ارزیابی میزان آلودگی برخی از عناصر سنگین در خاک سطحی شهرک صنعتی سمنان و اراضی اطراف آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه علوم خاک، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشیار گروه علوم خاک، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه ولی‌عصر رفسنجان

4 iاستاد گروه علوم خاک، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هدف از این مطالعه، ارزیابی نقش عوامل انسان‌زاد (آنتروپوژنیک) و زمین‌زاد (لیتوژنیک) در میزان آلودگی خاک‌های سطحی شهرک صنعتی سمنان و اراضی اطراف آن توسط عناصر سنگین سرب، روی، مس، کادمیوم، نیکل و کروم بود. برای این منظور، 93 نمونه مرکب خاک سطحی از عمق صفر تا 10 سانتی‌متری در منطقه‌ای به وسعت 117 کیلومتر مربع جمع‌آوری گردید و غلظت عناصر گفته شده در عصاره تیزاب سلطانی توسط دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شد. برای ارزیابی آلودگی از شاخص‌های غنی‌سازی، شاخص زمین‏انباشت، ضریب آلودگی و ضریب بار آلودگی استفاده شد. مقایسۀ غلظت عناصر سنگین و روند تغیرات آن­ها واحدهای ژئومورفیک نشان داد که عناصر سرب، روی، کادمیوم و مس تحت تأثیر منشأ انسان‌زاد و عناصر نیکل و کروم دارای منشأ زمین‌زاد می‌باشند. غلظت سرب، روی و کادمیم با به‌ترتیب میانگین 9/93، 9/126 و 9/1 میلی‌گرم بر کیلوگرم در واحد D (محدودۀ شهرک صنعتی) تفاوت معنی‌داری با سایر واحدها داشتند. میانگین عناصر مس، نیکل و کرم در کل منطقه به‌ترتیب 22، 20 و 7/9 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود و واحدها تفاوت قابل توجهی با یکدیگر نداشتند. اگرچه مقدار مس در محدودۀ شهرک صنعتی و واحد مجاور آن اندکی بیشتر از سایر واحدها بود. شاخص غنی‌سازی نشان داد که واحدهای D و E (مجاور شهرک صنعتی) دارای بیشترین آلودگی به­واسطۀ فعالیت­های صنعتی می­باشند. با توجه به شاخص زمین‌انباشت، می‌توان گفت، خاک منطقۀ مورد مطالعه از نظر کیفیت زیست‌محیطی برای همۀ عناصر به­جز سرب و کادمیوم در سطح غیرآلوده قرار دارند. نقشۀ پراکنش مکانی ضریب بار آلودگی نیز نشان داد که آلودگی به فلزات سنگین در واحدهای واقع در شرق و جنوب‌شرقی واحد D که در جهت وزش باد قرار دارند، بیشتر بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of surface soil pollution with selected heavy metals in Semnan industrial complex and surrounding areas

نویسندگان [English]

  • Mahdieh Nik ravesh 1
  • Alireza Karimi 2
  • eesa Esfandyarpur 3
  • Amir Fotovat 4
Aghanabati, A., Hamedi, A.R., 1995. 1:250000 Geological map of Semnan. Geological Survey of Iran. (In Persian)

Alloway, B.J., (Ed.), 1995. Heavy Metals in Soils. John Wiley & Sons Inc., New York, 368 p.

Angulo, E., 1996. The Tomlinson Pollution Load Index applied to heavy metal, Mussel-Watch data: a useful index to assess coastal pollution. Science of the Total Environment 187, 19-56.

Bhattacharya, G.K., Johnson, R.A., 1977. Statistical concepts and methods. j. wiley& sons, new york-santabarbara-london-sydney-toronto. xv.

Canbay, M., Aydin. A., Kurtulus. C., 2010. Magnetic susceptibility and heavy-metal contamination in topsoils along the Izmit Gulf coastal area and IZAYTAS (Turkey). Journal of Applied Geophysics 70, 46-57.

Chen, T.B., Zheng, Y.M., Lei, M., Huang, Z.C., 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 urbanparks in Beijing, China. Chemosphere 60, 542-551.

