نشریه محیط زیست طبیعی

ارزیابی آلودگی و پتانسیل تحرک عناصر بالقوه سمی در رسوبات رودخانه زاینده رود، کلانشهر اصفهان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر

2 عضو هیئت علمی

3 کرمان

چکیده

در زیست بوم های طبیعی محیط رسوبی دارای اهمیت ویژه ای می باشد؛ زیرا محل تجمع عناصر بالقوه سمی در محیط آب و رسوب بوده و در شرایط خاصی می تواند خود به عنوان منشا آلودگی در آب عمل کند. هدف از این پژوهش، ارزیابی غلظت و پتانسیل آلودگی عناصر بالقوه سمی، با تاکید بر تاثیر محیط شهری اصفهان، بر رسوبات رودخانه زاینده رود می باشد. برای این منظور 23 نمونه از رسوبات این رودخانه در محدوده شهر اصفهان نمونه برداری شدند. بعد از طی مراحل آماده سازی، آنالیز غلظت کل به روش ICP-OES و آنالیز های استخراج گزینشی یک مرحله ای با استفاده از حلال های اسید استیک 43/0 مولار و EDTA 05/0 مولار بر روی نمونه های جمع آوری شده انجام شد. ارزیابی نتایج حاصل از غلظت کل بر اساس شاخص های زیست محیطی نشان داد که غلظت عناصر Ag، As، Cu، Pb، Zn، و S نسبت به زمینه طبیعی منطقه در رسوبات دارای غنی شدگی با منشا انسانی می باشد. همچنین بر اساس این شاخص ها میزان آلودگی در امتداد رودخانه به سمت پائین دست و به ویژه پس از تصفیه خانه فاضلاب جنوب اصفهان افزایش می یابد. ارزیابی نتایج با استفاده از آزمون های آماری چند متغیره نیز مؤید رفتار مشابه عناصر بر اساس منشا آلودگی می باشد؛ به گونه ای که عناصر با منشاء آلودگی انسانزاد غالباً در گروه های یکسان با همبستگی بالا قرار می گیرند. تعین جزء محلول با استفاده از روشهای استخراج گزینشی یک مرحله نشان داد که تقریباً 50 درصد از جامعه آماری عناصر مس و گوگرد دارای فاکتور تحرک نسبی بیشتر از 30 درصد بوده که مطابق با میزان خطر بالا می باشد. همچنین 50 درصد از جامعه آماری عناصر Pb، Mn و Zn فاکتور تحرک نسبی بین 10 تا 30 درصد را نشان می دهد که بیانگر پتانسیل خطر متوسط این عناصر می باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assessment of contamination and mobility potential of potentially toxic elements in the Zayanderud sediments, Isfahan metropolis

نویسندگان [English]

  • Rasool Hemmasian Etefagh 1
  • Mehdi Khorasanipour 2
  • Shahbaz Radfar Radfar 3

2 گروه زمین شناسی دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده [English]

