بررسی توزیع فلزات سنگین سرب و روی در خاک پیرامون معدن سرب و روی شاهین در شهرستان شازند

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 استاد، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

3 استادیار، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

چکیده

فعالیت‌های معدن‌کاری از مهم‌ترین منابع ورود فلزات سنگین به خاک هستند و می‌توانند مخاطرات محیط‌زیستی نواحی پیرامون معادن را تشدید کنند. این پژوهش با هدف ارزیابی آلودگی خاک‌های اطراف معدن شاهین در شهرستان شازند و بررسی الگوی توزیع مکانی سرب (Pb) و روی (Zn) انجام شد. بدین منظور، 24 نمونه خاک سطحی از عمق 0 تا 20 سانتی‌متری به‌صورت شعاعی از اطراف معدن برداشت شد. برای بررسی تغییرات غلظت عناصر در جهت‌ها و فاصله‌های مختلف از معدن، از آزمون کروسکال-والیس استفاده شد. همچنین، به‌منظور ارزیابی شدت آلودگی، شاخص‌های زمین‌انباشتگی (Igeo)، فاکتور آلودگی (CF) و شاخص بار آلودگی (PLI) محاسبه شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت سرب و روی در خاک‌های منطقه به‌ترتیب 97/239 میلی‌گرم بر کیلوگرم و 04/73 میلی‌گرم بر کیلوگرم است. بیشترین غلظت سرب (mg/kg12/629) و روی (mg/kg38/131) در بخش جنوبی معدن مشاهده شد، در حالی که کمترین غلظت سرب (mg/kg30/50) در شمال‌غربی و کمترین غلظت روی (mg/kg64/9) در شرق معدن ثبت شد. مقدار شاخص Igeo برای سرب در دامنه 07/5-42/1 قرار گرفت که بیانگر آلودگی متوسط تا بسیار شدید است، در حالی که این شاخص برای روی در دامنه 32/0-45/3- بوده و وضعیت بدون آلودگی تا آلودگی خفیف را نشان داد. همچنین، فاکتور آلودگی سرب با دامنه 33/50-02/4 در کلاس آلودگی زیاد تا بسیار زیاد و فاکتور آلودگی روی با دامنه 88/1-14/0 در کلاس آلودگی کم تا متوسط قرار گرفت. مقدار شاخص بار آلودگی (2/21=PLI)  نیز نشان داد که آلودگی خاک در منطقه در سطح قابل توجهی قرار دارد و سهم اصلی در این آلودگی به سرب مربوط است. در مجموع نتایج این پژوهش بیانگر آن است که خاک‌های پیرامون معدن شاهین، به‌ویژه در نزدیکی معدن و باطله‌ها، از نظر سرب آلودگی قابل توجهی دارند. این آلودگی عمدتاً ناشی از فعالیت‌های معدن‌کاری، هوازدگی کانی‌های فلزی و انتقال سطحی آلاینده‌هاست؛ بنابراین پایش مستمر و مدیریت باطله‌ها ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Distribution of Heavy Metals (Lead and Zinc) in the soil around the Shahin Lead and Zinc Mine in Shazand city

نویسندگان [English]

  • Sana Barzegar 1
  • Eisa Solgi 2
  • Bakhtiar Fattahi 3
1 MSc. Graduate, Department of Environmental Sciences and Engineering, Faculty of Natural Resources and Environment, Malayer University, Malayer, Iran
2 Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources and Environment, Malayer University, Malayer, Iran
3 Assistant Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources and Environment, Malayer University, Malayer, Iran
چکیده [English]

