نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر

2 استاد گروه مهندسی طبیعت، دانشگاه ملایر

3 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر

چکیده

امروزه یکی از مهم‌ترین مشکلات جهانی محیط‌زیست بخصوص در اکوسیستم‌های آبی، آلودگی ناشی از فلزات سنگین است. با توجه به این‌که رسوبات منبع اصلی برای ذخیره‌ی فلزات سنگین می‌باشند، در این مطالعه رسوبات رودخانه گاماسیاب از نظر آلودگی به فلزات سنگین کروم، مس، نیکل، روی، آهن و منگنز مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از لایه‌بندی، نتایج در جی‌آی‌اس، با دو روش کریجینگ و فاصله‌یابی وزنی معکوس، نقاط درون‌یابی شدند که نتایج حاصل، برتری روش فاصله‌یابی وزنی معکوس را نشان داد. از شاخص ژئوشیمیایی مولر، ریسک اکولوژیکی و آنالیزهای آماری برای سنجش وضعیت آلودگی فلزات سنگین در رسوبات استفاده شد. نتایج محاسبه شاخص ژئوشیمیایی مولر بیانگر آن بود که در فصل بهار رسوبات رودخانه گاماسیاب از نظر آلودگی به تمام عناصر در طبقه غیر آلوده و در فصل تابستان از نظر آلودگی به تمام فلزات به‌جز فلز نیکل در طبقه غیر آلوده قرار دارند. نتایج شاخص ریسک اکولوژیک نشان داد که رودخانه گاماسیاب از نظر غلظت فلزات سنگین مورد مطالعه در طبقه ریسک اکولوژیکی کم قرار می­گیرد. بررسی نقشه پهنه­بندی شاخص ریسک اکولوژیک و نقشه­ پهنه­بندی و آنالیز نقاط داغ نشان می­دهد که در فصل بهار نقاط با آلودگی بالا در بخش شرقی رسوبات رودخانه و در فصل تابستان در بخش غربی متمرکز شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Heavy Metals Concentration in Gamasiab River Sediments with Interpolation Model in GIS

نویسندگان [English]

  • maryam Ebrahimian najafabadi 1
  • Alireza Ildoromi 2
  • samar mortazavi 1
  • Ebrahim Mohammadi Manesh 3

1 Department of environment, faculty of Natural resources and environment, Malayer University,Malayer

2 Associate Professor of Malayer University

3 Department of Physics, Faculty of Basic Sciences Malayer University, Iran

چکیده [English]

