مطالعه آلودگی به روی، سرب، کادمیم و مس در خاک سطحی بوستان‌های شهر همدان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد ﻣﺤﻴﻂ‌زﻳﺴﺖ، واﺣﺪ ﻫﻤﺪان، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ، ﻫﻤﺪان، ایران

2 دانشیار ﮔﺮوه ﻣﺤﻴﻂ‌زﻳﺴﺖ، واﺣﺪ ﻫﻤﺪان، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ، ﻫﻤﺪان، ایران

چکیده

امروزه آلودگی خاک به فلزات سنگین یک تهدید جدی برای سلامت محیط‌ و شهروندان است.  این آلودگی می‌تواند از طریق بلع و یا استنشاق تصادفی خاک و گردوغبار آلوده به‌ویژه در اماکن عمومی همچون فضای سبز شهری (که افراد بخشی از اوقات فراغت خود را در آن‌جا می‌گذرانند)، انسان را در معرض خطر قرار ‌دهد. لذا، این پژوهش با هدف تعیین غلظت کل فلزات سنگین روی، سرب، کادمیم و مس در خاک سطحی پنج بوستان شهر همدان در سال 1396 انجام شد. 60 نمونه خاک سطحی از بوستان‌های باباطاهر، ارم، مدنی، شهروند و پردیس جمع­آوری شد. نمونه­ها در آزمایشگاه آماده‌سازی شد و بعد از هضم آن‌ها توسط اسید کلریدریک و اسید نیتریک، غلظت عناصر در نمونه­ها به‌روش طیف‌سنجی نشری پلاسمای جفت شده القایی (ICP-OES) خوانده شد. نقشه­های توزیع مکانی عناصر در خاک توسط نرم‌افزار ArcGIS با استفاده از روش وزن‌دهی معکوس فاصله (IDW) تهیه شد و همچنین پردازش آماری داده­ها توسط نرم­افزار SPSS انجام یافت. نتایج نشان داد که میانگین غلظت فلزات سنگین روی، سرب، کادمیم و مس در نمونه­های خاک به‌ترتیب برابر با 30/4 ± 95/7، 10/1 ± 34/2، 07/0 ± 06/0 و 10/1 ± 10/3 میلی‌گرم در کیلوگرم و برای همه عناصر کم‌تر از غلظت­های مجاز آژانس حفاظت محیط‌زیست آمریکا و اتحادیه اروپا بود. یافته دیگر این که به‌جز در مورد عنصر سرب، میانگین غلظت سایر عناصر در نمونه‌های خاک سطحی بوستان‌های واقع در نیمه شمالی شهر از بوستان‌های واقع در نیمه جنوبی کم‌تر بود. هرچند نتایج محاسبه شاخص‌های زمین انباشتگی (Igeo)، آلودگی (CF) و بار آلودگی (PLI) بیان‌گر کیفیت قابل قبول خاک بوستان‌های شهری مورد مطالعه بود، ولی افزایش روزافزون تخلیه آلاینده‌ها‌ به محیط و احداث بوستان‌های شهری در مجاورت جاده‌ها و یا نواحی پرترافیک، می‌تواند منجر به آلودگی خاک سطحی این اماکن ‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of Zn, Pb, Cd, and Cu Contamination in Surface Soils of Urban Parks in City of Hamedan

نویسندگان [English]

  • Sh. Hazratzadeh 1
  • S. Sobhanardakani 2
1 MSc in Environmental Science, Dept. of the Environment, Hamedan Branch, Islamic Azad University, Hamedan, Iran
2 Associate Professor, Dept. of the Environment, Hamedan Branch, Islamic Azad University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Nowadays, soil contamination with heavy metals is a serious threat to the environmental and human health, which can lead to adverse effects on human health through accidental ingestion or breathing contaminated dust, particularly in public spaces where citizens spend most of their leisure time. Therefore, this study was conducted to investigate Zn, Pb, Cd, and Cu in surface soils of urban parks in city of Hamedan in 2017. A total of 60 surface soil samples were collected from Baba Taher, Eram, Madani, Shahrvand, and Pardis urban parks. The heavy metals content in samples were determined after acid digestion of soil samples, using ICP-OES. The spatial distribution maps of heavy metals in soil were prepared with Inverse Distance Weighting (IDW) interpolation method by means of ArcGIS.Also, all statistical analyses were performed using the SPSS statistical package. The results showed that the concentrations of elements (mg/kg) in soil samples with an average of 7.95 ± 4.30 for Zn, 2.34 ± 1.10 for Pb, 0.06 ± 0.07 for Cd, and 3.10 ± 1.10 for Cu were lower than the EPA and EU Commission maximum permissible concentration.According to heavy metal concentration maps, except for Pb, the spatial distribution patterns for Zn, Cd and Cu contents in the surface soil samples of urban parks in the northern part of the city were lower than in the southern part. The computed values of Igeo, CF, and PLI indices showed that the quality of the surface soil of urban parks was at acceptable level. However, it should be noted that discharge of hazardous chemicals into the environment through anthropogenic sources and construction of the urban parks on the edge of the roads with high traffic intensity may lead to soil contamination in such public places.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ArcGIS
  • Heavy metals
  • Soil contamination
  • Adverse health effects
  • spatial distribution
  1. پوراحمد، ا.، م. اکبرپور سراسکانرود و س. ستوده. 1388. مدیریت فضای سبز شهری منطقه 9 شهری تهران. پژوهش‌های جغرافیای انسانی، دوره 41، شماره 69، 50-29.
