ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در خاک شهری کرج (ایران)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دفتر آموزش و ترویج استاندارد، سازمان ملی استاندارد ایران، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده زمین‎شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد، گروه زیست‏محیطی، سازمان زمین‏شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

4 استادیار، گروه ژئوشیمی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

به‌منظور بررسی اثرات ترافیک و آلودگی شهری بر غلظت فلزات سنگین، 40 نمونه خاک از فضاهای سبز کرج با کاربری‌های مختلف‌‌ و 5 نمونه از مناطق غیرآلوده به عنوان شاهد و زمینه ژئوشیمیایی برداشت شد. نمونه‌ها پس از آماده سازی با استفاده از دستگاه OES-ICP تجزیه شیمیایی شد. تحلیل آماری داده‌ها با استفاده از نرم افزار‌ SPSS نسخه 21 انجام شد. شاخص‌های آلودگی برای عناصر مورد توجه در شهر کرج تعیین و ارتباط آنها با عناصر دیگر تعیین شدند.
بررسی‌های آماری نشان داد که توزیع فلزاتی مانند کادمیم، کروم، مس، نیکل و روی در خاک‌های شهر کرج شبیه به هم بوده و اغلب در مرکز شهر کرج (محدوده باغ‌های جهانشهر و پارک خانواده) نسبت به سایر مناطق شهر بیشتر است. خاک زمین‌های کشاورزی دارای فلزات سنگین کمتری نسبت به سایر زمین‌ها (پارک‌ها و باغ‌ها) است. این یافته‌ها مطابق با نتایجی است که توسط سایر محققان در مناطق دیگر جهان گزارش شده است. آرسنیک، گوگرد و سرب توزیع متفاوتی نسبت به سایر فلزات سنگین ذکر شده دارند. مقدار میانگین عناصر روی، فسفر، نیکل، مس، کروم و کادمیم در مرکز شهر بیشتر از سایر محدوده‌های شهری است.

شاخص آلودگی فلزات سنگین در خاک کرج برای عناصر مختلف به ترتیب : As>S>P>Zn>Pb>Cu>Ni, Cr>Cd است. شاخص آلودگی فلزات سنگین برای خاک کرج 75/1 بوده که در ردیف خاک‌های با آلودگی متوسط قرار دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of heavy metal pollution in urban soil in Karaj (Iran)

نویسندگان [English]

  • Abbas Fallah 1
  • Soroush Modabberi 2
  • Alireza Sayyareh 3
  • amir ali Tabakh shabani 4
1 M.Sc., Bureau of standard Training and promotion, INSO, Tehran, Iran
2 Associate Professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
3 M.Sc., Department of Geochemistry, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Geochemistry, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

For study the effects of traffic and urban pollution on heavy metals concentration, 40 soil samples were collected in green areas of Karaj city with different uses and 5 samples as geochemical background were collected from unpolluted areas and margins of the city. The samples after preparation were analyzed by ICP-OES method. Statistical data were analyzed by SPSS (version 21) software. Relation of elements and pollution indexes determined for noticeable elements in karaj city.
The Statistical analysis indicate that the distribution of metal such as: Cd,Cr,Cu,Ni and Zn in soil of Karaj city are similar to each other and often in the central part of Karaj city( Jahanshaher garden , Family park) Compared to other regions is more. Heavy metals in farmland soil are lower than other lands (garden, park). These findings are matching with the results reported by other researchers (from other regions of world). As, S and Zn have different distribution than other listed heavy metals. The Mean value of Zn, P, Ni, Cu, Cr, Co and Cd in the central part of Karaj city is more than other regions.
PI value in the Karaj city soil for various heavy metals are respectively as: As>S>P>Zn>Pb>Cu>Ni, Cr>Cd
The heavy metals pollution index for Karaj is 1.75, which is one of the moderate pollution soils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "enrichment index"
  • "factor of land accumulation"
  • " Pollution"
  • "urban geochemistry"
  • "urban soil"
کتابنگاری
داوطلب نظام، س.، شاکری، ع. و رضایی، م.، 1395- آلودگی، منشأ و ارزیابی ریسک سلامت عناصر بالقوه سمناک در خاک پارک شهر و پارک لاله شهر تهران، نشریه علوم دانشگاه خوارزمی، جلد2، شماره 2، پاییز و زمستان 1395- صص. 209 تا 226.
دست­گشاده، ف.، تونی، ا. ر.، مقدم­شیخ­جان، س.، تقی­نژاد، گ.، همتیان، ن. و حاتمی، ر.، 1393- ارزیابی میزان فلزات سنگین در غبار برخی جاده­های کرج، محیط­شناسی، دوره 40، شماره 2، تابستان 1393، صص. 334 تا 331.
 
