بررسی قابلیت جذب فلزات سنگین و شاخص‌های آلودگی در خاک‌های اطراف کارخانه زغال شویی زرند

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم و مهندسی خاک (گرایش شیمی و حاصلیخزی)، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران

2 استادیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران

3 استادیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان ، ایران

4 استادیار، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

در ارزیابی کیفیت محیط­زیست مناطق آلوده، قابلیت دسترسی فلزات سنگین برای گیاهان از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از این پژوهش، بررسی وضعیت آلودگی در ریزوسفر خاک­های اطراف کارخانه زغال­شویی زرند به فلزات مس، روی، سرب و کادمیوم بر اساس قابلیت جذب فلزات سنگین و غلظت کل می­باشد. در این مطالعه چهار منطقه بر اساس پوشش گیاهی غالب، تفکیک و نمونه­برداری مرکب (5 نمونه در هر نقطه) از 135 نقطه به طور سیستماتیک انجام شد. نمونه­های خاک بعد از خشک شدن در معرض هوا و عبور از الک دومیلی­متری به آزمایشگاه انتقال یافتند. شکل قابل دسترس فلزات مس، روی، سرب و کادمیوم با استفاده از محلول 005/0 مولار DTPA-TEA در pH برابر با 3/7 استخراج و برای تعیین غلظت کل فلزات، از اسید نیتریک 5 نرمال استفاده شد و غلظت آن­ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین گردید. بر اساس غلظت کل فلزات، شاخص زمین انباشتگی، فاکتور آلودگی و بار آلودگی برای هر چهار منطقه تعیین شدند. نتایج نشان داد که غلظت قابل­دسترس فلزات مس، روی، کادمیوم و سرب در هر چهار ناحیه از استاندارد ارایه شده توسط سازمان محیط زیست ایران بیشتر بود. نتایج نشان داد که براساس شاخص زمین انباشتگی، هر 4 ناحیه مورد مطالعه دارای آلودگی شدید مس و سرب هستند، در حالی­که روی و کادمیوم در محدوده غیرآلوده تا کمی آلوده قرار دارند. شاخص بار آلودگی بیشتر از یک در تمامی نواحی مورد مطالعه نشان دهنده تاثیر منابع انسانی علاوه بر منابع طبیعی بر افزایش غلظت فلزات مس، روی، سرب و کادمیوم در خاک است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating on heavy metals availability and pollution indices in soils around coal washing factory (Zarand)

نویسندگان [English]