  2. دواشی، ل.، ح.ر. عظیم‌زاده، ش. دادفرنیا و س.ر. دانیالی. 1392. بررسی آلودگی سرب خاک ناشی از تردد وسایل نقلیه در محدوده پناهگاه حیات‌وحش قمیشلو. محیط‌شناسی، دوره 39، شماره 3، 57-49.
  3. رحمانی، ح.، م. کلباسی و ش. حاج رسولیها. 1374. آلودگی گیاه بوسیله سرب حاصل از وسائط نقلیه در محدوده برخی بزرگراه‌های ایران. محیط‌شناسی، شماره 26، 83-78.
  4. روان‌خواه، ن.، ر.ا. میرزایی و س. معصوم. 1395. ارزیابی خطر فلزات سنگین بر سلامت انسان در خاک سطحی. مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی مازندران، دوره 26، شماره 136، 120-109.
  5. سبحان اردکانی، س.، م. جمالی و م. معانی‌جو. 1393الف. بررسی غلظت آرسنیک، روی، کروم و منگنز در منابع آب زیر­زمینی دشت رزن و تهیه نقشه پهنه­بندی عناصر با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، دوره 16، شماره 2، 38-25.
  6. سبحان اردکانی، س.، س.ش. رزبان و م. معانی‌جو. 1393ب. ارزیابی غلظت برخی از فلزات سنگین در منابع آب زیر­زمینی دشت قهاوند همدان (1391). مجله دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، دوره 18، شماره 6، 348-339.
  7. سبحان اردکانی، س.، م. معانی­جو و ه. اسدی.1393ج. ﺑﺮرﺳﻲ ﻏﻠﻈﺖ ﺳﺮب، ﻛﺎدﻣﻴﻮم، ﻣﺲ و ﻣﻨﻴﺰﻳﻢ در ﻣﻨﺎﺑﻊ آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ دﺷﺖ رزن. داﻧﺸﮕﺎه ﻋﻠﻮم ﭘﺰﺷﻜﻲ و ﺧﺪﻣﺎت ﺑﻬﺪاﺷﺘﻲ درﻣﺎﻧﻲ ﻫﻤﺪان، دوره 21، شماره 4، 329-319.
  8. سبحان اردکانی، س. و م. تیزهوش. 1395. بررسی عناصر روی، سرب، کادمیوم و مس در شیر خام تولیدی گاوداری­های صنعتی خرم­آباد. بهداشت مواد غذایی، دوره 6، شماره 2، 50-43.
  9. سلگی، ع. و ف. یاراحمدی. 1394. ارزیابی خطرآفرینی اکولوژیک کادمیوم و سرب در خاک بوستان‌های شهری و جنگلی شهر اسدآباد. مجله دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، دوره 13، شماره 2، 94-79.
  10. سنجر، ف.، م. جواهری بابلی و ا. عسکری ساری. 1388. اندازه­گیری و مقایسه فلزات سنگین (سرب و کادمیوم) در عضله و پوست ماهی زمین‌کن دم‌نواری (Platycephalus indicus) منطقه صیادی بندر ماهشهر. زیست شناسی دریا، سال 1، شماره 4، 46- 35.
