اندازهگیری و ارزیابی تجمع آلودگی فلزات سنگین در خاک و برگ سه گونهی درختی (چریش، کهور و کنوکارپوس) در شهر بندرعباس | ||
| فصلنامه علوم محیطی | ||
| دوره 21، شماره 3، 1402، صفحه 267-288 اصل مقاله (556.3 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/envs.2021.36989 | ||
| نویسندگان | ||
| سمانه حبیبی1؛ محمود بهروزی2؛ احمد نوحه گر* 3 | ||
| 1گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران | ||
| 2پژوهشکده علوم دریایی، پردیس بین المللی کیش، دانشگاه تهران، کیش، ایران | ||
| 3گروه برنامه ریزی مدیریت و آموزش محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: انتشار ذرات معلق از اگزوز خودروها، سایش لاستیک و لنت، روان کننده های موتور و سایش حصار خیابانی، حاوی فلزات سنگینی است که سلامت اکوسیستم شهری را با خطر آلودگی مواجه می سازد؛ اما عمدهی ذرات بر اندام هوایی گیاه و خاک بستر آن رسوب نموده و جذب گیاه می شود. گونه های مقاوم به آلودگی و دارای ظرفیت بالا برای جذب ذرات معلق، می تواند برای حذف ذرات معلق از هوای محیط شهری به کار آیند. به همین دلیل در پژوهش حاضر، سعی در سنجش و ارزیابی غلظت فلزات سنگین در اندام هوایی و خاک بستر گونه های درختی شهر بندرعباس است و گونه ای که بیشترین پتانسیل جذب فلزات سنگین را دارد، شناسایی گردد. مواد و روش ها: به منظور دستیابی به رهیافت پژوهش، ابتدا سه گونه ی درختی شامل: چریش (Azadirachta indica)، کونوکارپوس (Conocarpus erectus L.) و کهور (Prosopis juliflora) بعنوان گیاهان غالب شهر بندرعباس انتخاب گردید و در 30 نقطه از میدان ها و خیابان های اصلی شهر به همراه پنج نقطه از محیط غیرآلوده در بیرون شهر (شاهد)، از خاک سطحی و برگ این گونه ها نمونه برداری شد و پس از آماده سازی و هضم نمونه ها، غلظت فلزات سنگین (کادمیوم، منگنز، روی و سرب) با استفاده از دستگاه جذب اتمی در نمونه های خاک و برگ درختان اندازه گیری شد. سپس اختلاف غلظت فلزات سنگین بین گونه های درختی با آزمون تحلیل واریانس و همچنین بین خاک و برگ و بین محیط شهری و شاهد با آزمون تی استیودنت بررسی شد. درنهایت برای تعیین گونه ی درختی با تجمع دهندگی بالای فلزات سنگین، از دو شاخص تجمع زیستی (BCF) و شاخص تجمع فلز (MAI) استفاده گردید. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که الگوی فلزات سنگین در خاک و برگ گونه های درختی به صورت Mn > Zn > Pb > Cd بود. بیشینه ی غلظت فلزات سنگین به ترتیب در خاک و برگ گونه ی کونوکارپوس، چریش و کهور بود. ازلحاظ مکانی، بیشترین غلظت فلزات سنگین در نقاط نمونه برداری مربوط به بلوار امام حسین بود که امتداد شرقی - غربی داشته و از شمال شهر بندرعباس عبور کرده و بلوارهای شمالی - جنوبی شهر نیز به آن متصل اند؛ اما کمینه ی غلظت فلزات سنگین در بلوار خلیج فارس مشاهده شد. غلظت فلزات منگنز و سرب در خاک گونه های گیاهی متفاوت بود و اختلاف آنها در سطح 95 درصد معنادار بود، اما غلظت کادمیوم و روی در خاک گونه های درختی اختلافی مشاهده نشد. در اندام هوایی گونه های درختی موردمطالعه، غلظت سرب، منگنز و روی تفاوتی مشاهده نشد و اختلاف آنها در سطح 95 درصد معنادار نبود؛ اما غلظت کادمیوم در اندام هوایی گونه ها (برگ درختان)، متفاوت بوده و اختلاف بین گونه ها در سطح 95 درصد معنادار بود. اختلاف آماری غلظت فلزات سنگین بین خاک و برگ درختان در سطح 95 و 99 درصد معنادار بود؛ همچنین غلظت فلزات سنگین در خاک و برگ درختان بین محیط شهری و شاهد در سطح 95 درصد اختلاف معناداری داشت. الگوی شاخص تجمع زیستی در همه ی گونه ها Zn > Pb > Mn > Cd بود و فلزات سنگین دارای انباشت گر متوسط برای گونه های درختی بودند. شاخص تجمع زیستی (MAI) نشان داد که کونوکارپوس دارای بیشترین پتانسیل جذب فلزات سنگین است و کمترین پتانسیل جذب نیز در گونه ی کهور مشاهده گردید. در توزیع مکانی این شاخص نیز، بلوار امام حسین و خیابان هایی که از آن انشعاب می گیرند، دارای بیشترین شاخص تجمع زیستی فلزات سنگین هستند. نتیجه گیری: گونه ی کونوکارپوس با جذب آلاینده های ناشی از ترافیک شهری، موجب پالایش هوای آلوده ی شهر بندرعباس می شود. کهور یا سُمُر که یکی از درختان مهاجر در شهر بندرعباس می باشد، با ریشه های قوی و عمیق موجب خشکیدن آبهای سطحی و زیرزمینی منطقه می شود. از طرف دیگر، پتانسیل آن برای جذب آلاینده های هوای شهری بسیار ضعیف است. بنابراین کونوکارپوس و دیگر گیاهانی که علیرغم مقاومت در برابر خشکی و گرما، پتانسیل بالایی در پالایش آلودگی شهری دارند، می تواند جایگزین کهور گردد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| کنوکارپوس؛ بندرعباس؛ کادمیوم؛ شاخص تجمع فلز؛ شاخص تجمع زیستی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Measurement and evaluation of heavy metal accumulation in soil and leaves of three tree species (Azadirachta indica, Conocarpus Erectus L. and Prosopis juliflora) in Bandar Abbas | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Samaneh Habibi1؛ Mahmoud Behrouzi2؛ Ahmad Nohegar3 | ||
