Investigation of Heavy metals contamination and their origin in soil region JafarAbad, southwest of Kashmar, Khorasan Razavi province

Author

Assist. Prof., Dept., of Geology, Islamic Azad University, Mashhad Branch, Mashhad, Iran

Abstract

This study was conducted to investigate the heavy metal contamination and their region in Jafar Abad, southwest of Kashmar in Khorasan Razavi province. For this purpose, heavy metals of surface soil samples 32 (10- 30 cm) were analyzed in the Jafar Abad, southwest Kashmar by ICP-MS origin indices and degree of contamination including enrichment factor (Ef) and its percentage, geoaccumulation index (Igeo), contamination factor (Cf) were calculated to evaluate soil contamination. Based on the results, in between heavy metals, Manganes has the highest and Cadmium the lowest average contamination. Maximum and minimum enrichment factors are also Molybdenum and lead respectively. The results show that the study area is almost contaminated with respect to copper and molybdenum metals. The results of this study indicate that heavy metals contamination is lithogenic and mainly due to the lithology of the region such as shale, sandstone, conglomerate, gypsum marls, granite and volcanic rocks, and anthropogenic contaminants, except from limited mining activities and some agricultural activities did not play a significant role in the contamination of this region.  Based on cluster analysis and principal component analysis, the presence of some metal such as copper, molybdenum and manganese together indicates their common origin.