  11. صادقی، ن.، س. سبحان اردکانی و ک. ذاکرحقیقی. 1395. ارزیابی عوامل موثر بر تامین امنیت شهری به­ منظور افزایش حضور بانوان در فضاهای عمومی شهری (مطالعه موردی: پارک ساعی تهران). هویت شهر، دوره 10، شماره 3، 74-65.
  12. فرزان، م. و س. سبحان اردکانی. 1395. بررسی آلودگی رواناب سطحی حاصل از بارندگی در نقاط پر ترافیک شهر همدان به عناصر آهن، سرب و کادمیوم در سال 1392. تحقیقات نظام سلامت، دوره 12، شماره 2، 213-208.
  13. کرمی، م.، م. افیونی، ی. رضایی نژاد و ا.ح. خوشگفتارمنش. 1387. آثار تجمعی و باقیمانده لجن فاضلاب شهری بر غلظت روی و مس در خاک و گیاه گندم. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، دوره 12، شماره 46، 653-639.
  14. کیان‌‌پور، س.؛ و س. سبحان اردکانی. 1396. بررسی محتوی عناصر روی، سرب، کادمیوم و مس در محصول گندم و نان مصرفی برخی از مزارع و نانوایی‌‌های شهر همدان. بهداشت مواد غذایی، دوره 7، شماره 4، 93-83.
  15. لقا امینی، ف.، ن. میرغفاری. و ب. عشقی ملایری. 1390. بررسی غلظت نیکل در خاک و تعدادی از گونه‌های گیاهی طبیعی اطراف معدن سرب و روی آهنگران در استان همدان. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، دوره 13، شماره 2، 20-11.
  16. محمدمرادی، ب.، س. سبحان اردکانی. و م. چراغی. 1396. ارزیابی شاخص مخاطره بوم‌شناختی فلزات سنگین در خاک سطحی بوستان­های شهری تهران. سلامت و محیط‌زیست، دوره 10، شماره 4، 441-429.
  17. مهرآرا، م. و ا.ا. لاهیجانیان. 1393. بررسی وضعیت پارک­های شهری در جهت حفظ محیط­زیست و ارائه راهکارهای مدیریتی مناسب (مطالعه موردی: پارک­های منطقه 7 شهر تهران). انسان و محیط‌زیست، دوره 12، شماره 2، 67-55.
  18. واثقی، س.، م. افیونی، ح. شریعتمداری و م. مبلی. 1382. اثر لجن فاضلاب و  pHخاک بر قابلیت جذب عناصر کم مصرف و فلزات سنگین. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی (علوم آب و خاک)، دوره 7، شماره 3، 106-95.
  19. وحدت، س. و ح. سجادزاده. 1395. بررسی و ارزیابی نقش هنر شهری در افزایش میزان حضورپذیری فضاهای عمومی با تأکید بر گرافیک شهری (نمونه موردی: پارک مردم همدان). پژوهش هنر، دوره 6، شماره 11، 38-25.
  20. Adriano, D.C. 2001. Trace Elements in Terrestrial Environments; Biogeochemistry, Bioavailability and Risks of Metals. Springer-Verlag, New York, eBook ISBN: 978-0-387-21510-5, pp. 867.
  21. Bakirdere, S., and M., Yaman. 2008. Determination of lead, cadmium and copper in roadside soil and plants in Elazig, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment. 136(1-3):401-410.
  22. Batjargal, T., E., Otgonjargal, K., Baek, J-S., Yang. 2010. Assessment of metals contamination of soils in Ulaanbaatar, Mongolia. Journal of Hazardous Materials. 184(1-3): 872-876.
  23. Chen, T.B., Y.M., Zheng, M., Lei, Z.C., Huang, H.T., Wu, H., Chen, et al. 2005. Assessment of heavy metals pollution in surface soils of urban parks in Beijing China. Chemosphere. 60:542-551.
  24. Chen, X., X., Xia, Y., Zhao, and P., Zhang. 2010. Heavy metal concentrations in roadside soils and correlation with urban traffic in Beijing, China. Journal of Hazardous Materials. 181(1-3): 640-646.
  25. Curran-Cournane, F., G., Lear, L., Schwendenmann, and J., Khin. 2015. Heavy metal soil pollution is influenced by the location of green spaces within urban settings. Soil Research. 53: 306-315.