| 1Department of Watershed Management Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran | ||
| 2Marine Science Research Institute, Kish International Campus, University of Tehran, Kish, Iran | ||
| 3Department Environmental Planning, Management and Education, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: Emissions of particulate matter from car exhaust, tire wear, engine lubricants and street fence wear contain heavy metals, which are dangerous for the urban ecosystem. However, most of the particles are deposited on the canopy and soil of plants, which are absorbed by them. Pollution-resistant species with a high capacity to absorb suspended particles can be used to remove suspended particles from the urban environment. For this reason, in this study, concentrations of heavy metals in the leaves and soil of tree species in Bandar Abbas were measured and evaluated. Also, species with the highest potential for adsorption of heavy metals were identified. Material and methods: First, three tree species including Azadirachta indica, Conocarpus and Prosopis juliflora were selected as the dominant plants in Bandar Abbas and in 30 points of the fields with 5 points of the non-polluted environment outside the city (control), and sampled from the surface soil and leaves of these species. After preparing and digesting the samples, the concentration of heavy metals (cadmium, manganese, zinc and lead) emitted from urban traffic was measured using atomic absorption spectrometry in soil and tree leaf samples. Next, the difference in heavy metal concentrations between tree species was analyzed by ANOVA and between soil and leaves and between urban and control environments was analyzed by t-student test. Then, to determine the tree species with high accumulation of heavy metals, two indices of heavy metal accumulation (BCF) and bioaccumulation index (MAI) were used. Results and discussion: The results showed that the pattern of heavy metals in soil and leaves of tree species was Mn> Zn> Pb> Cd. The maximum concentrations of heavy metals in the soil and leaves were detected in Conocarpus, Azadirachta indica and Prosopis juliflora, respectively. Spatially, the highest concentration of heavy metals in the sampling points was related to Imam Hossein Street. However, the minimum concentration of heavy metals was observed in the Persian Gulf Street. The concentrations of Mn and Pb in the soil of plant species were different and their differences were significant at 95% level, but the concentration of Cd and Zn was not different in the soil of tree species. Pb, Mn and Zn concentrations were not different in the shoots of the studied tree species and their differences were not significant at the 95% level. However, the concentration of Cd in the shoots of the species was different and the difference between the species was significant at the 95% level. There was a significant difference in the concentration of heavy metals between soil and leaves at 95 and 99%. Also, the concentration of heavy metals in soil and leaves between urban and control fields was significantly different at 95%. The pattern of the BCF index in all species was Zn> Pb> Mn> Cd and heavy metals had moderate accumulation for tree species. Bioaccumulation index (MAI) showed that Conocarpus had the highest adsorption potential of heavy metals and the lowest adsorption potential was observed in Prosopis juliflora. Conclusion: Conocarpus, by absorbing pollutants from urban traffic, purifies the polluted air of Bandar Abbas; However, Prosopis juliflora, which is one of the migratory trees in the city of Bandar Abbas, with strong and deep roots, dries up the surface and groundwater of the region. On the other hand, its potential to absorb urban air pollutants is weak. Therefore, despite their resistance to drought and heat, Conocarpus trees have a high potential to purify urban pollution and can replace Prosopis juliflora. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Conocarpus erectus, Bandar Abbas, Cadmium, MAI index, BCF index | ||
| مراجع | ||
|
Alexandrino, K., Viteri, F., Rybarczyk, Y., Andino, J.E.G. and Zalakeviciute, R., 2020. Biomonitoring of metal levels in urban areas with different vehicular traffic intensity by using Araucaria heterophylla needles. Ecological Indicators. 117, 106701. Alyemeni, M.N. and Almohisen, I.A., 2014. Traffic and industrial activities around Riyadh cause the accumulation of heavy metals in legumes: a case study. Saudi Journal of Biological Sciences. 21(2), 167-172. Amiri, L., Azadi, R. and Rastegarzadeh, Saadat, Zofan, P., 2019. Monitoring the concentration of heavy metals in Conocarpus erectus in different areas of Abadan Industrial City. Journal of Natural Environment. 72 (2), 143-157. Arnot, J.A. and Gobas, F.A., 2006. A review of bioconcentration factor (BCF) and bioaccumulation factor (BAF) assessments for organic chemicals in aquatic organisms. Environmental Reviews. 14(4), 257-297. Bini, C., Gentili, L., Maleci, B.L. and Vaselli, O., 1995. Trace elements in plants and soils of urban parks (Florence, Italy). In Proceedings of 3rd International Conferance on the Biogeochemistry of Trace Elements, 20 Sep Paris. pp. 15-19. Bretzel, F., Benvenuti, S. and Pistelli, L., 2014. Metal contamination in urban street sediment in Pisa (Italy) can affect the production of antioxidant metabolites in Taraxacum officinale Weber. Environmental Science and Pollution Research. 21(3), 2325-2333. Chai, M., Li, R., Ding, H. and Zan, Q., 2019. Occurrence and contamination of heavy metals in urban mangroves: A case study in Shenzhen, China. Chemosphere. 219, 165-173. Chen, H., Wang, B., Xia, D.S., Fan, Y.J., Liu, H., Tang, Z.R. and Ma, S., 2019. The influence of roadside trees on the diffusion of road traffic pollutants and their magnetic characteristics in a typical semi-arid urban area of Northwest China. Environmental Pollution. 252, 1170-1179. Galal, T.M. and Shehata, H.S., 2015. Bioaccumulation and translocation of heavy metals by Plantago major L. grown in contaminated soils under the effect of traffic pollution. Ecological Indicators. 48, 244-251. Hatami-Manesh, M., Mortazavi, S., Solgi, E. and Mohtadi, A., 2019. Assessing the capacity of trees and shrubs species to accumulate of particulate matter (PM10, PM2. 5 and PM0. 2). Iranian Journal of Health and Environment. 12(1), 1-16. (In Persian with English Abstract). Houston, D., Wu, J., Ong, P. and Winer, A., 2004. Structural disparities of urban traffic in southern California: Implications for vehicle related air pollution exposure in minority and high‐poverty neighborhoods. Journal of Urban Affairs. 26(5), 565-592. Hu, Y., Wang, D., Wei, L., Zhang, X., Song, B., 2014. Bioaccumulation of heavy metals in plant leaves from Yan׳ an city of the Loess Plateau, China. Ecotoxicology and environmental safety. 110, 82-88. Jia, M., Zhou, D., Lu, S. and Yu, J., 2020. Assessment of foliar dust particle retention and toxic metal accumulation ability of fifteen roadside tree species: Relationship and mechanism. Atmospheric Pollution Research. Kabata-Pendias, A. and Pendias, H., 2001. Trace elements in soils and plants, 3rd edn CRC Press. Boca Raton, FL, USA. Karmakar, D. and Padhy, P.K., 2019. Air pollution tolerance, anticipated performance, and metal accumulation indices of plant species for greenbelt development in urban industrial area. Chemosphere. 237, 124522. Liu, L., Liu, Q., Ma, J., Wu, H., Qu, Y., Gong, Y. and Zhou, Y., 2020. Heavy metal (loid) s in the topsoil of urban parks in Beijing, China: Concentrations, potential sources, and risk assessment. Environmental Pollution. 260, 114083. Mahmoud, E.K. and Ghoneim, A. M., 2016. Effect of polluted water on soil and plant contamination by heavy metals in El-Mahla El-Kobra, Egypt. Solid Earth. 7(2), 703-711. Massa, N., Andreucci, F., Poli, M., Aceto, M., Barbato, R. and Berta, G., 2010. Screening for heavy metal accumulators amongst autochtonous plants in a polluted site in Italy. Ecotoxicology and environmental safety. 73(8), 1988-1997. Nadgórska–Socha, A., Kandziora-Ciupa, M., Trzęsicki, M. and Barczyk, G., 2017. Air pollution tolerance index and heavy metal bioaccumulation in selected plant species from urban biotopes. Chemosphere. 183, 471-482. Naseri, M., Vazirzadeh, A., Kazemi, R. and Zaheri, F., 2015. Concentration of some heavy metals in rice types available in Shiraz market and human health risk assessment. Food chemistry. 175, 243-248. Nasir, Z. A., Colbeck, I., Ali, Z. and Ahmed, S., 2015. Heavy metal composition of particulate matter in rural and urban residential built environments in Pakistan. Pakistan Agricultural Scientists Forum. Remon, E., Bouchardon, J.L., Le Guédard, M., Bessoule, J.J., Conord, C. and Faure, O., 2013. Are plants useful as accumulation indicators of metal bioavailability? Environmental Pollution. 175, 1-7. Saba, G., Parizanganeh, A. H., Zamani, A., Saba, J., 2015. PhytoremeDiation ofHeavyMetalsContaminated Environments: Screening forNativeAccumulatorPlants inZanjan-Iran. International Journal of Environmental Research. 9(1), 309-316. Samecka-Cymerman, A., Stankiewicz, A., Kolon, K. and Kempers, A.J., 2009. Self-organizing feature map (neural networks) as a tool to select the best indicator of road traffic pollution (soil, leaves or bark of Robinia pseudoacacia L.). Environmental Pollution. 157(7), 2061-2065. Solgi, E. and Beigmohammadi, F., 2020. Investigate the effect of distance from source and species type on the absorption ability of heavy metals by tree species around Nahavand cement factory. Journal of Plant Ecosystem Conservation. 8(16), 321-343. (In Persian with English Abstract). Solgi, E., Roohi, N. and Kouroshi-Gholampour, M., 2016. A comparative study of metals in roadside soils and urban parks from Hamedan metropolis, Iran. Environmental Nanotechnology, Monitoring and Management. 6, 169-175. Torkashvand, V., Mohammadi Rouzbahni, M. and Babaeinezhad, T., 2018. Survey of heavy metals (Pb, Ni, Cr, Cd) bio-accumulation in the leaves of (Albizia lebbek and Eucalyotus camadulensis) (case stady: Iran National Steel Industrial Group). J Neyshabur Univ Med Sci. 6(1), 33-43. (In Persian with English Abstract). Turkyilmaz, A., Cetin, M., Sevik, H., Isinkaralar, K. and Saleh, E.A.A., 2020. Variation of heavy metal accumulation in certain landscaping plants due to traffic density. Environment, Development and Sustainability. 22(3), 2385-2398. Vanni, G., Cardelli, R., Marchini, Saviozzi, A. and Guidi, A., 2015. Are the physiological and biochemical characteristics in dandelion plants growing in an urban area (Pisa, Italy) indicative of soil pollution? Water, Air, & Soil Pollution. 226(4), 124. Weerakkody, U., Dover, J.W., Mitchell, P. and Reiling, K., 2018. Evaluating the impact of individual leaf traits on atmospheric particulate matter accumulation using natural and synthetic leaves. Urban forestry & urban greening. 30, 98-107. Wu, F., Yang, W., Zhang, J. and Zhou, L., 2010. Cadmium accumulation and growth responses of a poplar (Populus deltoids× Populus nigra) in cadmium contaminated purple soil and alluvial soil. Journal of Hazardous Materials. 177(1-3), 268-273. Zhang, C., Qiao, Q., Appel, E. and Huang, B., 2012. Discriminating sources of anthropogenic heavy metals in urban street dusts using magnetic and chemical methods. Journal of Geochemical Exploration. 119, 60-75. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 14,006 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 4,682 |
||