  • M Ayeneh Heydari 1
  • M Hejazi Mehrizi 2
  • A Jafari 3
  • M Yousefifard 4
  1. Adomako, D., Nyarko, B., Dampare, S., Serfor-Armah, Y., Osae, S., Fianko, J., and Akaho, E. 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.
  2. Adriano, D.C. 2001. Trace elements in the terrestrial environment. Springer-Verlag, New York.
  3. Aghanabati, A. 2004. "Geology of Iran". Geological Survey and Mineral Exploration of Iran, Ministry of Industries and Mines, 430 p. (in Persian).
  4. Ajayi, A., and Kamson, O.F. 1983. Determination of lead in roadside dust in Lagos City by atomic absorption spectrophotometry. Environment International, 9: 397- 400.
  5. Amini, M., Afyuni, M., Fathianpour, N., Khademi, H., and Flühler, H. 2005. Continuous soil pollution mapping using fuzzy logic and spatial interpolation. Geoderma, 124(3): 223-233.
  6. Baker, D.E., and Amacher, M.C. 1982. Nickel, copper, zinc, cadmium. In: Miller, R.H., Keeney, D.R. (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2. ASA-SSSA, Madison, WI, USA, pp. 323–334.
  7. Bermudez, G.M., Jasan, R., Plá, R., and Pignata, M.L.  2012. Heavy metals and trace elements in atmospheric fall-out: their relationship with topsoil and wheat element composition. Journal of Hazardous Materials, 213: 447-456.
  8. Bhuiyan, M.A., Parvez, L., Islam, M., 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: 384-392.
  9. Black, C.A., Evans, D.D., White, J.L., Ensminger, L.E., and Clark, F.E. 1965. American Society of Agronomy: Madison. WI, USA, 1149-1178.
  10. Chen, C.W., Kao, C.M., Chen, C.F., and Dong, C.D. 2007. Distribution and accumulation of heavy metals in the sediments of Kaohsiung Harbor, Taiwan. Chemosphere, 66(8): 1431- 1440.
  11. Cordos, E., Roman, C., Ponta, M., Frentiu, T., and Rautiu, R. 2007. Evaluation of Soil pollution with copper, lead, zinc and cadmium in the mining area Baia Mare. Revista De Chimie, 58(5): 470-474.
  12. Förstner, U., Ahlf, W., Calmano, W., and Kersten, M. 1990. Sediment criteria development, pp. 311-338. Springer Berlin Heidelberg.
  13. Fytianos, K., Katsianis, G., Triantafyllou, P., and Zachariadis, G., 2001. Accumulation of heavy metals in vegetables grown in an industrial area in relation to soil. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 67(3): 0423-0430.
  14. Godt, J., Scheidig, F., Grosse-Siestrup, C., Esche, V., Brandenburg, P., Reich, A., and Groneberg, D. A. 2006. The toxicity of cadmium and resulting hazards for human health. Journal of Occupational Medicine and Toxicology, 1(22): 1-6.
  15. Hamze, A.D., and Zerisfi, A.M. 2010. This hydrochemical some toxic elements in Zarand coal washing factory waste and clearing it. Journal of Applied Geology, 3, pp. 182 – 194. (in Persian).
  16. Hani, A., and Kariminejad,  M. 2010. Toxic metal distribution in soils of Kaveh industrial city, Iran. World Applied Sciences Journal, 8 (11): 1333-1342.
  17. Hashemi, S.A. 2012. Phytoremediation of lead in urban polluted soils in the north of Iran. Toxicology and Industrial Health, 28(5):  470-473.
  18. Hower, J.C., and Robertson, J.D. 2003. Clausthalite in coal. International Journal of Coal Geology, 53(4): 219-225.
  19. Ji, Y.Q., Feng, Y.C., Wu, J.H., Zhu, T., Bai, Z.P., and Duan, C.Q. 2008. Using geoaccumulation index to study source profiles of soil dust in China. Journal of Environmental Science, 20: 571–8.
  20. Jin, C.W., Zheng, S.J., He Y.F., and Zhou, Z.X. 2005. Lead contamination in tea garden soils and factors affecting its bioavailability. Chemosphere, 59: 1151-1159
  21. Karami, M., Afyuni, M., Khoshgoftarmanesh, A.H., Papritz, A., and Schulin, R. 2009. Grain zinc, iron, and copper concentrations of wheat grown in central Iran and their relationships with soil and climate variables. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57: 10876 – 10882.
  22. Keller, A., and Schulin, R. 2003. Modelling regional-scale mass balances of phosphorus, cadmium and zinc fluxes on arable and dairy farms. European Journal of Agronomy, 20(1): 181-198.
  23. Khan, S., Cao Q., Zheng, Y., Huang, Y., and Zhu, Y. 2008. Health risks of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with wastewater in Beijing. China Environmental Pollution, 152(3): 686-692.