  26. Dantu, S. 2010. Geochemical patterns in soils in and around Siddipet, Medak District, Andhra Pradesh, India. Environmental Monitoring and Assessment. 170(1-4):681-701.
  27. Goher, M.E., H.I., Farhat, M.H., Abdo, and S.G., Salem. 2014. Metal pollution assessment in the surface sediment of Lake Nasser. Egypt Egyptian Journal of Aquatic Research. 40: 213-224.
  28. Dong-sheng G., and M.R., Peart. 2006. Heavy metal concentrations in plants and soils at roadside locations and parks of urban Guangzhou. Journal of Environmental Sciences. 18(3): 495-502.
  29. Hursthouse, A., D., Tognarelli, P., Tucker, F.A., Marsan, C., Martini, L., Madrid, et al. 2004. Metal content of surface soils in parks and allotments from three European cities: initial pilot study results. Land Contamination & Reclamation. 12(3):189-196.
  30. Kabata-Pendias, A. 2010. Trace Elements in Soils and Plants. Fourth Edition, CRC Press, Boca Raton, FL. Book ISBN: 9781420093681, pp. 548.
  31. Kelepertsis, A., D., Alexakis, and I., Kita. 2001. Environmental geochemistry of soils and waters of Susaki Area, Korinthos, Greece. Environmental Geochemistry and Health. 23(2):117-135.
  32. Krishna, A.K., and P.K., Govil. 2007. Soil contamination due to heavy metals from an industrial area of Surat, Gujarat, Western India. Environmental Monitoring and Assessment. 124(1-3):263-275.
  33. Kuzmanoski, M.M., M.N., Todorović, M.P., Aničić Urošević, and S.F., Rajšić. 2014. Heavy metal content of soil in urban parks of Belgrade. Hemijska Industrija. 68(5):643-651.
  34. Lasat, M.M. 2002. Phytoextraction of toxic metals: A review of biological mechanisms. Journal of Environmental Quality. 31(1): 109-120.
  35. Lee, C.S.L., X., Li, W., Shi, and S.C.N., Cheung. 2006. Thornton I. 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(1-3):45-61.
  36. Luo, X.S., J., Ding, B., Xu, Y.J.,Wang, H.B., Li, and S., Yu. 2012. Incorporating bioaccessibility into human health risk assessments of heavy metals in urban park soils. Science of the Total Environment. 424: 88-96.
  37. Lyu1, S., and W., Chen. 2016. Soil quality assessment of urban green space under long-term reclaimed water irrigation. Environmental Science and Pollution Research. 23(5): 4639-4649.
  38. Madrid, L., E., Diaz-Barrientos, and F., Madrid. 2002. Distribution of heavy metal contents of urban soils in parks of Seville. Chemosphere. 49: 1301-1308.
  39. Maleki, A., H., Amini, S., Nazmara, S., Zandi, and A.H., Mahvi. 2014. Spatial distribution of heavy metals in soil, water, and vegetables of farms in Sanandaj, Kurdistan, Iran. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 12:136.
  40. McKenzie, E.R., J.E., Money, P.G., Green, and T.M., Young. 2009. Metals associated with stormwater-relevant brake and tire samples. Science of the Total Environment. 407:5855-5860.
  41. Micó, C., L., Recatalá, M., Peris, and J., Sánchez. 2006. Assessing heavy metal sources in agricultural soils of an European Mediterranean area by multivariate analysis. Chemosphere. 65(5): 863-872.
  42. Mirzaei, R., S., Teymourzade, M., Sakizadeh, and H., Ghorbani. 2015. Comparative study of heavy metals concentration in topsoil of urban green space and agricultural land uses. Environmental Monitoring and Assessment. 187: 741.
  43. Mohammadi Roozbahani, M., S., Sobhanardakani, H., Karimi, and R., Sorooshnia. 2015. Natural and anthropogenic source of heavy metals pollution in the soil samples of an industrial complex; a case study. Iranian Journal of Toxicology. 29:1336-1341.
  44. Möller, A., H.W., Müller, A., Abdullah, G., Abdelgawad, and J., Utermann. 2005. Urban soil pollution in Damascus, Syria: concentrations and patterns of heavy metals in the soils of the Damascus Ghouta, Geoderma. 124(1-2): 63-71.
  45. Muhammad, S., M., Tahir Shah, and S., Khan. 2011. Health risk assessment of heavy metals and their source apportionment in drinking water of Kohistan region, northern Pakistan. Microchemical Journal. 98(2):334-343.
