ارزیابی پتانسیل خطر اکولوژیک و منشاء یابی فلزات سنگین سرب، آرسنیک، کادمیوم و روی درآب و رسوبات سطحی رودخانه قشلاق سنندج

الموضوعات :

فرانک فقیری ¹ , دلنیا حاجی احمدی ² , جمیل امان اللهی ³ , فرشید قربانی ⁴

1 - دانش آموخته کارشناسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، کردستان، ایران .
2 - دانش آموخته کارشناسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، کردستان، ایران .
3 - استادیار، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، کردستان، ایران.
4 - استادیار، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، کردستان، ایران. *(مسوول مکاتبات)

تاريخ الإرسال : 23 الخميس , شوال, 1389 تاريخ التأكيد : 23 الخميس , شوال, 1389 تاريخ الإصدار : 23 الخميس , شوال, 1389

الکلمات المفتاحية: منشاء‌یابی فلزات سنگین, ارزیابی خطر اکولوژیک, عامل غنی‌شدگی, آنالیز چند متغیره, رودخانه قشلاق,

ملخص المقالة :

چکیده زمینه و هدف: فلزات سنگین به علت سمیت، ماندگاری در شرایط طبیعی، قابلیت ورود و تجمع در زنجیره‌ی غذایی به عنوان آلوده‌کننده‌های جدی تلقی می‌شوند. بنابراین مطالعه پیش‌ رو به منظور ارزیابی پتانسیل خطر اکولوژیک و منشاء‌یابی فلزات سنگین سرب، آرسنیک، کادمیوم و روی درآب و رسوبات سطحی رودخانه قشلاق سنندج انجام گرفت. روش بررسی: به این منظور در این پایش 16 نمونه‌ از آب و رسوبات سطحی رودخانه قشلاق جمع‌آوری شد. سپس نمونه‌ها برای تعیین غلظت عناصر آرسنیک، سرب، کادمیوم و روی با روش طیف سنجی جذب اتمی مورد سنجش قرار‌گرفتند. هم چنین از شاخص پتانسیل خطر اکولوژیک [1](PERI) و شاخص غنی‌شدگی [2](EF) جهت ارزیابی خطر اکولوژیک و از شاخص آلودگی فلزات سنگین [3](HPI) جهت بررسی اثر عناصرسنگین بر سلامت انسان استفاده شد. آنالیز چند متغیره مانند آنالیز هم بستگی و آنالیز مؤلفه‌های اصلی [4](PCA)وشاخص غنی‌شدگی جهت شناسایی پتانسیل منابع انسانی آرسنیک، سرب، کادمیم و روی در رودخانه قشلاق مورد استفاده قرار گرفتند. یافته ها: نتایج نشان داد که میانگین غلظت یک گروه از عناصر شامل Pb، Cd و Zn بیش تر از مقادیر ‌زمینه بودند، درصورتی که میانگین غلظت As به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از مقادیر ‌زمینه بود. عامل غنی‌شدگی فلزات سنگین مورد مطالعه در رودخانه قشلاق به صورت Pb> Zn> Cd> As به دست آمد. از سویی، نتایج به دست آمده از شاخص پتانسیل خطر اکولوژیک (PERI) درجه خطر کم را برای فلزات Pb، As و Zn نشان داد اما فلز Cd برای نقاط نمونه ای تحت تاثیر تردد جاده ای دارای خطر اکولوژیک متوسط بود. بحث و نتیجه گیری: . براساس نتایج حاصل از عامل غنی‌شدگی، آنالیز هم بستگی و آنالیز مؤلفه‌های اصلی می‌توان گفت که میزان غلظت As بیش تر تحت تاثیر ساختار زمین‌شناسی منطقه (لیتوژنیک) بوده است. غلظت Pb و Cd در چهار منطقه نمونه برداری به طور یکسان تحت تاثیر کشاورزی و تردد جاده ای بوده است. هم چنین مشخص شد که غلظت Zn تحت تاثیر فاضلاب‌های مسکونی قرار دارد.