Mining activities are among the major sources of heavy metal input into soils and can intensify environmental risks in areas surrounding mines. This study aimed to assess soil contamination around the Shahin mine in Shazand County and to investigate the spatial distribution patterns of lead (Pb) and zinc (Zn). For this purpose, 24 surface soil samples were collected radially from around the mine at a depth of 0–20 cm. The Kruskal–Wallis test was used to examine variations in metal concentrations across different directions and distances from the mine. In addition, the geo-accumulation index (Igeo), contamination factor (CF), and pollution load index (PLI) were calculated to evaluate contamination intensity. The results showed that the mean concentrations of Pb and Zn in the study area were 239.97 and 73.04 mg/kg, respectively. The highest concentrations of Pb (629.12 mg/kg) and Zn (131.38 mg/kg) were observed in the southern part of the mine, whereas the lowest Pb (50.30 mg/kg) and Zn (9.64 mg/kg) concentrations were recorded in the northwest and east, respectively. The Igeo values for Pb ranged from 1.42 to 5.07, indicating moderate to extremely severe contamination, while those for Zn ranged from -3.45 to 0.32, reflecting unpolluted to slightly polluted conditions. The CF values for Pb (4.02–50.33) indicated high to very high contamination, whereas those for Zn (0.14–1.88) indicated low to moderate contamination. The PLI value (2.21) also confirmed considerable soil contamination in the area, with Pb as the main contributor. Overall, soils surrounding the Shahin mine, especially near the mine site and waste dumps, showed significant Pb contamination. This contamination is mainly attributed to mining activities, weathering of metallic minerals, and surface transport of pollutants. Therefore, continuous monitoring and proper waste management are essential to reduce environmental risks in the area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavy metals
  • Soil Pollution Monitoring
  • Shahin mine
  • Lead & Zinc Pollution

