ارزیابی میزان آلایندگی فصلی فلزات سنگین در گردوغبار اتمسفری شهر یزد با استفاده از شاخص‌های آلودگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران

10.22111/gdij.2024.48070.3623

چکیده

   فرونشست گردوغبار بهطور گسترده در مناطق خشک و نیمهخشک جهان اتفاق می‌افتد. این مطالعه به منظور بررسی آلایندگی عناصر سنگین در گردوغبار اتمسفری شهر یزد انجام شده است. گردوغبار بهصورت فصلی از پائیز 1397 تا تابستان 1398 و از 30 نقطه با استفاده از تله‌های رسوبگیر نمونه‌برداری شد. غلظت ده عنصر سنگین شامل آهن، منگنز، نیکل، کروم، کبالت، آرسنیک، سرب، کادمیوم، روی و مس تعیین و شاخص‌های ارزیابی آلودگی فلزات سنگین شامل شاخص‌های بار آلودگی (PLI)، درجه آلودگی (Cdشاخص آلودگی (PI) و فاکتور غنیشدگی (EF برای ارزیابی سطح و میزان آلودگی گرد و غبار در منطقه محاسبه­شدند. به­جز عنصر کبالت با میزان فاکتور غنی‌شدگی کمتر از 1 (0.88) که گویای خاستگاه طبیعی این عنصر در منابع طبیعی می‌باشد، سایر فلزات سنگین شامل: آهن، منگنز، نیکل و کروم با فاکتور غنی‌شدگی بین 1 تا 10 از منابع مختلط طبیعی و انسان‌زاد و عنصر آرسنیک با فاکتور غنی‌شدگی بیش از 10 دارای خاستگاه غیر طبیعی و انسان‌زاد تشخیص داده شد که سهم هر کدام از این منابع بسته به زمان و مکان نمونه‌برداری گردوغبار متفاوت می‌باشد. براساس شاخص‌های ارزیابی آلودگی، آلودگی فلزات سنگین در منطقه در حد متوسط بوده و شاخص‌های آلودگی عناصر آرسنیک، کادمیوم، روی و سرب بیش‌تر از سایر عناصر به­دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Seasonal Pollution of Heavy Metals in the Atmospheric Dust of Yazd City using Pollution Indicators

نویسنده [English]

  • Somayeh Soltani-Gerdefaramarzi
Associate Professor, Faculty of Agricalture and Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran
چکیده [English]

