بررسی آلودگی خاک‏های سطحی اطراف کارخانه سیمان شهر قاین به فلزات سنگین سرب و کروم

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 استادیار، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

فلزات سنگین مشکلی جهانی به­شمار می‌آیند که با وارد شدن به زنجیره­غذایی انسان مشکلات غیرقابل جبرانی را به همراه دارند. این فلزات به‌طور طبیعی در سنگ‌ها و خاک‌ها وجود دارند، اما ورود فلزات به خاک از طریق فعالیت‌های انسانی در دهه گذشته افزایش‌یافته­است. هدف از این مطالعه تعیین میزان آلودگی فلزات سنگین سرب و کروم در خاک اطراف کارخانه سیمان قاین با استفاده از معیارهای شاخص زمین انباشتگی، فاکتور آلودگی و شاخص آلودگی می‌باشد. نمونه‌برداری بر اساس یک شبکه منظم سیستماتیک در 8 جهت مختلف در فاصله‌های 200، 300، 400، 500، 600، 700، 800 و 1000 متری از کارخانه سیمان و جمعاً 64 نمونه از خاک سطحی صورت گرفت. نمونه‌های خاک از الک 2 میلی‌متری عبور داده شدند، سپس با اسید هیدروفلوئوریک، پرکلریک اسید، اسید هیدروکلریک، اسید نیتریک هضم شیمیایی شدند. با استفاده از دستگاه جذب اتمی Contr AA700 با روش شعله، مقدار سرب و کروم اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت عنصر کروم و سرب به ترتیب 05/52 و 79/66 میلی‌گرم بر کیلوگرم است. مقادیر شاخص زمین انباشتگی برای این دو فلز در تمامی ایستگاه‌ها و در فواصل مختلف در طبقات یک و دو (غیر آلوده تا کمی آلوده و کمی آلوده) قرار می‌گیرند. مقادیر شاخص آلودگی نشان می‌دهد که در ایستگاه‌ها و در فواصل مختلف، آلودگی متوسط به کروم و سرب به ترتیب 39 و 44% و همچنین آلودگی زیاد به این دو عناصر 61% و 56% می‌باشد. بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه می‌توان به این نتیجه رسید که میزان غلظت کروم و سرب در منطقه موردمطالعه از غلظت زمینه بیشتر و در حال تجمع است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Surface Soil Contamination around the Qayen Cement Factory by Lead and Chromium

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Sayadi 1
  • Mohammad Reza Rezaei 1
  • Mahmoud Hajiani 2
1 Associate Professor, Department of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and the Environment, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Assist. Professor, Department of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and Environment, University of Birjand, Birjand, Iran
چکیده [English]

Heavy metals are a global problem; their entrance to the human food chain bring about irreparable problems. These metals are naturally occurring in rocks and soils, but the release of metals into the soil has increased through human activity over the past decade. The purpose of this study was to determine the contamination of heavy metals like, lead and chromium in the soil around the Qayen Cement Plant using the geo-accumulation index, pollution factor and pollution index. According to a systematically sampled network at eight different directions in distances of 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 and 1000 meters from the cement factory, totally, 64 samples were taken. Soil samples were passed through a 2-mm sieve, and then digested with hydrofluoric acid, perchloric acid, hydrochloric acid, and nitric acid then the concentration of Pb and Cr was measured using atomic absorption spectrometer (Contr AA700) through flame method. The results suggest that the average metal chromium and lead were 52.05 and 66.79 mg/kg respectively. A Geo-accumulation index value for the metal in all stations at various distances is located in classes I and II (non-polluted to little contaminate). Pollution index values indicate that the stations at various distances, the moderate pollution accounted for 39 and 44% chromium and lead, as well as high pollution as 61 and 56% of these two elements respectively. In conclusion, as the result shows the concentration of Pb and Cr are higher than control samples and are accumulating.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pollution Index
  • Geo-Accumulation Index
  • Pollution Factor
  • heavy metals
  • Qayen Cement

Ade- Ademilua O. E. and Obalola D. A. (2008). The effect of cement dust pollution on celosia gentea (Lagos Spinach) plant. J. Environ. Sci. Tech., 1, 47-55. 

 

Ade- Ademilua O. E. and Umebese C. E. (2007). The growth of Phaseolus vulgaris L.cv. Ife Brown Legominosae) in a cement Site Rich in heavy metals. Pak. J. Biol. Sci., 10 (1), 182-185. 

 

Ahiamadjie H., Adukpo O. K., Tandoh J. B., Gyampo O., Nyarku M., Mumuni I. I., Agyemang O., Ackah M., Otoo F. and Dampare S. B. (2010). Determination of the elemental contents in soils around Diamond Cement Factory, Aflao. Res. J. Environ. Earth Sci., 3(1), 46-50.