المصادر:

1. Horowitz, A. J.,  Elrick, K. A., 1988. Interpretation of bed sediment trace metal data: methods for dealing with the grain size effect. Chemical and biological characterization of sludges, sediments dredge spoils, and drilling muds. ASTM STP, Vol. 976 , pp. 114-128.


2. Yang, L., Shen, J., Zhang, Z., Sun, Q., Yuxin, Z., 2003. Distribution and ecological risk assessment for heavy metals in superficial sediments of Nansihu Lake. Journal of Lake Sciences, Vol. 15 , pp. 252-256.


3. Yang, Y., Chen, F., Zhang, L., Liu, J., Wu, S., Kang, M., 2012. Comprehensive assessment of heavy metal contamination in sediment of the Pearl River Estuary and adjacent shelf.Marine Pollution Bulletin, Vol. 64(9) ,pp. 1947-1955.


4. Staley, C., Johnson, D., Gould, T. J., Wang, P., Phillips, J., Cotner, J. B., Sadowsky, M. J., 2015.  Frequencies of heavy metal resistance are associated with land cover type in the upper Mississippi river. Science of The Total Environment, Vol. 511 ,pp. 461-468.


5. Sundaray, S.K., Nayak, B.B., Lin, S., Bhatta, D., 2011. Geochemical speciation and risk assessment of heavy metals in the river estuarine sediments-A case study:Mahanadi basin, India. Journal of Hazardous Materials, Vol. 186(2), pp. 1837-1846.


6. Maanan, M., Saddik, M., Maanan, M., Chaibi, M., Assobhei, O., Zourarah, B., 2015. Environmental and ecological risk assessment of heavy metals in sediments of Nador lagoon, Morocco. Ecological Indicators, Vol. 48,pp. 616-626.


7. Islam, MS., Ahmed, MK., Raknuzzaman, M., Mamun, MH, Islam, MK., 2015. Heavy metal pollution in surface water and sediment: A preliminary assessment of an urban river in a developing country.  Ecological Indicators, Vol. 48 ,pp. 282-291.


8. Paramasivam, K., Ramasamy, V., Suresh, G., 2015. Impact of sediment characteristics on the heavy metal concentration and their ecological risk level of surface sediments of Vaigai river, Tamilnadu, India. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Vol. 137, pp. 397-40.


9. Shi, H., Sun, Y., Zhao, X., Qu, B., 2013. Influence on sorption property of pb by fractal and site energy distribution about sediment of Yellow River. Procedia Environmental Sciences, Vol. 18, pp. 464-471.


10. Shanbehzadeh, S., Dastjerdi, M. V., Hassanzadeh, A. and Kiyanizadeh, T., 2013. Investigation of Heavy Metals in water and sediment on Massjed soleymanTembi river before and after of wastewater entrance. scintific research journal of health system research, Vol. 9 (10). )In Persian(


11. Majnoni, F., Alipour, H., Hassanpour, M., Banagar, G., Ajorlo, M.,2015. Assessment of Cd, Cr and Pb Pollution in Sediment and Water of Gheshlagh River, Iran, in September 2013. Iranian Journal of Toxicology, Vol. 9 ,pp. 1264- 1270.


12. JafariSalim, B., Bidhendi, G. N., Salemi, A., Taheryioun, M. & Ardestani, M., 2009. Water quality assessment of gheshlagh river using water quality indices. Environmental Sciences, Vol.6 (4), 19-28. [InPersian]


13. usEPA, United States Environmental Protection Agency method study 3050B. Acid digestion of sediments, sludges and soils (revision 2). 1996.


14. Huang, P., Li, T.G., Li, A.C., Yu, X. K., Hu, N. J., 2014. Distribution, enrichment and sources of heavy metals in surface sediments of the North Yellow Sea. Continental Shelf Research, Vol. 73, pp. 1-13


15. Kartal, Ş., Aydın, Z., Tokalıoğlu, Ş., 2006. Fractionation of metals in street sediment samples by using the BCR sequential extraction procedure and multivariate statistical elucidation of the data. Journal of Hazardous Materials, Vol. 132(1) ,pp. 80-89.