Dust deposition is widespread in arid and semi-arid regions of the world. This study was conducted to investigate the heavy element contamination of atmospheric dust in the city of Yazd. Dust was sampled seasonally from autumn 2017 to summer 2018, from 30 points using sediment traps. The concentration of ten heavy elements, including iron, manganese, nickel, chromium, cobalt, arsenic, lead, cadmium, zinc and copper, and the evaluation indicators of heavy metal pollution, including Pollution Load Indicator (PLI), Pollution Degree (Cd), Pollution Index (PI) and Enrichment Factor (EF), were calculated to evaluate the level and amount of dust pollution in the region. With the exception of cobalt with an enrichment factor of less than 1 (0.88), which indicates the natural origin of this element in natural resources, other heavy metals, including iron, manganese, nickel and chromium with enrichment factors between 1 and 10 from mixed natural and anthropogenic sources, and arsenic with an enrichment factor of more than 10, were found to be of unnatural and anthropogenic origin, and the contribution of each of these sources was different depending on the time and place of dust sampling. Based on the pollution assessment indicators, the heavy metal pollution in the region is moderate and the pollution indicators of arsenic, cadmium, zinc and lead elements were higher than other elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Enrichment factor
  • Heavy elements
  • Pollution load
  • Temporal and spatial distribution
اکبری، بهروز؛ حسین خادمی (1402). تغییرات فصلی غلظت و شدت آلودگی برخی عناصر سنگین در گرد و غبار خیابانی اصفهان و تعدادی از شهرهای اطراف، مجله مدیریت خاک و تولید پایدار. جلد 13. شماره 3. صفحات 98-81.
جعفری، فریبا (1392). نرخ فرونشست و برخی خصوصیات شیمیائی و کانی‌شناسی گرد و غبار اتمسفری در شهر کرمان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد خاک‌شناسی. دانشکده کشاورزی. دانشگاه صنعتی اصفهان.
رحیمی مسلم؛ مریم محمدی روزبهانی؛ خوشناز پاینده؛ احد نظرپور؛ ابراهیم پناهپور (1400). بررسی شاخص های آلودگی و غنی شدگی فلزات سنگین حمل شده توسط ذرات گرد و غبار اتمسفری در کلان شهرهای استان خوزستان. سلامت و محیط زیست. جلد 14. شماره 2. صفحات ۲۹۹-۳۱۸.
https://ijhe.tums.ac.ir/article-1-6557-fa.html
سلطانی‌گردفرامرزی، سمیه؛ محسن قاسمی؛ محمدجواد قانعی بافقی (1399). تغییرات مکانی و زمانی نرخ فرونشست گرد و غبار شهر یزد و ارتباط آن با برخی پارامترهای اقلیمی. محیط زیست طبیعی، منابع طبیعی ایران. جلد 37. شماره 4. صفحات 714-701-.
سلگی، عیسی؛ سارا عبداللهی (1401). بررسی میزان آلایندگی فلزات سنگین در رسوبات اتمسفری شهر زاهدان با استفاده از شاخص‌های آلودگی، مخاطرات محیط طبیعی. جلد 11. شماره 32. صفحات 86-73.
 