Keywords


ابراهیمی کارگر شیرازی، ن.، سعادت، س.، جوانبخت، م (1399) ارزیابی آلودگی زیست­محیطی فلزات سنگین در خاک­های منطقه شوراب (جنوب کاشمر- خراسان رضوی)، مجله علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 5، دوره 27، ص 84-75.
باقری، ه (1391) نمونه­برداری و تجزیه دستگاهی نمونه­های معدنی و زیست­محیطی، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد اصفهان، 342 ص.
جمشیدی، ا.، ساریخانی، ر.، کرمی، گ.، قاسمی دهنوی، ا.، (1399) بررسی آلودگی فلزات سنگین و منشأ آن­ها در شرق شهرستان ازنا، استان لرستان، مجله یافته­های نوین زمین­شناسی کاربردی ، شماره 28، دوره 14، ص 44- 29.
حسن­زاده، ف.، رحیمی­پور، غ (1391) شناسایی مناطق امید بخش معدنی با استفاده از اکتشاف ژئوشیمی رسوبات آبراهه­ای ورقه 1:100000 خوی، فصلنامه بلورشناسی و کانی­شناسی، شماره 31، 16 ص.
حق­پرست، م.، ترشیزیان، ح ا.، دبیری، ر (1398) ارزیابی میزان غلظت فلزات سنگین و میزان آلودگی در رسوبات منطقه افیولیتی آلمه­جوق (شمال­شرق ایران)، مجله علوم و تکنولوژی محیط­زیست، شماره 4، دوره 21، ص 105-93.
صلواتی­نیک، ص.، سعادت، س.، علامه، م (1399) بررسی زیست محیطی پراکنش آلودگی فلزات سنگین در خاک­های منطقه ششتمد (شمال­شرق ایران)، نشریه آب وخاک (علوم و صنایع کشاورزی)، شماره 3، جلد 34، ص 735 – 731.
فاضل­ولی­پور، م. ا.، فاضل­ولی­پور، ب.، دبیری، ر (1397) ارزیابی ژئوشیمی و زیست­محیطی فلزات سنگین در خاک منطقه رباط سفید (جنوب مشهد)، فصلنامه زمین­شناسی محیط زیست، شماره 42، دوره 12، ص 60 – 45.
قاسـمی­دهنوی، ا (1399) ارزیابی آلودگـی فلزات سنگین خاک­های سرپانتینیتی منطقه هرسین - صحنه، کرمانشاه، مجله رسوب­شناسی کاربردی، شماره 16، دوره 8، ص 104 – 93.
مظهری، س. ع (1396) بررسی زمین­شیمی خاک­های سطحی و نقش کانی­شناسی در میزان دسترسی زیستی فلزات سنگین در منطقه سبزوار، مجله بلورشناسی و کانی­شناسی ایران، شماره 2، سال 25، ص 294-279.
یگانه، م (1391) مدلسازی روند انباشت عناصر سنگین در خاک­های سطحی استان همدان و تعیین خطرپذیری ناشی از آن بر سلامت انسان، رساله دکتری خاک­شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان.
Adamo, P., Arienzo, M., Imperato, M., Naimo, D., Nardi, G., Stanzione, D (2005) Distribution and partition of heavy metals in surface and sub-surface sediments of Naples city port, Chemosphere, 61(6): 800-809.
Boruvka, L., Vacek, O., Jehlicka, J (2005) Principal component analysis as a tool to indicate the origin of potentially toxic elements in soils. Geoderma, 128: 289-300.
Chen, C., Kao, C. M., chen, C. F., Dong, C. D (2007) Distribution and accumulation of heavy metals in the sediments of Kaohsiung Harbor, Taiwan.Chemosphere, 66(8): 1431-1440.
Deely, J. M., Fergusson, J. E (2017) Heavy metal and organic matter concentration and distributions in dated sediment of small adjacent to a small urban area. Scienve of the Total Environment, 153: 97-111.
Ghrefat, H., Yusuf, N (2006) Assessing Mn, Fe, Cu, Zn and Cd pollution in bottom sediments of Wadi Al-ArabDom, Jordan. Chemosphere, 65: 2114-2121.
Golobocanin, D., Skerbic, D., Miljevic, R (2004) Principal component analysis for soil contamination with PAHS.Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 72: 219-223.
Gonzales-Macias, C., Schifter, I., Liuch-Cota, D., Endez-Rodriguez, L., Hernandez-Nazquez, S (2006) Distribution, enrichment and accumulation of heavy metals in coastal sediments of Salina Cruz Bay, Mexico. Environmental Monitoring and Assessment, 118: 211-230.
Guo, Y., Huang, C., Pang, J., Zha, X., Li, X., Zhang, Y (2014) Concentration of heavy metals in the modern flood slackwater deposits along the upper Hanjiang River valley, China. Catena, 116: 123-131.
Hadia, F., Ambreen, A (2018) Heavy metal pollution-A mini review. Journal of Bactreriology and Mycology, 6(3): 179-189.
Hakanson, L (1980) Ecological risk index for aquatic pol-lution control, a sedimentological approach. Water Research, 14: 975-1001.
Kesler, S. E., Simon, A. C., Simon, A. F (2015) Mineral resources, economics and theenvironment. Cambridge University Press.
Kowalska, J. B., Mazurek, R., Gasiorek, M., Zaleski, T (2018) Pollution indices as useful tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination- A review. Environmental Geochemistry and Health, 40(6): 2395-2420.
Loska, K., Wiechuta, D (2003) Application of principal component analysis of source of heavy metal contamination in surface sediments from the Rybnik Reservior. Chemosphere, 51(8): 723-733.
Miller, N., Miller, C (2000) Statistics and chemometrics for analytical chemistry, pearson Education Englewood Cliffs, New Jersey. 228pp.
Mitra, S., Kebbekus, B. B (1997) Environmental chemical analysis. Newyork: CRC Press.
Muller, G (1979) Index of geoaccumulation sediments of the Rhine River. Geo Journal, 2: 108-119.
Seshan, B. R. R., Natesan, U., Deepthi, K (2010) Geochemical and statistical approach for evaluation of heavy metal pollution in core sediments in southeast coast of India. Int. J. Environ. Sci. Tech, 7(2): 291-306.
Sutherland, R (2000) Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Hawaii. Environmental Geology, 39(6): 611-627.
Tahmasebi, P., Mahmudy Gharaie, M. H., Ghasemzadeh, F., Karimi Karouyesh, A (2015) A survey on heavy metals pollution in water resources of Kouhe Zar Mining area (The west of Torbat Heydarieh, Iran). Journal of Biodiversity and Environmental Sciences, 7(3): 244-253.
Weissmannova, H. D and Pavlovsky, J (2017) Indices of soil contamination by heavy metals-methodology of calculation for pollution assessment (minireview). Environment Monitoring Assessment, 189(616): 1-25.
Zhang, W., Feng, H., Chang, J., Qu, J., Xie, H., Yu, L (2009) Heavy metal contamination in surface sediments of Yangtze River intertidal Zone: an assessment from different indexes. Environmental Pollution, 157(5): 1533-1543.
Zonta, R., Botter, M., Cassin, D., Zaggia, L (2007) Sediment chemical contamination of shallow water area close to the industrial to the industrial zone of Porto Mar-Ghera (Venice Lagoon, Italy). Marine Pollution Bulletin, 55: 529-542.