Today, one of the most important environmental problems around the world, especially in aquatic ecosystems, is heavy metals pollution. since sediments are the main source of heavy metals, in this study, Gamasiab River sediments were evaluated for heavy metal contamination of chromium, copper, nickel, zinc, iron and manganese. After layering, the results were interpolated by two methods of kriging and Inverse Distance. Moller Index, Ecological risk Index and numerical parameters were used to assess the range of sediment pollution. Results of Moller index in spring showed no pollution. Also, in summer it represented no pollution for all metals except Ni. Results of RI categorized level of Heavy metal concentration in low contamination. Using RI plans, zoning plans and Hot Spot analysis indicated that the concentration of heavy metals in the east of Gamasiab river in spring is higher than summer and it is shown that spots with high concentration in summer are located in the west of Gamasiab river. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gamasiab river
  • interpolating
  • Igeo Index
  • RI
  • Heavymetals
  • GIS
اژدری زهرا، حسینی سید زین‌العابدین (1396). تغییرپذیری مکانی ویژگی‌های کیفی آب‌های زیرزمینی با استفاده از زمین آمار (مطالعه موردی: دشت سگزی، اصفهان)، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست80-63 :(3) 20.
اقدر حسین؛ محمدیاری فاطمه؛ بصیری رضا.(1395). ارزیابی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از GIS و زمین‌آمار (مطالعه موردی: دشت مهران و دهلران ایلام)، نشریه محیط‌زیست طبیعی، 597-566 :(3) 69.
انصاری نیا مصطفی؛  صادقی نیا مجید؛  قانعی محمدجواد؛  ایرانمنش یعقوب. (1400) ارزیابی و سنجش آلودگی فلزات سنگین در رسوبات تالاب گندمان.مجله علمی پژوهشی اکوبیولوژی تالاب. 50-35 :(1) 13.
بیاتی فرزانه؛  مدبریسروش؛  لک راضیه؛. سعیدی محمد(1391). ارزیابی زیست محیطی فلزات بالقوه سمی در رسوبات بستر شمال غرب خلیج فارس (محدوده استان بوشهر)، سی و یکمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، ص 10.
جباری, ایرج. (1392). نقش کاربری اراضی در کیفیت آب رودخانه الوند کرمانشاه، نشریه علمی جغرافیا و برنامه ریزی, 17(44), 73-93
جمشیدی زنجانی احمد؛ سعیدی محسن؛( 1392). ارزیابی آلودگی و پهنه­بندی کیفی رسوبات سطحی تالاب انزلی بر اساس نتایج شاخص­های سنجش آلودگی فلزات سنگین، مجله محیط شناسی، 170-157 :(4) 39.
چوپانی سعید؛ رضایی پیمان؛  غریب رضا. (1399). ارزیابی میزان آلودگی و توزیع فلزات سنگین در رسوبات رودخانه کارون در بازه پل پنجم تا فارسیت با استفاده از داده‌های ژئوشیمیایی و تحلیل‌های آماری. دوفصلنامه رسوب شناسی کاربردی.
حمزه نژاد رقیه؛  خداوردیلو حبیب. (1400). ارزیابی کمّی آلودگی فلزات سنگین در خاک، تحقیقات کاربردی خاک52-37 :(2) 8.
دین پژوه یعقوب. (1395). تحلیل روند کیفیت شیمیایی آب رودخانه‌های استان آذربایجان‌شرقی. نشریه علمی جغرافیا و برنامه ریزی, 20(55), 105-124.
رحمانی محمد؛  آذری طاهره  ؛ ملاآقاجانزاده ساره. (1400). بررسی اثرات آلودگی فلزات سنگین ناشی از شیرابه پسماند بر خاک جنگلی با استفاده از شاخص های فاکتور غنی شدگی و تجمع ژئوشیمیایی(مطالعه موردی: منطقه انجیل سی بابل) .فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی42-31 :(1) 35.
سبحان اردکانی سهیل؛ جمشیدی، کیانا؛. نیازی علی.( 1393). ارزیابی غلظت عناصر آهن، سرب، کادمیوم و مس در رسوب با استفاده از شاخص ژئوشیمیایی مولر (مطالعه موردی: تالاب میقان).78-67 :(20) 6.
صالح مریم، رضایی محسن، شاکری عطا، جهانداری اشکان. (1396). ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در رسوبات سطحی رودخانه گاماسیاب نهاوند، فصلنامه زمین شناسی محیط زیست 84-71 :(39) 11
قاسمی صابر؛ زارعی غلامرضا. (1400). ارزیابی ریسک اکولوژیکی فلزات سنگین در رسوبات ساحلی شهر بندرعباس، مطالعات علوم محیط زیست.89-3878 :(3) 6.
قرلباش میلاد، ناصری فرزین، کریمی مله حسن،راشدی عصمت(1395)، مقایسه روش های درونیابی KRIGING و IDW جهت ارزیابی پارامترهای کیفی آب زیر زمینی در ارتباط با کاربرد کشاورزی به کمک GIS (مطالعه موردی: محدوده مرکزی و جنوبی شهرستان کلاله، استان گلستان)، پنجمین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار
کوسج  ناصر؛ جعفریان  حجت الله؛ رحمانی عبدالواحد؛ قلی پور حسنی. (1400). ارزیابی آلودگی فلزات سنگین و بررسی منشأ آلودگی‌های زیست محیطی رسوبات مناطق قشم، بندرخمیر و بندرلافت استان هرمزگان در خلیج فارس،  علوم و فنون شیلات، 163-151 :(2) 10.
مکرم مرضیه، نگهبان  سعید. (1399). ارزیابی ریسک اکولوژیکی عناصر سنگین در رسوبات حاشیه جاده‌ها در محیط GIS. ،جغرافیا و مخاطرات محیطی. 43-17 :(1) 9.
میرموسوی, سیدحسین, میریان, مینا. (1390). کاربرد روش‌های زمین آمار در مطالعات توزیع مکانی بارش (مطالعة موردی: استان کرمان)، نشریه علمی جغرافیا و برنامه ریزی, 16(38), 153-178.
ندیری عطاالله, شکور  صدیقه،  اصغری مقدم اصغر،  ودیعتی میثم. (1394). ارزیابی انواع روش‌های درون یابی، جهت تخمین آلودگی نیترات در منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت بیلوردی، استان آذربایجان شرقی)، هیدروژئومورفولوژی, 75-92 :1(1).
