ارزیابی ریسک اکولوژیکی و منشاء فلزات سنگین و آرسنیک در رسوبات سطحی رودخانه خیاو در منطقه زمین گرمایی سبلان، شمال غرب ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران

چکیده

در این تحقیق عناصر بالقوه سمناک آرسنیک، وانادیم، مس، آنتیموان، سرب و روی در رسوبات سطحی رودخانه خیاو به منظور تعیین سطح آلودگی، منشاء و ارزیابی ریسک اکولوژیک مورد مطالعه قرار گرفتند. بدین منظور 19 نمونه رسوب سطحی در طول رودخانه خیاو، حد فاصل نیروگاه زمین گرمایی تا مشکین شهر برداشت شد. نتایج فاکتور غنی­شدگی، شاخص زمین انباشت و فاکتور آلودگی براساس مقادیر زمینه عناصر نشان دهنده آلودگی پایین تا متوسط برای عناصر مس، سرب، روی و وانادیم است. آرسنیک و آنتیموان به ترتیب برای 24 و 19 درصد نمونه­ها آلودگی قابل توجه تا زیاد را نشان دادند. نتایج ارزیابی پتانسیل ریسک اکولوژیکی برای آرسنیک ریسک متوسط را نشان داد. محاسبه شاخص ریسک مجموع عناصر انتخابی، مقدار ریسک پایین را برای رسوبات رودخانه خیاو نشان داد در صورتی که نمونه­های رسوب چاه زمین گرمایی، چشمه گرمآبی قینرجه و نمونه معدن آهن موئیل شاخص ریسک اکولوژیک بالایی را نشان دادند. تحلیل مولفه اصلی در تایید نتایج فاکتور غنی­شدگی، نشان می­دهد که غنی شدگی وانادیم، سرب، منگنز و آهن و مولیبدن تحت تاثیر فعالیت معدنکاری معدن آهن موئیل قرار دارند درحالی که روی و مس تحت تاثیر زمین­شناسی و خاک شناسی منطقه و منشاء زمین­زاد دارند. آلودگی آرسنیک در رسوبات سطحی رودخانه خیاو نشانگر منابع مختلفی مانند فعالیت­های زمین گرمایی، چشمه­های گرمآبی و فعالیت­های معدنی معدن آهن است. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق، پایش مستمر و دقیق عناصر بالقوه سمناک بویژه آرسنیک در آب و رسوب رودخانه خیاو برای ارزیابی ریسک اکولوژیکی و ریسک سلامت  انسان ضروری است. همچنین استفاده از داده­های این پژوهش می­تواند در تعیین کاربری آب رودخانه خیاو مانند شرب، کشاورزی، پرورش ماهی و گردشگری مورد استفاده قرار گیرد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


امینی، ب. 1373، نقشه زمین­شناسی مشکین شهر در مقیاس 1:100000، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

پورتال سازمان هواشناسی کل کشور، آمار بارش و دمای ماهیانه در سال 2014، http://WWW.irimo.ir/far/wd/2703

راست منش. ف.، زراسوندی. ع.،  مسلم. ف.، 1394، ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در رسوبات سطحی رودخانه کارون در محدوده­ شهر اهواز، مجله زمین­شناسی کاربردی پیشرفته، پاییز 94، شماره  17، ص 22-11.

قنواتی. ع.، بابایی اقدم. ف.، همتی. ط.، رحیمی. م.، 1394، پهنه بندی پتانسیل سیل گیری از مدل منطق فازی در محیط GIS، مورد مطالعاتی حوضه رودخانه خیاو چایی مشکین‏شهر،. هیدرولوژی، شماره 3، تابستان 1394، ص 121 تا 135.

کشاورزی. ب.، ابراهیمی. پ.، مر. ف.، حمزه. م. ع.، 1392، زمین‌شیمی و توزیع فلزات سنگین در رسوبات ساحلی و دریایی خلیج چابهار، مجله زمین­شناسی کاربردی پیشرفته، بهار 1392، شماره 7، ص 74 - 81.