  46. Nowrouzi, M, and A., Pourkhabbaz. 2014. Application of geoaccumulation index and enrichment factor for assessing metal contamination in the sediments of Hara Biosphere Reserve, Iran. Chemical Speciation and Bioavailability. 26(2):99-105.
  47. Özcan, M.M., and F.Y., AL Juhaimi. 2012. Determination of heavy metals in bee honey with connected and not connected metal wires using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP–AES). Environmental Monitoring and Assessment. 184:2373-5.
  48. Sayadi, M.H., and M.R.G., Sayyed. 2011. Comparative assessment of baseline concentration of the heavy metals in the soils of Tehran (Iran) with the comprisable reference data. Environmental Earth Sciences. 63(6): 1179-1188.
  49. Shi, G.T., Z.L., Chen, S.Y., Xu, L., Wang, J., Zhang, H.W., Li, et al. 2007. Characteristics of heavy metal pollution in soil and dust of urban parks in Shanghai. Chinese Journal of Environmental Science. 28(2): 238-242.
  50. Soares de Moura, M.C.S., G.C., Moita, and J.M., Moita Neto. 2010. Analysis and assessment of heavy metals in urban surface soils of Teresina, Piauí State, Brazil: a study based on multivariate analysis. Comunicata Scientiae. 1(2): 120-127.
  51. Sobhanardakani, S. 2016. Health risk assessment of As and Zn in canola and soybean oils consumed in Kermanshah, Iran. Journal of Advances in Environmental Health Research. 4(2):62-67.
  52. Sobhanardakani, S. 2018. Assessment of Pb and Ni contamination in the topsoil of ring roads’ green spaces in the city of Hamedan. Pollution. 4(1): 43-51.
  53. Sobhanardakani, S., and M., Ghoochian. 2016. Analysis of heavy metals in surface sediments from Agh Gel Wetland, Iran. Iranian Journal of Toxicology. 34:41-46.
  54. Sobhanardakani, S., M., Ghoochian, and L., Taghavi. 2016. Assessment of heavy metal contamination in surface sediment of the Darreh-Morad Beyg River. Iranian Journal of Health Sciences, 4(3):22-34.
  55. Sobhanardakani, S., and S.M., Jafari. 2014. Assessment of heavy metals (Cu, Pb and Zn) in different tissues of common carp (Cyprinus carpio) caught from Shirinsu Wetland, Western Iran. Journal of Chemical Health Risks. 4(2):47-54.
  56. Sobhanardakani, S., and K., Jamshidi. 2015. Assessment of metals (Co, Ni and Zn) content in the sediments of Mighan Wetland using geo-accumulation index. Iranian Journal of Toxicology. 30: 1386-1390.
  57. Solgi, E. 2016. Contamination of two heavy metals in topsoils of the urban parks Asadabad, Iran 2013. Archives of Hygine Sciences. 5(2):92-101.
  58. Solgi, E., and R., Konani. 2016. Assessment of lead contamination in soils of urban parks of Khorramabad, Iran. HealthScope. 5(4):e36056.
  59. Vince, T., G., Szabó, Z., Csoma, G. Sándor, and S., Szabó. 2014. The spatial distribution pattern of heavy metal concentrations in urban soils - a study of anthropogenic effects in Berehove, Ukraine. Central European Journal of Geosciences. 6(3):330-343.
  60. Turekian, K.K., and K.H., Wedepohl. 1961. Distribution of the elements in some major units of the earth’s crust. Geological Society of America Bulletin. 72:175-192.
  61. Vince, T., G., Szabó, Z., Csoma, G. Sándor, and S., Szabó. 2014. The spatial distribution pattern of heavy metal concentrations in urban soils - a study of anthropogenic effects in Berehove, Ukraine. Central European Journal of Geosciences. 6(3):330-343.
  62. Yang, X.E., X.X., Long, W.Z., Ni, Z.Q.,Ye, Z.L., He, P.J., Stoffella, et al. 2002. Assessing copper thresholds for phytotoxicity and potential dietary toxicity in selected vegetable crops. Journal of Environmental Science and Health, Part B. 37(6):625-635.
  63. Yazdi, M., and N., Behzad. 2009. Heavy metal contamination and distribution in the parks city of Islam Shahr, SW Tehran, Iran. The Open Environmental Pollution & Toxicology Journal. 1(1): 49-53.