Sediment environment has a special importance in the ecosystem, because it acts as a sink for the potentially toxic elements in the water/sediment environment and also in a special conditions can be a major source for the contaminant elements. The aim of this study is to assess the concentration and contamination potential of potentially toxic elements in the Zayaderoud sediments with a special emphasis on the role of the Isfahan metropolis. For this purpose, 23 sediment samples were collected from the Zayanderud River within the boundary of the Isfahan city. After preparation process, the total concentration of target elements was measured by ICP-OES method. Also, single extraction methods were applied to the samples using 0.43M acid acetic and 0.05M EDTA leaching solutions. Evaluation of the total concentration results using environmental pollution indices showed that the concentrations of Ag, As, Cu, Pb, Zn, and S were higher than the natural background values suggesting an anthropogenic source. The contamination potential was increased from upstream to the downstream, especially after treatment plant located south of the Isfahan. According to the PCA multivariate statistical method, elements with the same sources fall into the same groups, so that the elements with the anthropogenic source showed the same group with high correlation. Determination of the soluble fraction using single extraction methods showed that 50 percent of statistical population of Cu and S has mobility factor higher than 30 percent corresponded with the high risk potential. Also, 50 percent of statistical population of Pb, Mn, and Zn showed mobility factor between 10 to 30 corresponded with the medium risk of these elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sediment
  • Zayanderud
  • toxic elements
  • mobility potential
Calmano, W., J. Hong, Forstner, U., 1993. Binding and mobilization of heavy metals in contaminated sediments affected by pH and redox potential. Water Sci Technol 28:223–235.
Councell, T.B., Duckenfield, K.U., Landa, E.R., Callender, E., 2004. Tire-wear particles as a source of Zn to the environment. Environmental Science and Technology, 38:4206-4214.
Isfahan Environmental Protection Agency, 2000. Comprehensive plan to reduce the pollution of the Isfahan water resources. Detailed Report, 25pp (in Persian).
Isfahan Water and Sewage, 2013. Available on http://abfaesfahan.ir/fa/node/161.
Förstner, U., Ahlf, W., Calmano, W., Kersten, M., 1990. Sediment criteria development – Contributions from environmental geochemistry to water quality management. In Heling, D., Rothe, P., Förstner, U., and Stoffers, P., (Eds.), Sediments and environmental geochemistry: Selected aspects and case studies (pp. 311–338). Berlin Heidelberg:Springer.
Jian- feng, p., Yong-hui, S., Peng, Y., Xiao-yu, C., Guang-lei, Q., 2008. The remediation of heavy metals contaminated sediment. Journal of Hazardous Materials, 161: 633-640.
Kelly, J., Thornton, I., Simpson, P.R., 1996. Urban geochemistry: a study of the influence of anthropogenic activity on the heavy metal content of soils in traditionally industrial and non-industrial areas of Britain. Applied Geochemistry, 11: 363-370.
Loska K., Wiechula, D., 2003. Application of principal component analysis for the estimation of source heavy metal contamination in surface sediments from Rybnik Reservoir. Chemosphere, 51:723–733.
Modabberi, S., Moussavi Harami, R., Alizadeh, A., Mahbobi., A., 2008. The study of potentially toxic elements in the Zayanderud River. The 12th conference of the Geological Society of Iran, National Iranian South Oil Company, Ahvaz, Iran (In Persian).
 Moore, F., Rastegarimehr, M., Keshavarzi, B., 2011. Investigation the concentration of Cd, Cr, Ni and Pb in the Zayanderud River (50 Km radius from the center of Isfahan city). The 15th conference of the Geological Society of Iran, Tarbiat Moallem Uuniversity of Tehran, Iran (in Persian).
Muller, G., 1969. Index of Geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geo J 2:108–118.
Nadal, N., Schuhmacher, M., Domingo, J.L., 2004. Metal pollution of soils and vegetation in an area with petrochemical industry. The Science of the Total Environment, 321: 59-69.
Perin, G., Craboledda, L., Lucchese, M., Cirillo, R., Dotta, L., Zanette, M.L., Orio, A.A., 1985. Heavy metal speciation in the sediments Northern Adriatic Sea, a new approach for environmental toxicity determination. Heavy Met. Environ, 2:454–456.
Rauret, G., and López-Sánchez, J.F., 2001. New sediment and soil CRMs for extractable trace metal content. Int. J. Environ. Anal. Chem. 79: 81-95.
Salomons, W., Stigliani, W., 1995. Biogeodynamics of pollutants in soils and sediments. Heidelberg: Springer-Verlag, p. 352.
Shirini, R., Ahmadiniyar, A., Torabi, G., 1999. Environmental study of Zayanderud and its contamination sources. The third conference of the Geological Society of Iran, Shiraz University, Shiraz, Iran, (in Persian). Available on: http://www.civilica.com/Paper-SGSI03-SGSI03_082.html
Tabatabaie, J., Zahabsanie, A., 2010. Assessment the concentration of heavy metals and their variations in the Zayanderud River. National Water Conference with clean water approach, Power and Water University of Technology, Tehran, Iran (in Persian).
Taylor, S.R., 1964. Abundance of chemical elements in the continental crust, Geochimicuet Cosmochimicn Acta, 28: 1273-1285.
Tossavainen, M., Forssberg, E., 1999. The potential leachability from natural road construction materials. The Science of the Total Environment, 239,31-47.
Violante, A., Huang, P.A., Gadd, G.M., 2007. Biophysico-chemical processes of heavy metals and metalloids in soil environment. Edt, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 681pp.
Weisz, M., Polya, K., Hlavay, J., 2000. Fractionation of elements in sediment samples collected in rivers and harbors at Lake Balaton and its catchment area. Microchem J, 67: 207– 17.
Weisz, M., Polya,´k. K., Hlavay, J., 2000, Fractionation of elements in sediment samples collected in rivers and harbors at Lake Balaton and its catchment area. Microchem J, Vol. 67, pp: 207– 17.
Zhao, Y., Marriott, S., Rogers, J., Lwugo, K., 1999. A preliminary study of heavy metal distribution on the floodplain of the River Severn, UK by a single flood event. The Science of the Total Environment, Vol. 244, pp: 219-231. 
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 72، شماره 2
تیر 1398
صفحه 213-226