نوروزی فرد پریسا، مرتضوی ثمر، اسد صدیقه، حسن زاده نسرین(1397). ارزیابی آلودگی رسوبات ساحلی جزیره قشم به عناصر Cu, Pb, Zn, Cd, Ni, Cr با استفاده از شاخص های کیفیت رسوب. نشریه سلامت و محیط زیست، 448-433 :(3) 11.
یوسفی مجید، آگاه همیرا، تقوی لعبت، 1399. بررسی غلظت فلزات سنگین در رسوبات منطقه چابهار حد فاصل پزم تا رمین، فصلنامه علمی دریا فنون (7) 19.
Ahmad, W., Alharthy, R. D., Zubair, M., Ahmed, M., Hameed, A., & Rafique, S. (2021). Toxic and heavy metals contamination assessment in soil and water to evaluate human health risk. Scientific reports, 11(1), 1-12.‏
Ahmadali, Kh., S. Nickmehr., and A. Liaghat. )2008(. Evaluation of kriging and cokriging methods for the estimation of deep soil acidity and salinity (case study: plains of Bokan), Iranian Journal of Water Research 2: pp: 55-64.
Akpan, I. O, Thompson, E. A, (2013), Assessment of heavy metal contamination of sediments along the cross-river channel in Cross River state (Nigeria), IOSR Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology (IOSR-JESTFT), Volume 2, Issue 5, PP 20-28.
Al-Yamini, MN., Sher.H., El-Sheikh, MA., Eid, EM, (2011) Bioaccumulation of nutrient and heavy metal by Calotropis Procera and Citrullus colocynthis and their potential use as contamination indicator, Academic Journals, Volume 6, Issue 4, PP 966-976.
Balakrishnan, A., Ramu, A., Murugesan, A. )2013(. Spatial distribution of heavy metal concentration in groundwater in and around palk strait sea shore area using GIS techniques, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2(12): 7650-7656.
Chandrasekaran, A., Mukesh, M.V., Anantharaman, P., Tamilselvi, M., Muthukumarasamy, R., Manivel, T., Rajmohan, R. (2013). Trace Metal Concentration in Sediments of Tamirabarani River in relationships with physico chemical characteristics -a study using GIS application, International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 3(2): 9-15.
Hakanson, L. (1980), Ecological risk index for aquatic pollution control, a sedimentological approach, Water Research, 14, 975–1001.
Jie Fu, Changpo Zhao, Yupeng Luo, Chunsheng Liu, George Z. Kyzas, Yin Luo, DongyeZhao, Shuqing An, Hailiang Zhu. (2014), Heavy metals in surface sediments of the Jialu River, China: Their relations to environmental factors, Journal of Hazardous Materials, Volume 270, Pages 102-109.
Liu, K., Li, C., Tang, S., Shang, G., Yu, F., & Li, Y. (2020), Heavy metal concentration, potential ecological risk assessment and enzyme activity in soils affected by a lead-zinc tailing spill in Guangxi, China, Chemosphere, 251, 126415
Madrid, F., M., Biasioli, F., Ajmone-Marsan. (2008), Availability and Bioaccessibility of Metals in Fine Particles of Some Urban Soils, Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 55, 21-32.
Muller, G. (1979), Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River, Geological Journal 2, 109-118,
Price, E.B., N. Kabengi, and S.T. Goldstein (2019), Effects of heavy-metal contaminants (Cd, Pb, Zn) on benthic foraminiferal assemblages grown from propagules, Sapelo Island, Georgia (USA). Marine Micropaleontology, 147: p. 1-11.
Saiful Islam, M.d M.d Kawser Ahmed, M KamrulIslam, M.d Habibullah -Al- Mamun, M KamrulIslam, (2015), Heavy metal pollution in surface water and sediment: A preliminary assessment of an urban river in a developing country, Ecological Indicators, 48: 282-291.
Selvam, S., Venkatramanan, S., Singaraja, C. (2015), A GIS-based assessment of water quality pollution indices for heavy metal contamination in Tuticorin Corporation, Tamilnadu, India, Arabian Journal of Geosciences. 8(12): 10611-10623.
Sharma, N., Sodhi, K. K., Kumar, M., & Singh, D. K. (2021). Heavy metal pollution: Insights into chromium eco-toxicity and recent advancement in its remediation. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 15, 100388.‏
ThanhVu, Ch. Lin, Ch. Shern, Ch. Yeh, G. Giang Le, V. Tran, H.  (2017). apportionment of heavy metals in sediments and water of a contaminated river in Taiwan. Ecological Indicators. Volume 82, Pages 32-42
 
Venkatramanan, S.T. Ramkumar, S. Vasudevan, (2014),  Heavy metal distribution in surface sediments of the Tirumalairajan river estuary and the surrounding coastal area, east coast of India, Arabian Journal of Geosciences,  Volume 7, Issue 1, pp 123–130.
Webster, R. Oliver, M.A., (2000), Geostatistics for environmental scientists, Wiley press, p. 271                
Yonghang Xu, Qinqin Sun, Liang Yi, Xijie Yin, Aijun Wang, Yunhai Li, JianChen, (2014), The source of natural and anthropogenic heavy metals in the sediments of the Minjiang River Estuary (SE China): Implications for historical pollution) ,Science of The Total Environment, Volume 493, Pages 729-736.