مطالعه و بررسی عناصر سنگین موجود در خاک شهرستان های زابل و بیرجند

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی طبیعت، دانشکدة منایع طبیعی، مجتمع آموزش عالی سراوان، سراوان، ایران

چکیده

خاک به عنوان عنصر اساسی در اکوسیستم‌های زنده جهت حفظ حیات در کره زمین ضروری است. یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست‌محیطی امروزه، آلودگی خاک است که به خصوص در کشورهای در حال توسعه بسیار مشهود است. این مشکل همواره یکی از نقاط توجه مسئولین شهری و زیست‌محیطی بوده است هدف از این تحقیق بررسی عناصر سنگین موجود در خاک شهرستان‌های زابل و بیرجند می‌باشد. به منظور بررسی میزان غلظت فلزات سنگین و نیز وضعیت آلودگی خاک در مناطق مورد مطالعه، از نمونه‌برداری خاک به روش شبکه‌ای منظم استفاده شد تعداد 90 نمونه خاک از دو شهرستان و با نمونه‌برداری ار خاک سطحی (25-0 سانتی‌متر) برداشت شد. پس از عملیات نمونه‌برداری، نمونه‌ها به آزمایشگاه انتقال یافت و پس از هوا خشک شدن، از الک 2 میلی‌متری عبور داده شد. سپس نمونه‌ها توسط دستگاه ICP-OES در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه سیستان و بلوچستان آنالیز شدند. نتایج حاصل از بررسی همبستگی فلزات سنگین شهر بیرجند توسط ضریب پیرسون در نرم‌افزار R نشان داد مس، روی و آرسنیک بیشترین همبستگی منفی را با دیگر فلزات سنگین دارند اما سایر فلزات سنگین رابطه مثبت با یکدیگر داشتند. نتایج ماتریس همبستگی پیرسون برای غلظت فلزات سنگین موجود در خاک شهر زابل نیز نشان داد که بین بیشتر عناصر همبستگی منفی وجود دارد، در سایر موارد همگی دارای رابطه همبستگی مثبت می‌باشند. شاخص زمین‌انباشتگی نشان داد منشأ آلودگی شهر بیرجند با عنصر کروم و سرب بیشتر از منابع انسانی است. همچنین منشأ سایر عناصر که در محدوده غیر آلوده قرار داشتند را می‌توان از پوسته زمین دانست. از طرفی در شهر زابل شاخص زمین انباشتگی نشان از آلوده بودن خاک منطقه به نیکل است. لذا می‌توان نتیجه گرفت که این دو شهر در الگوی آلودگی فلزات سنگین متفاوت هستند و منشأ آن به عوامل محلی مانند فعالیت‌های صنعتی، ترافیک و مصرف سوخت باز می‌گردد. این مطالعه به طور کلی نیازمند اقدامات بیشتر در جهت کنترل و کاهش آلودگی فلزات سنگین در هر دو شهر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع
احمدی، زهره، دوستان، رضا، و مفیدی، عباس (1394). تحلیل همدیدی گردوغبار نیمه گرم سال در استان خراسان جنوبی. جغرافیای طبیعی، 8، 41-61. dor: 20.1001.1.20085656.1394.8.29.3.4
جمشیدی، امین، ساریخانی، رامین، کرمی، گلناز، قاسمی دهنوی، آرتیمس (1399). بررسی آلودگی فلزات سنگین و منشاء آن­ها در شرق شهرستان ازنا، استان لرستان. یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، 14، 29-44. doi:  10.22084/nfag.2020.21037.1403
آسود، سیدرضا، اسماعیلی ساری، عباس. و بهرامی‌فر، نادر (1399). مقایسه و ارزیابی ریسک سلامت عناصر منتخب در گردوغبار داخل و خارج منازل در اهواز، زابل و منطقه پارس جنوبی. رساله دکتری، دانشگاه تربیت مدرس. 94 ص.