 
References
Ajmone-Marsan, F. and Biasioli, M ., 2010- Trace Elements in Soils of Urban Areas. Water, Air, and Soil Pollution. 213:121- 143.
Ajmone-Marsan, F., Biasioli, M., Kralj, T., Grčman, H., Davidson, C. M., Hursthouse, A. S., Madrid, L. and Rodrigues, S., 2008- Metals in particle-sizefractions of the soils of five European cities. Environmental Pollution, 152,73- 81.
Albanese, S., DeVivo, B., Lima, A. and Cicchella, D., 2007- Geochemical background and baseline values of toxic elements in  stream sediments of Campania region (Italy). Journal of Geochemical Exploration 93:21- 34.
Ali, S. M. and Malik, R. N., 2011- Spatial distribution of metals in top soils of Islamabad City, Pakistan. Environment Monitoring   Assessment. 172:1- 16.
Al-Khashman, O. A., 2004- The investigation of metal concentrations in street dust samples in Aqaba City, Jordan. Environmental, Geochemical and Health, 29, 197- 207.
Biasioli, R., Barberis, R. and Marson, F. A., 2006- The influence of a large city on some soil properties and metal content. The Science of the Total Environment, 356:154- 164. doi:10.1016/j.scitotenv.2005.04.033.
Birke, M. and Rauch, U., 1994- Geochemical investigations in the urban areas of Berlin, Mineral Magazine 58A, 95- 96, London Mineralogical Society).
Chen, T. B., Zheng, Y. M., Lei, M., Huang Z. C., Wu, H. T., Chen, H., Fan, K. K., Yu, K., Wu, X. and Tian Q. Z., 2005- Assessment of heavy metal pollution in surface soils of urban parks in Beijing, China. Chemosphere 60:542- 551.
Dung, T. T. T., Cappyuns, V., Swennen, R. and Phung, N. K., 2013-  From geochemical background determination to pollution assessment of heavy metals in sediments and soils. Reviews in Environmental Science and Biotechnology. 12:335–353 DOI 10.1007/s11157-013-9315-1.
Gowd, S. S., Reddy, M. R. and Govil, P. K., 2010- Assessment of heavy metal contamination in soils at Jajmau (Kanpur) and Unnao industrial areas of the Ganga Plain, Uttar Pradesh, India. Journal of Hazardous Materials. 174, 113- 121.
Hartley, W., Uffindella, L., Plumba, A., Rawlinsonb, H. A., Putwainc, Pz. and  Dickinson, N. M., 2008- Assessing biological indicators for remediated anthropogenic urban soils. Science of the Total Environment. 405:358- 369.
Ikem, A., Campbell, M., Nyirakabibi, I. and Garth, J., 2008- Baseline concentrations of trace elements  in residential soils from Southeastern .Missouri. Environmental Monitoring and Assessment. 140:69- 81.
Iqbal, S., Wasim, M., Tufail, M., Arif, M. and Chaudhry, M. M., 2012- Elemental contamination in urban parks of Rawalpindi/ Islamabad—a source identification and pollution level assessment study. Environmental Monitoring and Assessment184:5497–5510 DOI 10.1007/s10661-011-2356-4.
ISO10381-1, 2002- Soil quality - Sampling - Part 1: Guidance on the design of sampling programmes. Switzerland: International Standard Organization(ISO).
ISO 10381-5, 2005- Soil quality — Sampling — Part 5: Guidance on the procedure for the investigation of urban and industrial sites with regard to soil contamination Switzerland: International Standard Organization (ISO).
ISO11464, 2006- Soil quality — Pretreatment of samples for physico-chemical analysis . Switzerland: International Standard Organization (ISO).
Kabata- Pendias, A. B. and Mukherjee, A., 2007- Trace Elements from Soil to Human. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Karim, K., Qureshi, B. A. and Mumtaz, M., 2015- Geochemical baseline determination and pollution assessment of heavy metals in urban soils of Karachi, Pakistan, Ecological Indicators 48:358- 364.
Lee,  J. S., Chon, H. T. and Kim, K. W., 1998- Migration and dispersion of trace elements in the rock–soil–plant system in areas underlain by black shales and slates of the Okchon Zone, Korea. Journal of Geochemical Exploration 65:61- 78.
