سنجش بار آلودگی و تحلیل زمین آماری فلزات سنگين (سرب، وانادیوم، روی و نیکل) درخاک‌های اطراف نیروگاه شهید‌رجایی
محورهای موضوعی : آلودگی خاک
علی گودرزوندچگینی
1
*
,
ناصر عبادتی
2
,
بهنوش خوش منش
3
1 - دانشجوی دکتری آلودگی‌های محیط‌زیست، دانشگاه آزاد اسلامی تهران غرب، تهران، ایران. *(مسوول مکاتبات)
2 - گروه زمین شناسی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهر، تهران، ایران.
3 - گروه علوم و مهندسی محیط‌زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران غرب، تهران، ایران.
کلید واژه: فلزات سنگین, نیروگاه شهید‌رجایی, بار آلودگی, شاخص‌های زمین آماری,
چکیده مقاله :
زمينه و هدف: آلودگی خاک با فلزات سنگین، معضلی رو به گسترش است که به دلیل غیرقابل تجزیه بودن و اثرات سوء فیزیولوژیکی آنها بر موجودات زنده و انسان، حتی در غلظت‌های کم، حائز اهمیت است. این تحقیق با هدف بررسی و پایش آلودگی خاکهای اطراف نیروگاه شهید‌رجایی به فلزات سنگین سرب، وانادیوم، روی و نیکل انجام گرفته است.
روش بررسی: پس از شناسایی مشخصات اراضی و خاکهای اطراف نیروگاه به شعاع 5 کیلومتر، 63 نمونه خاک از عمق 20-0 سانتی‌متری زمین در طول دوره یک‌ساله (1402) برداشت و با استفاده از روش پلاسمای القایی- اسپکترومتری (ICP-OES) آنالیز شد. سپس، شاخص‌های بار آلودگی محاسبه و با استفاده از روش‌های زمین آماری، روند تغییرات غلظت فلزات سنگین در خاک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که وانادیوم دارای بیشترین شاخص توزیع نسبی (V > Zn > Ni > Pb) است. هم‌چنین، براساس ضریب همبستگی و نمودار سری زمانی، روند تغییرات نیکل نسبت به وانادیوم، سرب و روی صعودی بود که نشان دهنده افزایش بار آلودگی و خطر اکولوژیک بیشتر این عنصر است. بررسی از نظر شاخص زمین انباشتگی به ترتیب میانگین نیکل (93/0)، روی (19/0-)، وانادیوم (01/1-)، سرب (03/1-) که بار آلودگی درجه متوسط را نشان می‌دهند.
بحث و نتيجه‌گيری: به طور کلی ضریب بار آلودگی (PLI) برای سرب، وانادیوم، روی و نیکل به ترتیب برابر ۶۵/۱،63/۱،61/۱و۵۰/۱ به دست آمد و نشان داد که خاکهای منطقه مورد مطالعه از نظر این فلزات در رده آلودگی متوسط قرار دارند. با این حال، مقایسه این نتایج با ذرات خروجی از دودکش نیروگاه، نشان دهنده تمرکز و غنی سازی خاک به این فلزات ناشی از فعالیت نیروگاه است. بنابراین، ضرورت به کارگیری تمهیدات و مدیریت محیط‌زیستی و کنترل نوع سوخت نیروگاه به منظور کاهش آلودگی خاک به فلزات سنگین، امری اجتناب ناپذیر است.
Background and Objective: soil contamination with heavy metals is a growing problem that is important due to their indestructibility and adverse physiological effects on living organisms and humans, even in low concentrations. This research was conducted with the aim of investigating and monitoring soil contamination around Shahid Rajaei power plant with lead, vanadium, zinc and nickel heavy metals.
Material and Methodology: After identifying the characteristics of the lands and soils around the power plant with a radius of 5 km, 63 soil samples were taken from the depth of 0 to 20 cm and analyzed using the inductively coupled plasma-spectrometry (ICP-OES) method. Then, pollution load indices were calculated and using geostatistical methods, the trend of changes in the concentration of heavy metals in the soil was analyzed.
Findings: The results showed that vanadium had the highest relative distribution index (V > Zn > Ni > Pb). Also, based on the correlation coefficient and the time series graph, the change trend of nickel compared to vanadium, lead and zinc was upward, which indicates the increase in the pollution load and the greater ecological risk of this element. Examination in terms of the index of accumulation of nickel (0.93), zinc (-0.19), vanadium (-1.01), lead (-1.03), which show the average pollution load.
Discussion and conclusion: In general, the pollution load factor (PLI) for lead, vanadium, zinc, and nickel was obtained as 1.65, 1.63, 1.61, and 1.50, respectively, which showed that the soils of the studied area are high in these metals. They are in the medium pollution category. However, the comparison of these results with the particles coming out of the power plant chimney shows the concentration and enrichment of the soil with these metals due to the power plant activity. Therefore, the need to apply measures and environmental management and control the type of power plant fuel in order to reduce soil pollution with heavy metals is inevitable.
1. Shayestehfar, M.R., Rezaei, A., 2010, Methodology presentation in decreasing the environmental of Sarcheshmeh copper mine with the help of geochemical data. 27th Symposium on Geosciences, Tehran, Iran, 254, pp.24-23,9. (In Persian)
2. Chen, C.W., Kao, C.M., Chen, C.F., & Dong, C.D.,2007, Distribution and accumulation of heavy metals in the sediments of Kaohsiung Harbor, Taiwan, Chemosphere Vol. 66, No. 8, pp. 1431-1440.