مراجع

عباسی‌تبار، حمید، سلگی، عیسی، شایسته، کامران، مرتضوی، ثمر. (1401). بررسی منابع، ساختار شیمیایی و اثرات بهداشتی و محیط‌زیستی فلزات سنگین در خاک. فصلنامه انسان و محیط‌زیست. 20(1)، 63–76. https://sid.ir/paper/1042926
امینی، فرخ‌لقا، میرغفاری، نورالله، عشقی ملایری، بهروز. (1390). بررسی غلظت نیکل در خاک و تعدادی از گونه‌های گیاهی طبیعی در اطراف معدن سرب و روی آهنگران در استان همدان. علوم و تکنولوژی محیط­زیست. 13 (1): 11-20.   https://civilica.com/doc//1288250
بیگ­محمدی، فوزیه، سلگی، عیسی، سلیمانی، محسن، بسالت پور، علی‌اصغر. (1402) . بررسی رابطه بین دستیابی زیستی فلزات سنگین با ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در کاربری­های مختلف، محیط‌شناسی، 49(3)، 388-373 https://doi.org/10.22059/jes.2023.364084.1008439
فیض نیا، سادات، مختاری، احمدرضا، جعفری، محمد، طویلی، علی، قانعی بافقی، محمدجواد، خدائیان، زیبا. (312111120). بررسی پراکنش سرب و شاخص های محیط­زیستی آن در خاک های مجاور معدن سرب و روی کوشک – بافق، مرتع و آبخیزداری، منابع طبیعی ایران، 72(2). https://doi.org/10.22059/jrwm.2019.99152.698
کُرد، بهروز، صفی خانی، فضل‌اله، خادمی، امین، پورعباسی، سارا. (1397). بررسی نقش گیاهان مرتعی در پالایش خاک­های آلوده به سرب و روی اطراف معدن سرب و روی آهنگران ملایر. تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 25 (1): 78-88. https://doi.org/10.22092/ijrdr.2018.116228
لایقی، نصرت‌اله، جوادی، سیداکبر، جعفری، محمد، ارزانی، حسین. (1402). بررسی اثرات بهره­برداری از معادن بر ساختار و عملکرد پوشش گیاهی و خاک سطحی مراتع (مطالعه موردی: مراتع بوئین زهرا)، مرتع، 17 (3) : 334-346. http://rangelandsrm.ir/article-1108-1-fa.html
رفعتی، مریم، ملک‌زاده، مریم، فیروزی، مجید. (1402). بررسی قابلیت گیاه­پالایی آتریپلکس (Atriplex.sp) و خرزهره (Nerium oleander)، در جذب فلزات سنگین سرب و کادمیوم در مرکز دفن آرادکوه. آب و خاک. 37 (4): 547-560. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20084757.1402.37.4.4.9
رحمانی، شهلا، سرمدیان، فریدون، فرحبخش، محسن. (1403). ارزیابی شاخص‌های زیست‌محیطی آلودگی خاک به عنصر سرب در بخشی از اراضی شهری استان تهران. پژوهش‌های آب و خاک ایران. 55(9)، 1503–1485. https://doi.org/10.22059/ijswr.2024.378270.669735
رستم نیا، محمود، چابک، علی، شیروانی، مهران، بازگیر، مسعود. (1399). جذب رقابتی عناصر مس، سرب، کادمیم و نیکل بر روی کانی‌های رسی خاک مجاور کارخانه سیمان شهر ایلام. محیط زیست طبیعی، 73(3)، 514–501. https://doi.org/10.22059/jne02020301906.1977
سلماسی، رامین، پیروان، حمیدرضا. (1400). آلودگی خاک به‌برخی فلزات سنگین و رابطه این فلزات با ویژگی‌های خاک‌های منطقه‌ی سراسکند. علوم و تکنولوژی محیط زیست. 23(4): 97-106.  https://civilica.com/doc//1292428
سهرابی زاده، زهرا، سودایی زاده، حمید، حکیم زاده، محمدعلی، تقی زاده مهرجردی، روح‌اله، قانعی بافقی، محمدجواد. (1399). ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در خاک‌های پیرامون معدن سرب و روی کوشک بافق با استفاده از شاخص­های آلودگی و تجزیه و تحلیل مولفه اصلی، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی. 77 (1): 15-34. https://doi.org/10.22108/gep.2020.121263.1260
سلگی، عیسی، بیگ­محمدی، فوزیه، زمانیان، علی. (1399). بکارگیری شاخص­های آلودگی به­منظور بررسی میزان ترسیب فلزات سنگین در خاک (مطالعه موردی کارخانه سیمان نهاوند). تحقیقات کاربردی خاک. 8 (3): 188-201. https://sid.ir/paper/393004/fa
طاطیان، محمدرضا، تمرتاش، رضا، آقاجان تبارعالی، حسین، فرجی، آیلین. (1402). بررسی توان گیاه­پالایی گونه­های مرتعی Festuc ovina , Dactylis glomerata  و Medicago sativa  به عناصر سرب و کادمیم. محیط­زیست طبیعی. 76 (1): 15-28. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20087764.1402.76.1.2.3
APHA. 2017. Standard methods for the examination of water and wastewater (23rd ed.). Method 2510: Conductivity. American Public Health Association, Washington, DC.
Adnan, M., Xiao, B., Xiao, P., Zhao, P., Li, R. and Bibi, S. 2022. Research progress on heavy metals pollution in the soil of smelting sites in China. Toxics, 10(5), 231. https://doi.org/10.3390/toxics10050231
Akoto, R. and Anning, A. K. 2021. Heavy metal enrichment and potential ecological risks from different solid mine wastes at a mine site in Ghana. Environmental Advances, 3, 100028. https://doi.org/10.1016/j.envadv.2020.100028
ASTM International. 1963. Standard test method for particle‑size analysis of soils (ASTM D422‑63). ASTM International, West Conshohocken, PA
Chen, L., Zhou, M., Wang, J., Zhang, Z., Duan, C., Wang, X. and Fang, L. 2022. A global meta-analysis of heavy metal (loid) s pollution in soils near copper mines: Evaluation of pollution level and probabilistic health risks. Science of the Total Environment, 835, 155441. 10.1016/j.scitotenv.2022.155441
Deng, J., Li, B., Zhang, S., Li, Z., Zu, Y., He, Y. and Li, T. 2021. Plant species diversity of plant communities and heavy metal accumulation in buffer zone of Momianhe stream along a long-term mine wastes area, China. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 107(6), 1136-1142. https://doi.org/10.1007/s00128-021-03296-3