Ljung, K., Selinus, O. and Otabbong, E., 2006- Metals in soils of children’s urban environments in the small northern European city of Uppsala. Science of the Total Environment 366:749- 759.
Manta, D. S., Angelone, M., Bellanca, A., Neri, R. and Sprovieria, M., 2002- Heavy metals in urban soils: a case study from the city of Palermo (Sicily), Italy. Science of the Total Environment 300, 229- 243.
Malik, R. N., Jadoon, W. A. and Husain, S. Z., 2011- Metal contamination of surface soils of industrial city Sialkot, Pakistan: a multivariate and GIS approach. Environmental. Geochem. Health 32:179- 191.
Massas, I., Ehaliotis, S., Gerontidis, S.  and Sarris, E., 2008- Elevated heavy metal concentrations in top soils of an Aegean island town (Greece): Total and available forms, origin and distribution. Environmental Monitoring and Assessment. 151(1-4):105-116. doi:10.1007/s10661-008-0253-2.
Micó, C., Peris, M., Recatalá, L. and Sánchez, J., 2007- Baseline values for heavy metals in agricultural soils in an European Mediterranean region .Science of the Total Environment 378:13- 17.
Muller, G., 1969- Index of geo-accumulation in sediments of the Rhine River, Geojournal 2:108- 118.
Norra, S. and  Stüben, D., 2003- Urban Soils. JSS – Journal of Soils and  Sediments 3(4)230- 233.
Odewande, A. A. and Abimbola, A. F., 2007- Contamination indices and heavy metal concentrations in urban soil of Ibadan metropolis, southwestern Nigeria. Environmental Geochemistry and Health 30(3):243- 254.
Peltola, P. and Åstrom, M., 2003- Urban geochemistry: A multimedia and multi element survey of a small town in northern Europe. Environmental Geochemistry and Health 25: 397–419, 2003.
Perry, C. and Taylor, K., 2006- Environmental Sedimentology, 1st Edition.
Pouyat, R. V., Yesilonis, I. D., Russell-Anelli, J. and Neerchal, N. K., 2007- Soil chemical and physical properties that differentiate urban land-use and cover type. Soil Science Society of America Journal, 71:1010- 1019.
Rizo, O. D., Echeverrıa Castillo, F., Arado Lopez, J. O. and Hernandez Merlo, M., 2011- Assessment of Heavy Metal Pollution in Urban Soils of Havana City, Cuba, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 87:414- 419.
Rose, S. and Shea, J. A., 2007- Environmental geochemistry of trace metalpollution in urban water sheds. Developments in Environmental Science,Volume 5.
Salomons, W. and Frostner, U., 1984- Metals in the hydrocycle. New York: Springer.
Schwartz, C., Fetzer, K. D. and  Morel, J. L., 1995- Factors of contamination of garden soils by heavy metals. In R. Prost (Ed.), CD-Rom, Contaminated Soils, Third International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements, Paris.
Shi, S., Chen, Z., Xu, S., Zhang, J., Wang, L., Bi, C. and Teng, J., 2008- Potentially toxic metal contamination of urban soils and roadside dust in Shanghai, China. Environmental Pollution 156 (2008) 251- 260.
Sun, Y., Zhou, Q., Xie, X. and Liu, R., 2010- Spatial, sources and risk assessment of heavy metal contamination of urban soils in typical regions of Shenyang, China. Journal of Hazardous Materials 174:455462.
Sutherland, R. A., 2000- Bed sediment associated trace metals in an urban stream, Oaho, Hawaii. Environmental Geology, 39:611–627.
Tijhuisi, L., Brattli, B. and Ther, O. M., 2002- A geochemical survey of topsoil in the city of Oslo Norway. Environmental Geochemistry and Health 24:67–94.
Wei, B. and Yang, L., 2010- A review of heavy metal contaminations in urban soils, urban road dusts and agricultural soils from China. Microchemical Journal 94:99- 107.
Wong, C. S. C., Li, X. and Thornton, I., 2006- Urban environmental geochemistry of trace metals. Environmental Pollution 142:1- 16.