3. Karimi Shooshtari,A., Mohammadi RouzbahaniHeavy ,M., 2022. metals concentrations (Ni,Pb,Cd) in Spinach (Spinacia oleraceae) with Effect of Atmospheric Desiccation (Case Study: Upper Hand and Downstream of Ramin Ahvaz Power Plant), . Env. Sci. Tech., Vol 24, No. 1, April, pp.39-52. (In Persian)
4. Ghadimi, F. Ghomi, m. mohammadiVali Kandi, E., 2019, Evaluation of Soil Contamination to Heavy Metals around the Shazand Power Plants Using Statistical and Geo Statistical Analysis. J. Env. Sci. Tech., Vol. 21, No.5,pp.139-153. (In Persian)
5. Yaylalı-Abanuz, G., 2011, Heavy metal contamination of surface soil around Gebze industrial area, Turkey, Microchemical Journal, pp. 82-92.
6. Guill´en, M. T., Delgado, J., Albanese, S., Nieto, J. M., Lima, A., De Vivo, B., 2012, Heavy metals fractionation and multivariate statistical techniques to evaluatethe environmental risk in soils of Huelva Township (SW Iberian Peninsula), Journal of Geochemical Exploration,,Vol.119-120,pp. 32-43.
7. Talebi, A.M., Ghorbani, H., 2023, Dispersion modeling of NOx and SO2 pollutions using AERMOD model (Case study of Shahid Salimi power plant, Neka),Journal of Environmental sciences studies Vol. 8, Issue 2 ,pp. 6647-6661.(In Persian)
8. Shahbazi, A., 2013, Investigation of soil heavy metal contamination using pollution factor indices, land accumulation and comprehensive pollution factor index (case study: Nahavand city), Environment and Development, Vol. 3, No. 5, pp.31-38. (In Persian)
9. Saeedi, M., 2014, Simulation of sulfur dioxide gas emissions from Shahid Rajaei thermal power plant chimney in Qazvin in winter, Department of Water and Environment, Faculty of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Iran Energy Journal, No. 23,pp.34-43. (In Persian)
10. JICA., 2018, Preparatory Survey on the Shahid Rajaee Power Plant Construction Project, Final report, Japan International CooperationAgency (JICA) Tokyo Electric Power Services Co., Ltd. Thermal Power Plants Holding Company of Iran,pp.390.
11. Sheikhi Alman Abad Z., Pirkharrati H, Mojarrad M., 2021. Health Risk Assessment of Heavy Metals in the Soil of Angouran Mineral Processing Complex in Iran. Pollution. 2021 Jan 1;7(1):241-56. (In Persian)
12. Abrahim, G. M. S., Parker, R. J., 2008, Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree contamination in marine sediments from Tamaki. Estuary, Auckland, New Zealand, Environmental Monitoring and Assessment 136, pp. 227-238
13. Hakanson L., 1980, An ecological risk index for aquatic pollution control: a sedimentological approach, Water Research, 14: pp.975-1001
14. Muller, G., 1979. Schwermetalle in den sedimenten des RheinsVeranderungenseit 1971, Umschau Vol. 79, No.24, pp.778- 783
15. Gonzales, A., Rodriguez, M., Sanchez, J.C., Espinosa, A.J. and La Rosa, F.J., 2000, Assessment of metals in sediments in a tributary of Guadalquivir River (Spain). Heavy metal partitioning and relation between the water and sediment system water, Air and soil pollution 121, pp. 11-29.
16. Luoping Zhang, X, Y., HuanFeng, Y, J., Tong Ouyang, X, Y., Rongyuan Liang, C, G., Weiqi,C., 2007, Heavy metal contamination in western Xiamen Bay sediments and its vicinity, China, Mar Pollut Bull 54, pp. 974-982.
17. 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, pp.19-56.
18. Qishlag, A., Moore, F., Forghani, G., 2007, Impact of untreated wastewater irrigation on soils and crops in Shiraz suburban area, SW Iran, Environmental Monitiring Assessm-ent 149, pp.254-262.
19. Adomako, D., Nyarko, B.J.B, Dampare, S.B., Serfor- Armah, Y., Osae, S., Fianko, J.R., Akaho, E, H., 2008, "Determination of toxic elements in (waters and sediments from River Subin in the) Ashanti Region of Ghana", Environmental Monitoring Assessment 141, P. 165-175.
20. Mapanda, F, Mangwayana, E.N, Nyamangara, J, Giller, K.E., 2007, Uptake of heavy metals by vegetables irrigated using wastewater And the subsequent trisks in Harare, Zimb-abwe, Physics and Chemistry of the Earth 32, pp.1399-1405.
21. Kabata-Pendias, A., Mukherjee, A. B., 2007, Trace Elements from Soil to Human. Springer Science & Business Media, pp.550.
22. Soriano, A., Pallarés, S., Pardo, F., Vicente, A.B., Sanfeliu, T., Bech, J., 2012, Deposition of heavy metals from particulate settleable matter in soils of an industrialised area, Journal of Geochemical Exploration, Vol.113,pp. 36–44.
23. Alimohammadi, S. Membini, H. Vahdati, B., 2016, Investigating the fuel and combustion consequences of not using high pressure heaters in Ramin power plant units, Proceedings of the 7th Iran Fuel and Combustion Conference, Tehran, Sharif University of Technology, pp.8-14.