sciences. 25, 1336–1343.
10. Likuku, A.S., Mmolawa, K.B. and Gaboutloeloe, G.K., 2013. Assessment of heavy metal enrichment and degree of contamination around the Copper- Nickel mine in the Selebi Phikwe Region, Eastern Botswana. Environmental and
Ecology Research. 1(2), 32-40.
11. Ogunbanjo, O., Onawumi, O., Gbadamosi, M., Ogonlana, A. and Anselm, O., 2016. Chemical
speciation of some heavy metals and health risk assessment in soil around two municipal dumpsites in Sagamu, Ogun State, Nigeria. Chemical Speciation and Bioavailability. 28(1-4), 142-151.
12. Sistani, N., Moeineddini, M., Talashi, M.P., Khorasani, N., Hamidian, A.H. and Azimi Yancheshma, R., 2017. Source of heavy metal contamination in soils adjacent to Kerman steel industries. Natural Environment, (Iran’s Natural
Resources). 3, 627-641. (In Persian with English abstract).
14. Smith, K.S., 2007. Strategies to predict metal mobility in surficial mining environments. Reviews in Engineering Geology. 17, 25-45.
15. Solomon, A., Rasheed, K. and Olanipekun, E., 2016. Spatial distribution and speciation of heavy metal in sediment of river Ilaje, Nigeria. International Research Journal of Pure and Applied Chemistry. 10(2), 1-10.
16. Thomilson, D.C., Wilson, D.J., Harris, C.R. and Jeffrey, D.W., 1980. Problem in heavy metals in estuaries and the formation of pollution index. Helgoländer Meeresuntersuchungen. 33 (1–4), 566–575.
17. Yousefi, S., Doulati Ardejani, F., Ziaii, M., Abedi, A. and Esmaeil Zadeh, E., 2014. Investigating the origin and geochemical behaviour of toxic elements within the waste dumps using statistical analyses: a case study at waste dumps of
18. Sarcheshmeh Copper Mine, SE of Iran. Environmental Earth Sciences. 73, 1555-1572.
Zarasvandi, A. and Heydari, M., 2011. Disciplines on Medical Geology. Shahid Chamran University Press, Ahwaz, Iran. (In Persian.)
)