علیپور، حمید؛ احمد جلالیان؛ ناصر هنرجو؛ نورایر تومانیان؛ فریدون سرمدیان (1400). ارزیابی آلودگی فلزات سنگین گرد و غبار و منشأیابی آنها در اتمسفر منطقه کوهدشت استان لرستان، علوم آب و خاک. جلد 25. شماره 4. صفحات 147-۱۶۲.
https://jstnar.iut.ac.ir/article-1-4076-fa.html
کریمیان، بهناز؛ احمد لندی؛ سعید حجتی؛ جواد احدیان (1395). بررسی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی گرد و غبار شهر اهواز، مجله تحقیقات آب و خاک ایران. جلد 47. شماره 1. صفحات 173-159.
https://www.sid.ir/paper/225644/fa
مخفی، گلنار؛ اکرم کریمی؛ عیسی سلگی؛ سحر باقرپور (1401). ارزیابی و تعیین ریسک اکولوژیک سرب, روی و کادمیوم در گرد و غبار اتمسفری شهر اصفهان، مهندسی بهداشت محیط. جلد . شماره 4. صفحات 501-485.
https://jehe.abzums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-756-1&slc_lang=fa&sid=1
مظلومی، سهراب؛ عباس اسماعیلی ساری؛ نادر بهرامی فر؛ مظاهر معین‌الدینی (1396). ارزیابی میزان حضور فلزات و شبه فلزات در گرد و غبار خیابانی غرب و شرق تهران، مجله سلامت و محیط زیست. جلد 10. شماره 2. صفحات 292-281.
https://sid.ir/paper/145920/fa
نمازی، نجمه؛ محمدحسن صالحی؛ جهانگرد محمدی (1394). تغییرات مکانی و زمانی برخی عناصر سنگین در غبارات اتمسفری منطقه لنجانات اصفهان. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 29. شماره 1. صفحات 125- 114.
https://jsw.um.ac.ir/article_38008.html
Ahmadi-Doabi, S.A., Afyuni, M. and Karami, M (2017). Multivariate statistical analysis of heavy metals contamination in atmospheric dust of Kermanshah province, western Iran, during the spring and summer 2013. Journal of Geochemical Exploration, 180, 61-70.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0375674217304089.
Al-Khashman O.A (2004). Heavy metal distribution in dust, street dust and soils from the work place in Karak Industrial Estate, Jordan. Atmospheric environment, 38(39):6803-6812.
Amr, M. A., Helal, A. F. I., Al-Kinani, A. T., Balakrishnan, P (2016). Ultra-trace determination of 90Sr, 137Cs, 238Pu, 239Pu, and 240Pu by triple quadruple collision/reaction cell-ICP-MS/MS: Establishing a baseline for global fallout in Qatar soil and sediments. Journal of Environmental Radioactivity, 153, 73-87.
https://link.springer.com/article/10.1007/s42250-023-00659-7.
Chakraborty, M., Rahat, M.M.R., Choudhury, T.R., Nigar, R., Liu, G. and Habib, A (2024). Heavy metal contamination and health risk assessment of road dust from landfills in Dhaka-Narayanganj, Bangladesh. Emerging Contaminants, 10(1), .100278.
https://ouci.dntb.gov.ua/en/works/4bwMkXZl/.
Charlesworth, S., Everett, M., McCarthy, R., Ordonez, A. and De Miguel, E (2003). A comparative study of heavy metal concentration and distribution in deposited street dusts in a large and a small urban area: Birmingham and Coventry, West Midlands, UK. Environment international, 29(5), 563-573.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0160412003000151.
de Miguel, E., Llamas, J.F., Chacón, E., Berg, T., Larssen, S., Røyset, O. and Vadset, M (1997). Origin and patterns of distribution of trace elements in street dust: unleaded petrol and urban lead. Atmospheric Environment, 31(17), .2733-2740.
Duong, T.T.T., and Lee, B.K (2011). Determining contamination level of heavymetals in road dust from busy traffic areas with different characteristics. J. Environ. Manage. 92: 554-562.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479710002963.
Goforth, M. R. and Christoforou, C. S (2006). Particle size distribution and atmospheric metals measurments in a rural area in the South Eastern USA. Sci. Total Environ. 356: 217-227.
https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=1494460&btwaf=28673060.
Haghnazar, H., Soltani-Gerdefaramarzi, S., Ghasemi, M. and Johannesson, K.H (2023). Receptor model-based approach to estimate urban road dust pollution by heavy metal (loid) s exposed to desert dust storms in a ra pid-growing city of Iran. Environmental Earth Sciences, 82(12), .316.
https://link.springer.com/article/10.1007/s12665-023-11000-3.
Lu, X., L. Wang, K. Lei, J. Huang and Y. Zhai (2009). Contamination assessment of copper, lead, zinc, manganese and nickel in street dust of Baoji, NW China. J. Hazard. Mater. 161: 1058-1062.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18502044/
Lu, X., L. Wang, L. Y. Li, L. Huang and D. Kang (2010). Multivariate statistical analysis of heavy metals in street dust of Baoji, NW China. J. Hazard. Mater. 173: 711-749.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19811870/
McLennan, S. M (2001). Relationships between the trace element composition of sedimentary rocks and upper continental crust. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2(4): 1-24.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2000GC000109