Abrahim. G.M.S., 2005, Holocene sediments of Tamaki Estuary, Characterization and impact of recent hum an activity on an urban estuary in Auckland, New Zealand. Ph.D, thesis, University of Auckland, Auckland, New Zealand, 361p.

Abrahim. G.M.S., Parker. R.J., 2008, Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand. Environ, Monit. Assess, 136, 227–238.

Armah. F.A., Quansah, R., Luginaah. I., 2014, Int. Scholarly Res, Notices, 1- 37.

Aschale. M., Yilma. S., Mary. K., Dereje. H., 2015, Potentially toxic trace element contamination of the Little Akaki River of Addis Ababa Ethiopia, J. Nat. Sci. Res.5,1, 13.

Aktar. M., Paramasiva. M., Anguly. M., Purka. S. Sengupta. M., 2010, Assessment and occurrence of various heavy metals in surface water of Ganga River around Kolkata: a study for toxicity and ecological impact, Environ. Monit. Assess, 160, 207–213.

Bagul. V.R., Shinde. D.N., Chavan. R.P., Patil. C.L., Pawar. R.K., 2015, New perspective on heavy metal pollution of water, J. Chem. Pharma. Res, 7(12): 700-705, ISSN : 0975-7384 CODEN(USA) : JCPRC5.

Bastami. K.D., Bagheri. H., Kheirabadi. V., Zaferani. G.G., Teymori. M.B., Hamzehpoor. A., Soltani. F., Haghparast. S., Harami. S.R., Ghorghani. N.F., Ganji. S., 2014a, Distribution and ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments along southeast coast of the Caspian Sea, Mar, Pollut, Bull, 81 (1), 262–267.

Bastami. K.D., Taheri. M., Bagheri. H., Foshtomi. M.Y., Ganji. S., Haghparast. S., Soltani. F., Hamzehpoor. A., Karimi. B., 2014b, Response of sediment-dwelling annelida community in relation to geochemical parameters in the Gorgan Bay, Caspian Sea. Int. J. Environ. Sci, Technol. 11, 2025–2026.

Becker. J.S., 2005, Trace and Ultra-trace Analysis in Liquids by Atomic Spectrometry, Trends in Analytical Chemistry 24 (3): 243–54.

Bogie. I., Cartwright. A.J., Khosrawi. K., Talebi, B., Sahabi. F., 2000. The Meshkin Shahr geothermal prospect, Iran, Proceedings of the World Geothermal Congress 2000, Kyushu-Tohoku, Japan, 997-1002.

Chen. H., Chen. R., Teng. Y., Wu. J., 2016, Contamination characteristics, ecological risk and source identification of trace metals in sediments of the Le'an River (China), Ecotoxicology and Environmental Safety 125 (2016) 85–92.

Chen. H.Y., Teng. Y.G., L. S.J., W. Y.Y., W. J.S., 2015, Contamination features and health risk of soil heavy metals in China. Sci, Total Environ. 512–523, 143–1561.

Cheng. V. H., Yap. C. K.,2015, Potential human health risks from toxic metals via mangrove snail consumption and their ecological risk assessments in the habitat sediment from Peninsular Malaysia, Chemosphere 135 (2015) 156–165

Fahim Guilany. R., Darvishzadeh. A. and Sheikhzakariaee. S.J., 2016, The Nuée Ardentes of Sabalan Volcano in Iran, Open Journal of Geology, 6, 1553-1566, http://dx.doi.org/10.4236/ojg.2016.612110

Gall. J.E., Boyd. R.S., Rajakaruna. N., 2015, Transfer of heavy metals through terrestrial food webs: a review, Environ. Monit. Assess. 187, 201.

Gibbs. R. J., 1973, Mechanisms of trace metal transport in rivers, Science 180, 71-73.

Hakanson. L., 1980, An ecological risk index aquatic pollution control, A sedimentological approach, Water Res, 14, 975–1001.
Kaiser. HF., 1960, The application of electronic computers to factor analysis, Edu Psychol Meas. 20:141–151.

Ke. X., Gui. S., Huang. H., Zhang. H., Wang. C., Guo. W., 2017, Ecological risk assessment and source identification for heavy metals in surface sediment from the Liaohe River protected area, China, Chemosphere, doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.02.029.