  24. Khodakarami, L. 2009. Evaluation agricultural pollution sources using RS and GIS. Master Thesis of Environment, Department of  Natural Resources, Isfahan University of Technology. (in Persian).
  25. Lee, C.S.L., Li, X., Shi, W., Cheung, S.C.N., and Thornton, I. 2006. Metal contamination in urban, suburban and country park soils of Hong Kong: a study based on GIS and multivariate statistics. Science of the Total Environment, 356(1): 45-61.
  26. Li, J., Xie, Z.M., Zhu, Y.G., and Naidu, R. 2005. Risk assessment of heavy metal contaminated soil in the vicinity of a lead/zinc mine.Journal of Environmental Sciences (China), 6: 881–885.
  27. Li, Z., Ma, Z., van der Kuijp, T.J., Yuan, Z., and Huang, L. 2014. A review of soil heavy metal pollution from mines in China: pollution and health risk assessment. Science of the Total Environment, 468: 843-853.
  28. Liu, G., Yu, Y., Hou, J., Xue, W., Liu, X., Liu, Y., and Liu, Z. 2014. An ecological risk assessment of heavy metal pollution of the agricultural ecosystem near a lead-acid battery factory. Ecological Indicators, 47: 210-218.
  29. Loska, K., Wiechuła, D., and Korus, I. 2004. Metal contamination of farming soils affected by industry. Environment International, 30(2): 159-165.
  30. Mäkelä, M., Watkins, G., Pöykiö, R., Nurmesniemi, H., and Dahl, O. 2012. Utilization of steel, pulp and paper industry solid residues in forest soil amendment: relevant physicochemical properties and heavy metal availability. Journal of Hazardous Materials, 207: 21-27.
  31. Muller, G. 1969. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geology Journal, 2:108-118.
  32. Rhoades, J.D. 1996. Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. Methods of Soil Analysis. Part, 3: 417-435.
  33. Shahabpour, J., Doorandish, M., and Abbasnejad, A. 2005. Mine-drainage water from coal mines of Kerman region, Iran. Environmental Geology, 47(7): 915-925.
  34. Shahbazi, A., Safyanian, A.R., Mirghafuri, N.A., Eyngholaei, M.R. 2012. Soil contamination with heavy metals pollution index factor, the factor accumulation and a comprehensive index of pollution (Case study:  city Nahavand). Environment and Development Journal, 3 (5). pp. 31-38. (in Persian with English abstract).
  35. Shayestehfar,  M., and Rezaei, A. 2011. Copper mine pollution rate and distribution of heavy metals using geochemical data and statistical analysis. Journal of Mining Engineering, 6(11). pp. 34- 25. (in Persian with English abstract).  
  36. Tessier, A., Campbell, P. G., and Bisson, M. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate traces metals. Analytical chemistry, 51(7): 844-851.
  37. Thomas, G.W. 1996. Soil pH and soil acidity. Methods of soil analysis. Part, 3: 475-490.
  38. Tume, P., Bech, J., Longan, L., Tume, L., Reverter, F., and Sepulveda, B. 2006. Trace elements in natural surface soils in Sant Climent (Catalonia, Spain). Ecological Engineering, 27(2): 145-152.
  39. Walkley, A., and Black, I.A. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1): 29-38.
  40. Wang, J., Zhang, C.B., and Jin, Z.X. 2009. The distribution and phytoavailability of heavy metal fractions in rhizosphere soils of Paulowniu fortunei (seem) Hems near a Pb/Zn smelter in Guangdong, PR China. Geoderma, 148(3): 299-306.
  41. Yalcin, M.G., Battaloglu, R., and Ilhan, S., 2007. Heavy metal sources in Sultan Marsh and its neighborhood, Kayseri, Turkey. Environmental Geology, 53(2): 399-415.
  42. Zhang, X., Lin, F., Jiang, Y., Wang, K., and Feng, X. 2009. Variability of total and available copper concentrations in relation to land use and soil properties in Yangtze River Delta of China. Environmental Monitoring and Assessment, 155: 205-213.
  43. Zhang, X.W., Yang, L.S., Li Y.H., Li H.R., Wang, W.Y., and Ye, B.X. 2012. Impacts of lead/zinc mining and smelting on the environment and human health in China. Environmental Monitoring and Assessment, 184: 2261–73.
  44. Żukowska, J., and Biziuk, M. 2008. Methodological evaluation of method for dietary heavy metal intake. Journal of Food Science, 73: 21 -29.