Modaihsh, A. S (1997). Characteristics and composition of the falling dust sediments on Riyadh city, Saudi Arabia. J. Arid Environ. 36: 211-223.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0140196396902256.
Mostafa, M.T., El-Nady, H., Gomaa, R.M., Abdelgawad, H.F., Abdelhafiz, M.A., Salman, S.A.E. and Khalifa, I.H (2024). Urban geochemistry of heavy metals in road dust from Cairo megacity, Egypt: enrichment, sources, contamination, and health risks. Environmental Earth Sciences, 83(1):37.
Nazzal, Y., M. A. Rosen and A. M. Al-Rawabdeh (2013). Assessment of metal pollution in urban road dusts from selected highways of the Greater Toronto Area in Canada. Environ. Monit. Assess. 184: 1847-1858.
http://dx.doi.org/10.1007/s10661-012-2672-3
Norouzi, S., Khademi, H., Cano, A.F. and Acosta, J.A (2015). Using plane tree leaves for biomonitoring of dust borne heavy metals: A case study from Isfahan, Central Iran. Ecological Indicators, 57:64-73.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.04.011
Qiang, L., W. Yang, L. Jingshuang, W. Quanying and Z. Mingying (2015). Grain-size distribution and heavy metal contamination of road dusts in urban parks and squares in Changchun, China. Environ. Geochem. Health. 37: 71-82.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25049053/.
Qingjie, G., D. Jun, X. yunchuan, W. Qingfei and X. Liqiang (2008). Calculating pollution indices by heavy metals in ecological geochemistry assessment and a case study in parks of Beijing. J. China Univ. Geosci. 19: 230-241.
http://dx.doi.org/10.1016/S1002-0705(08)60042-4.
Rasmussen, P.E., Subramanian, K.S. and Jessiman, B.J (2001). A multi-element profile of house dust in relation to exterior dust and soils in the city of Ottawa, Canada. Science of the total environment, 267(1-3), 125-140.
Salo, H., M. S. Bucko, E. Vaahtovuo, J. Limo, J. Makinen and L. J. Pesonen (2012). Biomonitoring of air pollution in SW Finland by magnetic and chemical measurements of moss bags and lichens. J. Geochem. Explor. 115: 69-81.
http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2012.02.009.
Soltani-Gerdefaramarzi, S., Ghasemi, M. and Gheysouri, M (2021a). 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.
http://dx.doi.org/10.21203/rs.3.rs-174408/v1.
Soltani-Gerdefaramarzi, S., Ghasemi, M. and Ghanbarian, B (2021b). Geogenic and anthropogenic sources identification and ecological risk assessment of heavy metals in the urban soil of Yazd, central Iran. Plos one, 16(11): e0260418.
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journalpone.0260418.
Tang, Y. and Han, G (2017). Characteristics of major elements and heavy metals in atmospheric dust in Beijing, China. Journal of Geochemical Exploration, 176:114-119.
http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2015.12.002.
Wang, R., Zou, X., Cheng, H., Wu, X., Zhang, C., and Kang, L (2015). Spatial distribution and source apportionment of atmospheric dust fall at Beijing during spring of 2008-2009. Environ. Sci. Pollut. Res. 22: 3547-3557.
Xiao Qing, Yutong Zong, Zaffar Malik and Shenggao Lu (2019). Source identification and risk assessment of heavy metals in road dust of steel industrial city (Anshan), Liaoning, Northeast China, Human and Ecological Risk Assessment.Human and Ecological Risk Assessment 26(5):1-20.
Yang, Z.Y., Liu, H., Li, J.Y., Bao, Y.B., Yang, J., Li, L., Zhao, Z.Y., Zheng, Q.X. and Xiang, P (2024). Road dust exposure and human corneal damage in a plateau high geological background provincial capital city: Spatial distribution, sources, bioaccessibility, and cytotoxicity of dust heavy metals. Science of The Total Environment, 912:169140.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38070561/.
Yongming, H., D. Peixuana, C. Junjib and E. S. Posmentier (2006). Multivariate analysis of heavy metal contamination in urban dusts of Xi’an, Central China. Sci. Total Environ. 355: 176-186.
http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.02.026.
Yousif, Y.M., Mutter, T.Y. and Hassan, O.M (2024). Health risks and environmental assessments of heavy metals in road dust of Ramadi, Iraq. Journal of Degraded and Mining Lands Management, 11(2):5301-5306.
http://dx.doi.org/10.15243/jdmlm.2024.112.5301.
Ziyaee, A., Karimi, A., Hirmas, D.R., Kehl, M., Lakzian, A., Khademi, H. and Mechem, D.B (2018). Spatial and temporal variations of airborne dust fallout in Khorasan Razavi Province, Northeastern Iran. Geoderma, 326:42-55.