Dabiri, M., 2008, Environmental Pollution: Air - Water - Soil - Voice. Etehad publishing, Tehran,  399 p. (In Persian)

Da Silva, E.F., Fonseca, E.C., Matos, J.X., Patinha, C., Reis, P., Oliveria, J.M.S., 2005. The effect of unconfined mine tailings on the geochemistry of soils, sediments and surface waters of the Lousal area (Iberian Pyrite Belt, Southern Portugal), Land Degradation and Development 16, 213-228.

Dankoub, Z., Ayoubi, S., Khademi, H., Lu, S.G., 2012. Spatial Distribution of Magnetic Properties and Selected Heavy Metals in Calcareous Soils as Affected by Land Use in the Isfahan Region. Central Iran. Soil Science Society of China  22, 33-47.

De Kimpe, C.R., Morel, J.L., 2000. Urban soil management: a growing concern. Soil Science165,31-40.

Esmaeili A., Moor, F., Keshavarzi, B., Jaafarzadeh, N., Kermani, M., 2014.  A geochemical surveyof heavy metals in agricultural and background soils of the Isfahan industrial zone, Iran. Catena 121, 88-98.

Garavand, M., Ghasemi, H., Hafezi Moghddas, N., 2013. Geochemical and Environmental Assessment of the Heavy Metals in the Soils Derived from the Gorgan Schists. Scientific Quarterly Journal, GEOSCIENCES, 86, 35-46(In Persian)

Hasani Nekou, A., Karimi, A., Haghnia, G.H., Mahmoudy Gharaie, M.H., 2014. Effect of Parent Materials and Pedogenic Processes on Distribution of Pb, Zn, Cu, and Ni in the Residual Soils of Binaloud Zone, Western Mashhad. Journal of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources 18, 121-132. (In Persian)

Hawkes H.E., Webb J.S., 1962. Geochemistry in Mineral Exploration. NewYork, Harper.

ISO/CD 11466. 1995. Soil Quality-Extraction of Trace Elements Soluble in Aqua-Regia. Switzerland: The international organization for standardization,  12 p.

Kríbek, B., Pašava, J., Majer, V.L., Nyambe, I., Mwale, M., 2004. Impact of copper and cobalt mining on the environment in the Zambian Copperbelt. 20th Colloquium of African Geology. BRGM, Orleans, 238 p.

Kríbek, B., Majer, V., Veselovský, F., Nyambe, I., 2010. Discrimination of lithogenic and anthropogenic sources of metals and sulphur in soils of the central-northern part of the Zambian Copperbelt Mining District: a topsoil vs. subsurface soil concept. Journal of Geochemical Exploration 104, 69-86.

Lee, C.G., Chon, H.T., Jung, M.C., 2001. Heavy metal contamination in the vicinity of the Daduk Au-Ag-Pb-Zn mine in Korea. Applied Geochemistry 16, 1377-1386.

Li, C., Lu, F.Y., Zhang, Y., Liu, T.W., Hou, W., 2008. Spatial distribution characteristics ofheavy metals in street dust in Shenyang city. Ecology and environment 17, 560-564.

Li, J., He, M., Han, W., Gu, Y., 2009. Analysis and assessment on heavy metal source in the coastal soils developed from alluvial deposits using multivariate statistical methods. Journal of Hazardous Materials 164, 976-981.

Li, X.P., Feng, L.N., 2012. Multivariate and geostatistical analyses of metals in urban soil of Weinan industrial areas, Northwest of China. Atmospheric Environment 47, 58-65.

Li, X., Liu, L., Wang, Y., Luo, G., Chen, X., Yang, X., Guo, R., Wang, H., Cui, J., Xingyuan, H., 2013. Heavy metal contamination of urban soil in an old industrial city (Shenyang) in Northeast China. Geoderma 192: 50-58.

Martley, E., Gulson, B.L., Pfeifer, H.R., 2004. Metal concentrations in soils around the copper smelter and surrounding industrial complex of Port Kembla, NSW, Australia. Science of the Total Environment 325, 113-127.

Mico, C., Recatala, L., Peris, M., Sa´nchez, J., 2006. Assessing heavy metal sources in agricultural soils of an European Mediterranean area by multivariate analysis. Chemosphere 65, 863-872.

Möller, A., Müller, H.W., Abdullah,  A., Abdelgawad, G., Utermann, J., 2005. Urban soil pollution in Damascus, Syria: concentrations and patterns of heavy metals in the soils of the Damascus Ghouta. Geoderma 124, 63-71.

Moy, P., Krishnan, N., Ulloa, P., Cohen, S., Brandt-Rauf, P.W., 2008. Options for management of municipal solid waste in New York City: A preliminary comparison of health risks and policy implications. Journal of Environmental Management 87, 73-79.

Mrvić, v., Kostić-Kravljanac, L., Zdravković, M., Koković, N., Perović, V., Čakmak, D., Nikoloski, M., 2011. Methods for assessment of background limit of Ni and Cr in soils of Eastern Serbia. Field, Vegetation and Crop Research 48: 189-194.

Muller, G., 1969. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geojournal 2, 108-118.

Reddy, M., Basha, S., Sravan Kumar, V.G., Joshi, H.V., Ramachandraiah, G., 2004. Distribution, enrichment and accumulation of heavy metals in coastal sediments of the Alang- Sosiya ship scrapping yard, India. Marine Pollution Bulletin 48,1055- 1059.

Reimann, C., Filzmoser, P., Garrett, R.G., 2005. Background and threshold: critical comparison of methods of determination. Scienc of The Total Environment, 346, 1-16.

Safari, T., Karimi, A., Haghnia, Gh., Ayoubi, Sh., Fotovat, A., 2014. variations of Ni, Zn and Pb affected by parent material and land use in Mashhad plain. Environmental Sciences 12, 75-86.  (In Persian)

Serelis, K.G., Kafkala, I.G., Parpodis, K., Lazaris, S., 2010. Anthropogenic and geogenic contamination due to heavy metals in the vast area of vari, attica. Bulletin of the Geological Society of Greece 5, 2390-2397.

Shayler, H., McBride, M., Harrison, E., 2009. Sources and Impacts of Contaminants in Soils. Cornell Waste Management Institute. Department of Crop and Soil Sciences; Cornell University.

Shi, G., Chen, Z., Xu, S., Zhang, J., Wang, L., Bi, C., Teng,  J., 2008. Potentially toxic metal contamination of urban soils and roadside dust in Shanghai, China. Environmental Pollution 156, 251-260.

Sun, Y.B., Zhou, Q.X., Xie, X.K., Liu, R., 2010. Spatial, sources and risk assessment of heavy metal contamination of urban soils in typical regions of Shenyang, China. Journal Hazardous Materials 174, 455-462.

Taghipour, M., Ayoubi, S., Khademi, H., 2011. Contribution of lithologic and anthropogenic factors to surface soils heavy metals in western Iran using of multivariate geostatistical analysis. Soil and Sediment Conatmination 20, 921-937.

Teng, Y., Ni, S., Wang, J., Zuo, R., Yang, J., 2010. A geochemical survey of trace elements inagricultural and non-agricultural topsoil in Dexing area, China Journal of Geochemical Exploration104, 118-127.

Turekian, K., Wedepohl, K.H., 1961. Distribution of the elements in some major units of the earth's crust. Geological Society of America Bulletin 72, 175-192.

Wei B.G., Yang, L.S., 2010. A review of heavy metal contaminations in urban soils, urban road dusts a,nd agricultural soils from China. Microchemical Journal 94, 99-107.

Xie, S., Dearing, J.A., Boyle, J.F., Bloemendal, J., Morse A.P., 2001. Association between magnetic properties", Journal of Applied Geophysics 48, 83-92.

Yalcin, M.G., Battaloglu, R., Ilhan, S., 2007. Heavy metal sources in Sultan Marsh and its neighborhood, Kayseri, Turkey. Environmental Geology 53, 399-415.