16. Hakanson, L.,1980. An ecological risk index for aquatic pollution control.a sedimentological approach. Water Research, Vol.14(8) ,pp. 975-1001.


17. Wang, Y., Yang, L., Kong, L., Liu, E., Wang, L., Zhu, J., 2015. Spatial distribution, ecological risk assessment and source identification for heavy metals in surface sediments from Dongping Lake, Shandong, East China. CATENA, Vol. 125 ,pp.200-205.


18. Reza, R., Singh, G., 2010. Heavy metal contamination and its indexing approach for river water. Journal of EnvironmentalScience & Technology, Vol. 7(4), pp 785-792.


19. Abdullah, E. J., 2013 Evaluation of Surface Water Quality Indices for Heavy Metal s of  Diyala River-Iraq Journal of Natural Sciences Research, Vol. 3 (8), 63-69.


20. Jongman, RHG., Ter. Break, CJF., Van Tongeren, OFR., 1987. Data Analysis in Community and Landscape Ecology. Center Fire Agricaltural Publishing and Documentation, Wageningen.


21. Sakan, S.M., Djordjevic, D.S., Manojlovic, D.D., Predrag, P.S., 2009. Assessment of heavy metal pollutants accumulation in the Tisza river sediments. Journal of Environmental Management, Vol. 90(11), pp. 3382-3390.


22. Mohiuddin, K.M., Otomo, K., Ogawa, Y., Shikazono, N., 2012. Seasonal and spatialdistribution of trace elements in the water and sediments of the Tsurumi Riverin Japan. Environmental monitoring and assessment, Vol. 184(1), pp. 265-279.


23. Mukai, H., Tanaka, A., Fujii, T., Nakao, M., 1994. Lead isotope ratios of airborne par-ticulate matter as tracers of long-range transport of air pollutants around Japan. Journal of Geophysical Research,Vol. 99, pp. 3717–3726.


24. Shikazono, N., Tatewaki, K., Mohiuddin, K.M., Nakano, T., Zakir, H.M., 2012. Sources,spatial variation and speciation of heavy metals in sediments of the TamagawaRiver in Central Japan. Environmental geochemistry and health, Vol. 34(1), pp.  13-26.


25. Rajaei, Q., Hasanpour, M. and Mehdinejad, M. H., 2012. Heavy Metals Concentration (Zinc, Lead, Chrome and Cadmium) in Water and Sediments of Gorgan Gulf and Estuarine Gorganroud River, Iran. Scintific Research Journal of Health System Research, Vol. 8, 748-756. (InPersian)


26. Guo, H., Zhang, Y., Xing, L., Jia, Y., 2012. Spatial variation in arsenic and fluoride concentrations of shallow groundwater from the town of Shahai in the Hetao basin, Inner Mongolia.  Applied Geochemistry,  Vol. 27, pp. 2187-2196.


27. Martín, J.A.R., Arias, M.L., Corbí, J.M.G., 2006.  Heavy metals contents in agricultural topsoils in the Ebro basin (Spain). Application of the multivariate geoestatistical methods to study spatial variations. Environmental Pollution,   Vol. 144(3), pp.  1001-1012.

5. Rahman, M. A., Hogan, B., Duncan, E., Doyle, C., Krassoi, R., Rahman, M. M., Naidu, R., Lim, R. P., Maher, W. and Hassler, C., 2014. Toxicity of arsenic species to three freshwater organisms and biotransformation of inorganic arsenic by freshwater phytoplankton (Chlorella sp. CE-35). Ecotoxicology and Environmental Safety, Vol. 106, 126-135.

22. Selvaraj, K., Mohan, V.R., Szefer, P., 2004. Evaluation of metal contaminationin coastal sediments of the Bay of Bengal, India: geochemical and statistical approaches. Marine Pollution Bulletin, Vol. 49(3), pp. 174-185.

30. Zhou, J., Ma, D., Pan, J., Nie, W., Wu, K., 2008. Application of multivariate statistical approach to identify heavy metal sources in sediment and waters: a case study in Yangzhong, China. Environmental Geology, Vol. 54, pp. 373-380.