 

Akinola M. O., Okwok N. A. and Yahaya T. (2008). The effects of cement dust on Albino Rats (Rattus norvegicus) around West African Portland cement factory in Sagamu, Ogun State, Nigeria. Environ. Toxicol., 2 (1), 1-8. 

 

Al-Khashman O.A. and Shawabkeh, R.A. (2006). Metals distribution in soils around the cement factory in southern Jordan. Environ. Pollut., 140: 387-394. 

 

Bermudez G., Moreno M., Invernizzi R., Pla R. and Pignata M. L. (2010). Heavy metal pollution in topsoils near a cement plant: The role of organic matter and distance to the source to predict total and HCl-extracted heavy metal concentrations. Chemosphere, 78, 375–381. 

 

Chen T. B., Zheng Y. M., Lei M., Huang Z., 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. 

 

Dietz A., Todo T., Ramroth H., Urban T., Ahrens W. and Becher H. (2004). Exposure to cement dust, related occupational groups and laryngeal cancer risk: results of a population based case-control study. Inter. J. Cancer, 108, 907-911. 

 

Hakanson L. (1980). Ecological risk index for aquatic pollution control, a sedimentological approach. Water Res., 14, 975-1001. 

 

Hegazy A. K. (1996). Effects of cement –kiln dust pollution on the vegetation and seedbank species diversity in the eastern desert of Egypt. Environ. Conserv., 23(3), 249-258. 

 

Iqbal M. Z. and Shafug, M. (2001). Periodical effect of cement dust pollution on the growth of some plant species. Turk, J, Bot., 25, 19-24. 

 

Muller G. (1969). Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geo. J., 2,108118. 

 

Oska K., Wiechula D. and Korus I. (2003). Metal contamination of farming soils affected by industry. Environ. Int., 30, 159165. 

 

Ogunkunle C. O. and Fatoba P. O. (2013). Pollution loads and the ecological risk assessment of soil heavy metals around a Mega Cament Factory in Southwest Nigeria. Pol. J. Environ. Stud., 22, 487- 493. 

 

Rezaei M. R. and Sayadi M. H. (2013). Toxic metals in the deposited particles from air of training space Amir Abad Campus, University of Birjand. J. Occup. Health., 12, 67-75. 

 

Rezaei M. R., Sayadi M.H. and Khaksarnejad M. (2014). Contamination of barberry with heavy metals in the vicinity of Qayen Cement Company, Khorasan, Iran, in 2014: A Case study. J. Occup. Health., 3 (4), 216223. 

 

Sayadi M. H., Rezaei M. R. and Rezaei A. (2015a). Fraction distribution and bioavailability of sediment heavy metals in the environment surrounding MSW landfill: a case study. Environ. Monit. Assess., 187,4110. 

 

Sayadi M. H., Rezaei M. R., Rashki O., Afsari K. and PoorMollaei N. (2015b). Natural and Concentration Factor Distribution of Heavy Metals in Sediments of Chah nimeh Reservoirs of Sistan, Iran. Ecopersia, 3,1021-1030. 

 

Sayadi M. H. and Rezaei M. R. (2014). Impact of land use on the distribution of toxic metals in surface soils in Birjand city, Iran. Proc. Int. Acad. Ecol. Environ. Sci., 4,18-29.

 

Sayadi M. H., Rezaei A. and Sayyed M. R. G.  (2017). Grain size fraction of heavy metals in soil and their relationship with land use. Proc. Int. Acad. Ecol. Environ. Sci., 7(1),1-11. 

 

Sayadi M. H., Sayyed M. R. G. and Saptarshi P. G. (2008). An assessment of the Chitgar River sediments for the short-term accumulation of the heavy metals from Tehran, Iran. Pollut. Res., 27 (4), 627-634.  

 

Schuhmacher M. B., Agramunt M. C. and Domingo J. L. (2002). PCDD/F and metal concentrations in soil and herbage samples collected in the vicinity of a cement plant. J. Toxicol. Environ. Health., 48,209-217. 

 

Schuhmacher M. B., Nadal M. and Domingo, J. L. (2009). Environmental monitoring of PCDD/Fs and metals in the vicinity of a cement plant after using sewage sludge as a secondary fuel. Chemosphere, 74, 1502– 1508. 

 

Shakeri A., Moor F. and Razikordmahalleh L. (2010). Distribution of soil heavy metal contamination around industrial complex zone, Shiraz, Iran, 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, 2010.Brisbane, Australia 

 

Page A. L., Miller R. H. and Keeney D.R. (1982). Methods of Soil Analysis. Madison, Wisconsin, USA. 

Yahaya T., Okpuzor J. and Ajayi T. (2013). The Protective efficacy of selected phytonutrients on liver enzymes of Albino rats exposed to cement dust. IOSR J. Pharm. Biol. Sci., 8(3), 38-44. 

 

Yu L., Zhang B. and Zhang S. Q. (2004). Heavy metal elements pollution evaluation on the ecological environment of the Sanjiang Plain based on GIS. Chin. J. Soil Sci., 35,529-532.