Kukrer. S., Seker., S, Tugba. Abacı. Z et al,. (2014) Ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of northern littoral zone of Lake Cildir, Ardahan, Turkey. Environ Monit Assess. 186:3847–3857.

Lee. C.L., Fang. M.D., Hsieh. M.T., 1998, Characterization and distribution of metals in surficial sediments in Southwestern Taiwan, Mar, Pollut, Bull. 36, 464–471.

Mason, B., and Moore, C., 1982, Principles of Geochemistry, Wiley, New York.

Mousavi. S.Z., 2013, Volcanology and Petrology of Sabalan Volcano, North West of Iran, Ph.D, Dissertation, Department of Geology of Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran.

Muller. G., 1969, Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River, GeoJournal 2, 108–118.

Noorollahi. Y., Yousefi. H., 2005, Monitoring of surface and ground water quality in geothermal exploration drilling of Meshkinshahr geothermal field, NW-Iran, Proceeding of World Geothermal Congress (WGC 2005), Turkey, Antalya, pp. 1-11.

Noorollahi. Y., and Yousefi. H., 2003, Preliminary environmental impact assessment of a geothermal project in Meshkinshahr, NW-Iran, Proceedings of the International Geothermal Conference IGC2003, Reykjavík, S12 1-11.

Reimann. C,, de Caritat. P., 1998 Chemical elements in the environment— factsheets for the geochemist and environmental scientist, Berlin, Germany7 Springer-Verlag; ISBN 3-540-63670-6.

Rudnick. RL., Fountain. DM., 1995, Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective, Rev Geophys Richmond Va Then Wash. 33:267

Salomons. W., Forstner. V., 1984, Metals in the Hydro-Cycle. Berlin, Springer.

Shahbazi Shiran. H., Shafaii Moghadam. H., 2014 Geochemistry and Petrogenesis of the Sabalan Plio-Quaternary Volcanic Rocks: Implication for Post-Collisional Magmatism, Irananin Journal of Crystallography and Mineralogy, 22, 57-68.

Shakeri, A., Shakeri, R., Mehrabi, B., 2016, Environ Earth Sci, 75: 679. https://doi.org/10.1007/s12665-016-5461-4.

Sinex. S., Wright. D., 1988, Distribution of trace metals in the sediments and biota of Chesapeake Bay, Mar, Pollut. Bull. 19, 425–431.

Singh, KP., Mohan, D., Singh, VK., Malik, A., 2005, Studies on distribution and fractionation of heavy metals in Gomti river sediments-a tributary of the Ganges, India. Journal of Hydrology (Amst). 312:14-27. doi:10.1016/j.jhydrol.2005.01.021

SKM. 1998, Sabalan geothermal project, Stage 1: surface exploration, final exploration report, Sinclair Knight Merz Ltd., report 2505-RPT-GE-003 to the Renewable Energy Organization of Iran, Tehran, 83P.

Sutherland. R.A., 2000, Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii, Environ Geol, 39: 611-627.

Yu. R., Hu. G., Lin. C., Yang. Q., Zhang. C., Wang. X., Contamination of heavy metals and isotopic tracing of Pb in intertidal surface sediments of Jinjiang River Estuary, SE China, Applied Geochemistry (2017), doi: 10.1016/j.apgeochem.2016.12.025.

Vald'es. J., Vargas. G., Sifeddine. A., Ortieb. L., Guinez. M., 2005, Distribution and enrichment evaluation of heavy metals in Mejillones Bay (23 °S), Northern Chile: geochemical and statistical approach, Mar, Pollut, Bull, 50, 1558–1568.

Woitke. P., Wellmitz. J., Helm. D., Kube. P., Lepom. P., Litheraty. P., 2003, Analysis and assessment of heavy metal pollution in suspended solids and sediments of the river Danube. Chemosphere 51, 633–642.

Zhang. J., Liu. C.L., 2000, Riverine composition and estuarine geochemistry of particulate metals in China-weathering features, anthropogenic impact and chemical fluxes, Estua. Coast. Shelf Sci. 54, 1051–1070.