حق‌پرست، محجوب، ترشیزیان، حبیب‌الله، و دبیری، رحیم (1398). ارزیابی میزان غلظت فلزات سنگین و میزان آلودگی در رسوبات منطقه افیولیتی آلمه جوق. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 21(4)، 91-105. doi: 10.22034/jest.1970.14653
صفاری، مهرنوش، جعفریان، عبدالرضا، گنجویان، محمدعلی، و اسماعیلی، جواد (1400). بررسی شدت آلودگی عناصر سنگین در خاک‌های سطحی (منطقه مورد مطالعه: شهرستان شهرکرد). کواترنری ایران، 7(3)، 1006-1023. dor: 20.1001.1.24237108.1400.7.2.9.7
عبداللهی، س.، عظیم­زاده، ح. ر.، اختصاصی، م. ر، و مصلح­آرانی، ا.. (1400). بررسی تغییرات کمی، سنجه­های آلودگی و توزیع غلظت فلزهای سنگین Pb و Cd در غبار ریزشی (مطالعه موردی: شهر زاهدان). علوم محیطی. 19(1)، 1-18. doi: 10.29252/envs.29142
فریدمجتهدی، نیما، نگاه، سمانه، عزیزی، قاسم، و خوش اخلاق، فرامرز (1399). واکاوی الگوی بادهای غالب فصل گرم در دشت‌های ایران مرکزی. هواشناسی و علوم جو. 3(1)، 45-62. doi: 10.22034/JMAS.2020.130881
قاسم‌زاده، آرزو، کریمی، علیرضا، ضیایی، عاطفه، و فتوت، امیر (1400). ارزیابی آلودگی و منشأ برخی عناصر سنگین در خاک‌های کشاورزی جنوب سبزوار, شمال شرق ایران. مدیریت خاک و تولید پایدار، 11(1)، 1-26. doi: 10.22069/EJSMS.2021.17932.1943
ولی‌پور، محمدابراهیم (1401). بررسی آلودگی فلزات سنگین و منشأ آن‌ها در خاک منطقه جعفرآباد (جنوب غرب کاشمر). استان خراسان رضوی. یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، 16(32)، 125-138. doi: 10.22084/nfag.2021.24975.1484
 
 
References
Abdollahi, S., Azimzadeh, H., Ekhtesasi, M. & Mosleh-Arani, A. (2021). Evaluation of quantitative changes, pollution indexes and distribution of heavy metals Pb and Cd in the dust falling (case study: Zahedan city). Environmental Sciences, 19(1), 1-18. [In Persian]
Abrahim, G. M. S. & Parker, R. J. (2008). Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree contamination in marine sediments from Tamaki. Estuary, Auckland, New Zealand. Environmental Monitoring and Assessment, 136, 227- 238. doi: 10.1007/s10661-007-9678-2
Adomako, D., Nyarko, B. J. B., Dampare, S. B., Serfor Armah, Y., Osae, S., Fianko, J. R., & Akaho, E. H. (2008). Determination of toxic elements in waters and sediments from River Subin in the Ashanti Region of Ghana. Environmental Monitoring and Assessment, 141, 165- 175. doi: 10.1007/s10661-007-9885-x
Ahmadi, Z., Dostan, R., &  Mofidi, A. (2015). Synoptic analysis of semi-warm year dust in South Khorasan Province. Natural Geography, 8(29), 41-61. [In Persian]
Ali, H., Khan, E., & Sajad, M.A. (2013). Phytoremediation of heavy metals-concepts and applications. Chemosphere, 91(7), 869-81. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.01.075
Asvad, S.R., Esmaili-Sari, A., Bahramifar, N., Behrooz, R.D., Paschalidou, A.K., & Kaskaoutis, D.G. (2023). Heavy metals contamination status and health risk assessment of indoor and outdoor dust in Ahvaz and Zabol cities, Iran. Atmospheric Pollution Research, 14(4), 101727. [In Persian]
Asvad, S. R., Esmaili Sari, A., & Bahramifar, N. (2020). Comparison and health risk assessment of selected elements in indoor and outdoor dust in Ahvaz, Zabol and South Pars region. PhD Thesis, Tarbiat Modares University. 94 p. [In Persian]
Behrooz, R.D., Esmaili-Sari, A., Bahramifar, N., Kaskaoutis, D.G., Saeb, K., & Rajaei, F. (2017). Trace-element concentrations and water-soluble ions in size-segregated dust-borne and soil samples in Sistan, southeast Iran. Aeolian Research, 25, 87-105
Blaster, P., Zimmermann, S., Luster, J., & Shotyk, W. (2000). Critical examination of trace element enrichments and depletions in soils: As, Cr, Cu, Ni, Pb, & Zn in Swiss forest soils. Science of the Total Environment, 249, 257-280. doi: 10.1016/s0048-9697(99)00522-7
Caillaud, J., Proust, D., Philippe, S., Fontaine, C., & Fialin, M. (2009). Trace metal distribution from a serpentinite weathering at the scales of the weathering profile and its related weathering microsystems and clay minerals. Geoderma, 149. 199-208.
Cao, J.J., Chow, J.C., Watson, J.G., Wu, F., Han, Y.M., Jin, Z.D., Shen, Z.X., & An, Z.S., 2008. Size-differentiated source profiles for fugitive dust in the Chinese Loess Plateau. Atmospheric Environment, 42(10), pp. 2261-2275.
Chen, C.W., Kao, C.M., Chen, C.F., & Dong, C.D., (2007). Distribution and accumulation of heavy metals in the sediments of Kaohsiung Harbor, Taiwan. Chemosphere, 66(8), 1431-1440. doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.09.030
Chen, T.B., Zheng, Y.M., Lei, M., Huang, Z.C.h., Wu, H.T., Chen, H., Fan, K.K., Yu, K., Wu, X., & Tian, Q.Z. (2005). Assessment of heavy metal pollution in surface soils of urban parks in Beijing, China. Chemosphere. 60: 542-551. doi: 10.1016/j.chemosphere.2004.12.072
Congeevaram, S., Dhanarani, S., Park, J., Dexilin, M., & Thamaraiselvi, K. (2007). Biosorption of chromium and nickel by heavy metal resistant fungal and bacterial isolates. Hazard Materials, 146(1), 270-7. doi: 10.1016/j.jhazmat.2006.12.017
Dao, L., Morrison, L., Zhang, H., & Zhang, C. (2014). Influences of traffic on Pb, Cu and Zn concentrations in roadside soils of an urban park in Dublin, Ireland. Environmental Geochemistry and Health, 36, 333-343. doi: 10.1007/s10653-013-9553-8
Dogra, N., Sharma, M., Sharma, A., Keshavarzi, A., Minakshi Bhardwaj, R., Thukral., A.K. & Kumar, V. (2020). Pollution assessment and spatial distribution of roadside agricultural soils: a case study from India. Environmental Health Research. 30, 146-159. doi: 10.1080/09603123.2019.1578865
Doležalová Weissmannová, H., Mihočová, S., Chovanec, P., & Pavlovský, J. (2019). Potential ecological risk and human health risk assessment of heavy metal pollution in industrial affected soils by coal mining and metallurgy in Ostrava, Czech Republic. International Journal of Environmental research and Public Health, 16(22), 4495. doi: 10.3390/ijerph16224495
Ebrahimi, A., Ahmadizadeh, S.R., & Rashki, A.R. 2020. Variation of PM10 and its relationship with Dust and Climate in Birjand, Iran. Desert, 27(1), pp.97-114. [In Persian]
Farid Mojtahedi, N., Negah, S., Azizi, Q., & KhoshaKahlaq, F. (2020). Analyzing the pattern of prevailing winds in the warm season in the plains of central Iran. Journal of Meteorology and Atmospheric Sciences, 3(1), 45-62. [In Persian]
Fazel Valipour, M. E. (2022). Investigating heavy metal contamination and their origin in the soil of Jafarabad region (southwest of Kashmir). Razavi Khorasan province. New findings of applied geology, 16(32), 125-138. [In Persian]
Fei, X., Lou, Z., Xiao, R., Lv, X., & Christakos, G., 2023. Contamination and health risk assessment of heavy metal pollution in soils developed from different soil parent materials. Exposure and Health, 15(2), pp.395-408.
Ghanavati, N., Nazarpour, A., & De Vivo, B. (2019). Ecological and human health risk assessment of toxic metals in street dusts and surface soils in Ahvaz, Iran. Environmental Geochemistry and Health, 41(2), 875-891. [In Persian]
Ghemari, C., Waterlot, C., Ayari, A., Leclercq, J., Douay, F., & Nasri-Ammar K. (2017). Assessment of heavy metals in soil and terrestrial isopod Porcellio laevis in Tunisian industrialized areas. Environmental Earth Sciences, 76(17), 623.
Hakanson, L. (1980). An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach. Water Research, 14(8),  975-1001
Han, W., Gao, G., Geng, J., Li, Y., & Wang, Y. (2018). Ecological and health risks assessment and spatial distribution of residual heavy metals in the soil of an e-waste circular economy park in Tianjin, China. Chemosphere, 197, 325-35. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.01.043
Hans, W. P. (2006). Assessing and managing nutrient-enhanced eutrophication in estuarine and coastal waters: Interactive effects of human and climatic perturbations. Ecological Engineering, 26, 40-5.
Haqparast, M., Tarshizian, H., & Dabiri, R. (2019). Evaluation of the concentration of heavy metals and the level of pollution in the sediments of the Alame Jouk ophiolitic region. Journal of Environmental Science and Technology, 21(4), 91-105. [In Persian]
Heydari Nasab, M., Karam, A., Negaresh, H., & Pahlavanravi, A. (2019). Morphometric Analysis of Sand Dunes and the Speed of Their Displacement in Sistan Plain. The Journal of Geographical Research on Desert Areas, 7(1), 149-164. [In Persian]
Hu, W.Y., Zhang, Y., Huang, B., & Teng, Y. (2017). Soil environmental quality in greenhouse vegetable production systems in eastern China: current status and management strategies. Chemosphere, 170, 183-195. doi: 10.1016/j.chemosphere.2016.12.047
Huang, Y., Li, T.Q., Wu, C.X., He, Z.L., Japenga, J., Deng, M., & Yang, X. (2015). An integrated approach to assess heavy metal source apportionment in peri-urban agricultural soils. Journal of Hazardous Materials, 299, 540-549. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.07.041
Jaishankar, M., Tseten, T., Anbalagan, N., Mathew, B. B., & Beeregowda, K. N. (2014) Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdisciplinary Toxicology, 7(2), 60-72. DOI: 10.2478/intox-2014-0009
Jamshidi, A., Sarikhani, R., Karami, G., & Ghasemi Dehnavi, A. (2020). Investigation of heavy metal pollution and their origin in the east of Azna city, Lorestan province. New Findings in Applied Geology, 14(28), 29-44. [In Persian]
Jiang, Y., Shi, L., Guang, A.L., Mu, Z., Zhan, H., & Wu, Y. (2018). Contamination levels and human health risk assessment of toxic heavy metals in street dust in an industrial city in Northwest China. Environmental Geochemistry and Health, 40(5), 2007-2020. doi: 10.1007/s10653-017-0028-1
Keshavarzi, A., & Kumar, V. (2019). Ecological risk assessment and source apportionment of heavy metal contamination in agricultural soils of Northeastern Iran. Environmental Health Research. 29, 544-560. doi: 10.1080/09603123.2018.1555638
Kesler, S. E., Simon, A. C., & Simon, A. F. (2015) Mineral resources, economics and theenvironment. Cambridge University Press.
Kowalska, J. B., Mazurek, R., Gasiorek, M., & Zaleski, T. (2018). Pollution indices as usefu tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination- A review. Environmental Geochemistry and Health, 40(6), 2395-2420. DOI: 10.1007/s10653-018-0106-z
Kumar, V., Pandita, S., Sharma, A., Bakshi, P., Sharma, P., Karaouzas, I., Bhardwaj, R., Thukral., A.K., & Cerda, A. (2019). Ecological and human health risk appraisal of metal (loid)s in agricultural soils: a review. Geology, Ecology, and Landscapes, 5(3), 173-185
Li, H. H., Chen, L. J., Yu, L., Guo, Z. B., Shan, C. Q., Lin, J. Q., & Cheng, Z. (2017). Pollution characteristics and risk assessment of human exposure to oral bioaccessibility of heavy metals via urban street dusts from different functional areas in Chengdu, China. Science of the Total Environment, 586, 1076-1084. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.092
Liu, M., Xu, Y., Nawab, J., Rahman, Z., Khan, S., Idress, M., Ali, A., Ahmad, R., Khan, S.A., Khan, A., & Khan, M.Q., 2020. Contamination features, geo-accumulation, enrichments and human health risks of toxic heavy metal (loids) from fish consumption collected along Swat river, Pakistan. Environmental Technology & Innovation, 17, p.100554.
Liu, S.H., Zeng, G.M., Niu, Q.Y., Liu, Y., Zhou, L., Jiang, L.H., Tan, X.F., Xu, P., Zhang, C., & Cheng, M. (2017). Bioremediation mechanisms of combined pollution of PAHs and heavy metals by bacteria and fungi: A mini-review. Bioresource Technology, 224, 25-33. doi: 10.1016/j.biortech.2016.11.095
Moghtaderi, T., Mahmoud, Sh., Shaker, A., & Masihabadi, M. H. (2019) Contamination evaluation, health and ecological risk index assessment of potential toxic elements in the surface soils (Case study: Central Part of BandarAbbas County). Journal of Soil and Water Resources Protection, 8(4), 51-65. [In Persian]
Nael, M., Jalalian, A., Khademi, H., Kalbasi, M., Sotohian, F., & Schulin, R. (2010). Effect of Geopedological Conditions on Content and Distribution of Selected Major and Trace Elements in Forest Soils of Fuman-Masule Region. Journal of Water and Soil Science. 14: 71-86. [In Persian]
Othman, M., Latif, M.T., & Matsumi, Y. 2019. The exposure of children to PM2.5 and dust in indoor and outdoor school classrooms in Kuala Lumpur City Centre. Ecotoxicology and Environmental Safety, 170, pp.739-749. doi: 10.1016/j.ecoenv.2018.12.042
Palumbo, B., Angelone, M., Bellanca, A., Dazzi, C., Hauser, S., Neri, R., & Wilson, J. (2000). Influence of inheritance and pedogenesis on heavy metal distribution in soils of Sicily, Italy. Geoderma, 95, 247-266.
Ghasemzadeh, A., Karimi, A., Ziyae, A., & Fatut, A. (2021). Assessment of pollution and origin of some heavy elements in agricultural soils of south Sabzevar, northeast of Iran. Journal of  Electronic Soil Management and Sustainable Production, 11(1), 1-26. [In Persian]
Rodríguez Martín, J.A., Ramos Miras, J.J., Boluda, R. & Gil, C. (2013). Spatial relations of heavy metals in arable and greenhouse soils of a Mediterranean environment region (Spain), Geoderma, 200, 180-188.
Rose, S., & Shea, J. A. (2007). Environmental geochemistry of trace metal pollution in urban watersheds. Developments in Environmental Science, 5, 99-131.
Safari, M., Jafarian, A., Ganjovian, M. A., & Ismahili, J. (2021). Investigating the severity of heavy element pollution in surface soils (Study area: Shahrekord city). Iranian Quaternary Journal., 7(3), 1006-1023. [In Persian]
Safiur Rahman, S., Kumar., P, Ullah., M, Yeasmin Jolly, N., Akhter, Sh, Kabir, J., Bilkis, B., & Abdus, S. (2021). Elemental analysis in surface soil and dust of roadside academic institutions in Dhaka city, Bangladesh and their impact on human health. Environmental Chemistry and Ecotoxicology 3 - 197–208.
Sakan, S. M., Dordevic, D. S., Manojlovic, D. D. and Predrag, P. S., (2009). Assessment of heavy metal pollutants accumulation in the Tisza river sediments. Journal of Environmental Management, 90: 3382–3390. doi: 10.1016/j.jenvman.2009.05.013
Sellami, S., Zeghouan, O., Dhahri, F., Mechi, L., Moussaoui, Y., &  Kebabi, B. (2022). Assessment of heavy metal pollution in urban and peri-urban soil of Setif city (High Plains, eastern Algeria). Environmental Monitoring and Assessment, 194(2), p. 126. doi: 10.1007/s10661-022-09781-4
Skaldina, O., Peräniemi, S., & Sorvari, J. (2018). Ants and their nests as indicators for industrial heavy metal contam-ination. Environmental Pollution. 240, 574-81. doi: 10.1016/j.envpol.2018.04.134
Soltani-Gerdefaramarzi, S., Ghasemi, M., & Gheysouri, M. (2021). Pollution, human health risk assessment and spatial distribution of toxic metals in urban soil of Yazd City, Iran. Environmental Geochemistry and Health. 43(9),  3469-3484. [In Persian]
Taghipour, M., Ayoubi, S., & Khademi, H. (2011). Contribution of lithologic and anthropogenic factors to surface soil heavy metals in western Iran using multivariate geostatistical analyses. Soil and Sediment Contamination, 20, 921-937.
Triandiza, T., Rugebregt, M.J., &  Opier, R.D.A. (2021). May. Prediction of sediment quality based on the concentration of heavy metals Cu, Zn, and Ni in Jakarta Bay using the index analysis approach. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 777(1),  012031.
USEPA. (1983). Office of Solid Waste and Emergency Response, Hazardous Waste Land Treatment.
Wang, X., Sato, T., Xing, B., Tamamura, S., & Tao, S. (2005). Source identification, size distribution and indicator screening of airborne trace metals in Kanazawa, Japan. Journal of Aerosol Science, 36(2), 197-210.
Wei, B., Jiang, F., Li, X., & Mu, S. (2010). Heavy metal induced ecological risk in the city of Urumqi, NW China. Environmental Monitoring and Assessment. 160, 33-45. doi: 10.1007/s10661-008-0655-1
Williams, J.A., & Antoine, J. (2020). Evaluation of the elemental pollution status of Jamaican surface sediments using enrichment factor, geoaccumulation index, ecological risk and potential ecological risk index. Marine Pollution Bulletin, 157, p.111288. doi: 10.1016/j.marpolbul.2020.111288
Wong, C. S. C., Li, X., & Thornton, I. (2006) Urban environmental geochemistry of trace metals. Environmental Pollution. 142:1- 16. doi: 10.1016/j.envpol.2005.09.004
Yaroshevsky, A. A. (2016). Abundances of chemical elements in the Earth’s crust. Geochemistry International, 44(1), 48-55.
Zarasvandi, A., Akbarnejad, M., Rezaei, M., Azadi, R., & Rastmanesh, F. (2023). Environmental geochemistry and source of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the dust street samples of Mahshahr city. Advanced Applied Geology, 13(1), pp.199-223.
Zhang, C., Yang, Y., Li, W., Zhang, C., Zhang, R., Mei, Y., & Liu, Y. (2015). Spatial distribution and ecological risk assessment of trace metals in urban soils in Wuhan, central China. Environmental Monitoring and Assessment, 187, 1-16. doi: 10.1007/s10661-015-4762-5
Zhang, J., Qu, Q., & Chen, X. B.(2022). Assessing the sustainable safety practices based on human behavior factors: an application to Chinese petrochemical industry. Environmental Science and Pollution Research, 29(29), 44618-44637. DOI: 10.1007/s11356-022-18909-5
Zhang, X.P., Deng, W., & Yang, X. M. (2002). The background concentrations of soil trace elements and their relationships to parent materials and vegetation in Xizang (Tibet). Journal of Asian Earth Sciences, 21, 67-174.
Zhuo, H., Wang, X., Liu, H., Fu, S., Song, H., & Ren, L. (2020). Source analysis and risk assessment of heavy metals in development zones: a case study in Rizhao, China. Environmental Geochemistry and Health, 42(1),135-146. doi: 10.1007/s10653-019-00313-7
Zoller, W. H., Gladney, E. S., & Duce, R. A. (1974). Atmospheric concentrations and sources of trace metals at the South Pole. Science, 183(4121), 198-200. doi: 10.1126/science.183.4121.198