Ferreira, C. S., Seifollahi-Aghmiuni, S., Destouni, G., Ghajarnia, N. and Kalantari, Z. 2022. Soil degradation in the European Mediterranean region: Processes, status and consequences. Science of the Total Environment, 805, 150106. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150106
Hossen, M. A., Chowdhury, A. I. H., Mullick, M. R. A. and Hoque, A. 2021. Heavy metal pollution status and health risk assessment vicinity to Barapukuria coal mine area of Bangladesh. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 16, 100469. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2021.100469
Kilicoglu, M. C. 2024. Effects of heavy metal contamination on fungal diversity in Pinus brutia shoots. BioResources, 19(2), 2724. https://doi.org/10.15376/biores.19.2.2724-2735
Kumar, V., Sharma, A., Minakshi, Bhardwaj, R. and Thukral, A. K. 2018. Temporal distribution, source apportionment, and pollution assessment of metals in the sediments of Beas River, India. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 24(8), 2162-2181. https://doi.org/10.1080/10807039.2018.1440529
Lashkari Sanami, N., Ghorbani, J., Hodjati, S. M., Vahabzadeh Kebria, G. and Motesharezadeh, B. 2022. Seed germination of plants grown in coal mine wastes in response to copper, lead, and cadmium stress. Environmental Sciences, 20(1), 179-198. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17351324.1401.20.1.12.1
Li, X., Li, W., Chu, L., White Jr, J. F., Xiong, Z. and Li, H. 2016. Diversity and heavy metal tolerance of endophytic fungi from Dysphania ambrosioides, a hyperaccumulator from Pb–Zn contaminated soils. Journal of Plant Interactions, 11(1), 186-192. https://doi.org/10.1080/17429145.2016.1266043
 Nelson, D. W., & Sommers, L. E. 1996. Total carbon, organic carbon, and organic matter. In D.  L. Sparks (Ed.), Methods of soil analysis: Part 3. Chemical methods (pp. 961–1010). Soil Science Society of America.
Nomas, A. H. and Al-Shamma, A. 2023. Calculation of Pollution Indicators for Heavy Metals in the Surface Soil of Nasiriyah Oil Field. Journal of Survey in Fisheries Sciences, 10(3S), 1077-1086. https://doi.org/10.22059/ijswr.2024.378270.669735
Parlak, M., Tunçay, T. and Parlak, A. Ö. 2023. Heavy metals in tailings and soils in the Pb-Zn mining areas of North-west Türkiye and health risk evaluations. International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 8(1), 131-148. https://doi.org/10.31015/jaefs.2024.1.14
Rahmanian, M, Jahantab, Esfandiar, and Gholamzadeh, Majid. (2019). Assessment of heavy metals, lead and manganese pollution in the soils around Yasouj cement factory. Journal of Natural Environment, 73(1), 37-48. doi: 10.22059/jne.2020.277160.1663
Riyazuddin, R., Nisha, N., Ejaz, B., Khan, M. I. R., Kumar, M., Ramteke, P. W. and Gupta, R. 2021. A comprehensive review on the heavy metal toxicity and sequestration in plants. Biomolecules, 12(1), 43. https://doi.org/10.3390/biom12010043
Tóth, G., Hermann, T., Da Silva, M. R. and Montanarella, L. J. E. I. 2016. Heavy metals in agricultural soils of the European Union with implications for food safety. Environment International, 88, 299-309.https://doi.org/10.1016/j.envint.2015.12.017
U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 1998. Soil screening guidance: Technical background document (EPA/540/R-95/128). U.S. EPA, Washington, DC. https://www.epa.gov/superfund
USEPA. 1994. Method 7010: Graphite furnace atomic absorption spectrophotometry. United States Environmental Protection Agency.
USEPA.1996. Method 3050B: Acid digestion of sediments, sludges, and soils. United States Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste.
Wieczorek, J. and Baran, A. 2022. Pollution indices and biotests as useful tools for the evaluation of the degree of soil contamination by trace elements. Journal of Soils and Sediments, 1-18. https://doi.org/10.1007/s11368-021-03091-x
Xiao, W., Zhang, Y., Chen, X., Sha, A., Xiong, Z., Luo, Y. and Li, Q. 2024. The Easily Overlooked Effect of Global Warming: Diffusion of Heavy Metals. Toxics, 12(6), 400. https://doi.org/10.3390/toxics12060400
Xiao, X., Zhang, J., Wang, H., Han, X., Ma, J., Ma, Y. and Luan, H. 2020. Distribution and health risk assessment of potentially toxic elements in soils around coal industrial areas: A global meta-analysis. Science of the Total Environment, 713, 135292. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135292.
مخاطرات محیط طبیعی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 17 مرداد 1405

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 12 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری: 25 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش: 17 مرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار: 17 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار: 17 مرداد 1405

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار