پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,230 |
| تعداد مقالات | 67,759 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,136,206 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,899,694 |
عوامل موثردر ایجاد غلظت فلزات سنگین در گردوغبار هوای کلانشهر تهران و مخاطرات آن | ||
| مدیریت مخاطرات محیطی | ||
| مقاله 1، دوره 8، شماره 4، دی 1400، صفحه 321-335 اصل مقاله (956.7 K) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی کاربردی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jhsci.2021.329792.673 | ||
| نویسندگان | ||
| فاطمه ارسلانی1؛ بهلول علیجانی* 2 | ||
| 1دکتری مخاطرات آب و هوا، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران | ||
| 2استاد گروه اقلیم شناسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| فلزات سنگین موجود در گرد و غبار هوا، جزء خطرناکترین آلایندههایی است که سلامتی انسان و محیط را مورد تهدید جدی قرار میدهد. هدف پژوهش حاضر شناسایی عوامل افزایش غلظت فلزات سنگین (Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Se, Si, V, Zn) موجود در گردوغبار ریزشی هوای کلانشهر تهران و بررسی وضعیت آلودگی و پراکندگی آن روی ایستگاههای مورد مطالعه است. بدین منظور 28 نمونه غبار ریزشی در زمستان 1396 از مناطق مختلف تهران جمعآوری شد. آنالیز XRF غلظت عناصر سنگین موجود در آن را مشخص کرد. با روش تجزیه مؤلفه اصلی(PCA)، 15 عنصر سنگین مورد مطالعه، در سه عامل خلاصه شد. سپس عاملهای استخراج شده، با روش آماری تجزیه خوشهای(CA) و با استفاده از روش ادغام وارد گروهبندی شد. جهت تعیین پراکندگی فضایی هر عامل در منطقهی مورد مطالعه، از روش درونیابی کریجینگ در GIS استفاده شد. نتایج وجود سه عامل طبیعی، انسانی و ترکیبی از عاملهای طبیعی و انسانی را در افزایش غلظت فلزات سنگین در غبار ریزشی کلانشهر تهران نشان داد. عوامل طبیعی در شمال تهران، عوامل انسانی در شرق تهران و ترکیبی از عاملهای طبیعی و انسانی در جنوب تهران در آلودگی غبار ریزشی به فلزات سنگین نقش بیشتری داشت. تحلیل نتایج نشان داد تراکم جمعیت، ترافیک و حجم تردد، بخصوص تردد خودروهای سنگین و دیزلی، صنایع و معادن، الگوی توپوگرافی، الگوی پوشش گیاهی، الگوی باد غالب و وضعیت پایداری هوا در غلظت عناصر سنگین موجود در غبار ریزشی تهران نقش دارد. بنابراین برای مدیریت و کنترل آلودگی، گسترش و بهینهسازی حمل و نقل عمومی و گسترش فرهنگ استفاده از آن (بخصوص مترو) مخصوصاً در نیمهی شرقی تهران و ایجاد پوشش گیاهی بیشتر و مرتفعتر در مناطق حاشیه غربی و جنوبی شهر تهران پیشنهاد میگردد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تحلیل عاملی؛ تجزیه خوشهای؛ تهران؛ فلزات سنگین؛ غبار ریزشی؛ GIS؛ مخاطرات | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Identification of effective factors concentration of heavy metals in the dust existing in the air of Tehran metropolis | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Fatemeh Arsalani1؛ Bohloul Alijani2 | ||
| 1PhD in Climate Hazards, Kharazmi University, Tehran, Iran | ||
| 2Professor Physical Geography, Kharazmi University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction In large and industrial cities, thousands of heavy metal particles are released into the environment [2]. These heavy metal particles are released by attaching to dust particles on a large scale [3]. It is important to study heavy metal concentrations in the dust falling due to the threats for human health [1, 4, 5]. Dust originates from both natural and human sources. Studies have been conducted to investigate the sources of heavy metal emissions in street dust with cluster analysis [CA] and principal component analysis [PCA] methods. The metropolis of Tehran has a population of over eight million people, that facing a severe air pollution problem. Therefore, the purpose of the present study was to identify the factors of increasing the heavy metal concentrations (Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Se, Si, V, Zn) in the dust falling of Tehran city. Materials and methods Dust fallout samples were collected with using Marble Dust Collector (MDCO) from 28 different locations across the city of Tehran, during winter of 2017. XRF analysis used to identify and determine the concentration of heavy metals. The Principal Component Analysis (PCA) method were summarized 15 heavy elements studied into three factors. The kriging interpolation method was used to determine the role of each factor in the study area. In the next step, the extracted factors were grouped based on factor scores, by statistical method of cluster analysis. Discussion and Results The results of the Principal Component Analysis (PCA) showed the existence of three factors: natural, human and combination of natural and human factors which increasing the concentration of heavy metals in the dust of Tehran metropolis. Factor 1: Aluminum, chromium, iron, magnesium, manganese, nickel, silicon, and vanadium have the same emission source. These factors are not affected by human activities but have natural origin. Therefore, this category was called the natural factor. Factor 2: Arsenic, cadmium, copper, lead, and selenium have the same emission source. Probably, human factors have role in increasing these elements in the dust falling. Therefore, this category was called the human factor. Factor 3: Cobalt and zinc have the same emission source. This factor is combination of both natural and human factors. Based on the extracted factors and with using method of Cluster Analysis (CA), the stations in Tehran were classified into four clusters as follows: The First group: Forest and Range Organization of IRAN, Dadman Blvd, Pole Gisha, Arash Blvd, Majidiyeh Shomali, Janatabad, Shahre Ziba, Pole Kan, Motahhari, Narmak, Hashemi, Tehransar. These stations are located in the northern and western regions of Tehran. The second group: Afsaria station is located in the southeast of Tehran. This station has the highest concentration of heavy metal in dust falling. The Third group: Velenjak station is located in north of Tehran. The heavy metal concentrations in dust falling are higher than other groups in human resources. The Fourth group: Enghelab, Darvaze Dolat, Imam Hossein Square, Nawab, Si-e-tir, Komeil Gharbi, Tehranno, Piroozi, Nazi Abad and Shahr-e-rey are located in this cluster. These stations are located in the central, eastern and southern regions of Tehran. The concentration of heavy metals in these regions are high. Conclusion Heavy metals in dust are an important component of urban pollution. The harmful effects of heavy elements on human health have been proven in different ways. Considering the population of Tehran metropolis, the results of this research are very important for developing management approaches to create a healthier environment. The results showed that the pollution of dust falling into heavy metal with human origin in the northern and western regions of Tehran is less than other regions and in the southeast of Tehran is more than other regions. results indicated that population density, traffic and traffic volume, industries and mines, topographic pattern, vegetation pattern, prevailing wind pattern and air stability are effective in the concentration of heavy elements in Tehran dust falling. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Principle Component Analysis (PCA), Cluster Analysis (CA), Tehran, heavy metals, dust falling, GIS, hazards | ||
| مراجع | ||
|
[1]. ارسلانی، فاطمه (1398). «آنالیز غبار ریزشی شهر تهران و بررسی منشأ آن»، رساله دکتری مخاطرات آب و هوا، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران.
[2]. بازگیر،سعید؛ قدیری معصوم، مجتبی؛ شمسیپور، علیاکبر؛ سیدی سرنجیانه، شیوا (1394).« تحلیل رابطه آلودگی هوای تهران با ترافیک و شرایط جو برای کاهش مخاطرات»، دانش مخاطرات، دوره 2، شماره 1، ص 49-35.
[3]. ثنایی، مریم؛ خانمحمدی، مجید؛ محمدی، حسین(1394). «تحلیل اثر سینوپتیکی رخداد مخاطرهآمیز موج گرمای تابستان 1392 و فوت ناشی از آلودگی شهر تهران»، دانش مخاطرات، دوره 2، شماره 1، ص 83-67.
[4]. حسینینژاد، فریناز؛ بهبهانینیا، آزیتا؛ و منصوری، نبیاله (1398). «تعیین غلظت فلزات سنگین(وانادیوم، سرب، نیکل، کادمیوم) در گردوغبار و مقایسه با شاخص آلودگی و زمینانباشت(مطالعه موردی: مرکز شهر تهران»، مطالعات علوم محیط زیست، دوره 4، شماره 4، ص 1943-1948.
[5]. رضایی، محمد؛ احمدی، امینه؛ و باقری، مهدی (1399). «شناسایی مولفه های مدارس هوشمند بر اساس رویکرد سازنده گرایی »، توسعه ی آموزش جندی شاپور، دوره 11، ص 127-115.
[6]. سامانی، مریم؛ گلچین، احمد؛ علیخانی، حسینعلی؛ بایبوردی، احمد (1399).«ارزیابی خطر سلامت سرب در گردوغبارهای اتمسفری شهر تهران در فصلهای مختلف»، مجله دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، دوره 18، شماره3، ص 306-289.
[7]. صفوی، سید یحیی؛ و علیجانی، بهلول ( 1385).« بررسی عوامل جغرافیایی در آلودگی هوای تهران»، پژوهشهای جغرافیایی، دورۀ 38، شمارۀ 58، ص 112-99.
[8]. علیجانی، بهلول (1381). اقلیم شناسی سینوپتیک، انتشارات سمت.
[9]. علیجانی، بهلول (1394).«تحلیل فضایی»،تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال 2، شماره 3، ص 14-1.
[10]. علی طالشی، محمدصالح؛ معین الدین، مظاهر؛ فیضنیا، سادات؛ و اسکوئیزاتو، استفانیا (1398).« آلودگی فلزات سنگین در ذرات غبار خیابانی شهر تهران در سال 1397: ارزیابی غنای فلزی و درجه آلودگی»، مجله مهندسی بهداشت محیط، سال 7، شماره 2، ص 194-179.
[11]. کرمانی، آذر؛ اکبری، مهری؛ علیجانی، بهلول، مفاخری، امید(1394). «تحلیل آماری-همدیدی غلظت آلاینده مونواکسیدکربن براساس سمت و سرعت باد و مخاطره آن در شهر تهران»، دانش مخاطرات، دوره2، شماره 4، ص450-439.
[12]. مرکز آمار ایران (1395). گزیده نتایج سرشماری عمومی نفوس و مسکن.
[13]. مسعودیان، ابوالفضل (1388). «نواحی بارشی ایران»، جغرافیا و توسعه، دورۀ 7، شمارۀ 13، ص 79-91.
[14]. Aguilera, A.; Armendariz, C.; Quintana, P.; Garcia-Oliva.; Bautista, F.; (2019). “Influence of land use and road type on the elemental composition of urban dust in a Mexican metropolitan area”, Polish Journal of Environmental Studies, V. 28(3): 1535–1547. DOI: 10.15244/pjoes/90358
[15]. Ali, H.; Khan, E.; & Ilah, I.; (2019) . Contamination Evaluation and Source Identification of Heavy Metals in the Sediments from the Lishui River Watershed, Southern China Journal of Chemistry ;4:1-14. DOI:10.1155/2019/6730305
[16]. Al-Khashman, O. A. (2007). “The investigation of metal concentrations in street dust samples in Aqaba city, Jordan”, Environmental Geochemistry Health, V. 29, pp: 197–207. DOI 10.1007/s10653-006-9065-x
[17]. Alloway, B.J; (1995). “Soil Pollution and Land Contamination, in Pollution causes, Effects and Controlled”, R. M, Harrison. Cambridge: The Royal Society of Chemistry (1995), pp.318.
[18]. Azimzadeh, H.R.; Fallahzadeh, R.A.; Ghaneian, M.T.; Almodaresi, S.A.; Eslami, H.; & Taghavi, M. (2017). “Investigation of chemical characteristics and spatiotemporal quantitative changes of dust fall using GIS and RS technologies; a case study, Yazd city, central plateau of Iran”, Environmental Health Engineering and Management Journal, V. 4, pp: 45–53. doi 10.15171/EHEM.2017.07.
[19]. Baghaie, A.H.; & Ahmadi, A. (2019). “Assessment of Pb, Cd, and Zn in Isfahan’s air dust during 2015-2017 (A case study: North, West, and East Stations of Isfahan)”, Advances in Environmental Health Research, V. 7, pp:18-24. DOI: 10.22102/JAEHR.2019.151151.1106
[20]. Barbalace, K. (2007). “Periodic Table of Elements”, Environmental Chemistry.com. Retrieved 2007-04-14
[21]. Berivan, H. M. (2021). “Measurement of Fall Rate and Analysis of Atmospheric Falling Dust in Duhok Governorate of Iraq by Using Atomic Absorption Spectrometry and X-ray Diffraction”, Journal of Physics: Conference Series; 2nd Annual International Conference on Information and Sciences (AiCIS) 2020. doi:10.1088/1742-6596/1829/1/012001.
[22]. Budai, P.; Clement, A.; (2018). “Spatial distribution patterns of four traffic-emitted heavy metals in urban road dust and the resuspension of brake-emitted particles: findings of a field study”. Transportation Research Part D: Transport and Environment. V. 62, pp: 179–185. https://doi.org/10.1016/j. trd.2018.02.014
[23]. Chirenje, T.; MA, L. Q.; Chen, M.; & Zillioux, E. (2003). “Comparison between background concentrations of arsenic in urban and non-urban areas of Florida”, Advances in Environmental Research, V.8, pp:137-146. DOI:10.1016/S1093-0191(02)00138-7
[24]. Csavina, J.; Field, J.; Taylor, M. P.; Gao, S.; Landazuri, A.; Betterton, E.A.; & Saez, A.E. (2012). “A review on the importance of metals and metalloids in atmospheric dust and aerosol from mining operations”, Science of the Total Environment. V. 433, pp: 58–73. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2012.06.013
[25]. Dehghani, S.; Moore, F.; Keshavarzi, B.; & Beverley, A.H. (2017). “Health risk implications of potentially toxic metals in street dust and surface soil of Tehran, Iran”, Ecotoxicology and Environmental Safety, V.136, pp:92-103.
[26]. Duong, T.T.; & Lee, B.K. (2011). “Determining contamination level of heavy metals in road dust from busy traffic areas with different characteristics”, Environmental Management, V. 92, pp: 554-562. doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.09.010
[27]. Goossen, D.; & Offer, Z. (2000). “Wind tunnel and field calibrathon of six eolian dust samplers”, Atmospheric Environemt, V. 34, pp: 1043-1057. doi.org/10.1016/S1352-2310(99)00376-3
[28]. Hu, X.; Zhang, Y.; Lou, J ; Wang, T. ; Lian, H. ; & Ding, Z.(2011). “Bioaccessibility and health risk of arsenic, mercury and other metals in urban street dusts from a mega-city, Nanjing, China”, Environmental Pollution, V.159(5), pp.1215-122.
[29]. Jia, Q.; & Hung, Y. (2008). “Coarse dust around mining areas-A study of available dust collectors and their efficiency”, Lulea University of Technology, department of Civil and Environmental Engineering, Division of soil Mechanics and Foundation Engineering.
[30]. Jiries, A. (2003). “Vehicular Contamination of Dust in Amman, Jordan”, The Environmentalist, V. 23, pp: 205-210. doi.org/10.1023/B:ENVR.0000017390.93161.99
[31]. Kumari, Sh.; Jain, M.K .; S. P, Elumalai, S.P.; (2021). “Assessment of Pollution and Health Risks of Heavy Metals in Particulate Matter and Road Dust Along the Road Network of Dhanbad, India”, Health and Pollution , V. 11(29), pp: 4-12. doi: 10.5696/2156-9614-11.29.210305
[32]. Sutherland, R.A. (2000). “Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii”., Environmental Geology, V.39, pp: 611–627.
[33]. Taghavi,S.N., Kamani ,H., Dehghani,M.H., Nabizadeh,R., Afshari, N., Mahvi, A.H. (2019). “Assessment of HeavyMetals in Street Dusts of Tehran Using Enrichment Factor and Geo-Accumulation Index”, Health Scope, V. 8, pp:1-10.
[34]. Tamrakar, C.S .; & Shakya, P.R.; (2011). “Assessment of Heavy Metals in Street Dust in Kathmandu Metropolitan City and their Possible Impacts on the Environment”, Analytical and Environmental Chemistry, V. 12, pp: 32-41.
[35]. Tan, B.; Wang, H.; Wang, X.; Ma, C.; Jing Zhou, J.; & Dai, X.; (2021). “Health Risks and Source Analysis of Heavy Metal Pollution from Dust in Tianshui, China”,Mineral, V.11(5), pp: 1-19. DOI:10.3390/min11050502
[36]. Yang, Sh. ; Liu, J. ; Bi, X. ; Ning, Y. ; Qiao, Sh.; Q, Yu, Q.; & Zhang, J.; (2020). “Risks related to heavy metal pollution in urban construction dust fall of fast-developing Chinese cities”, Ecotoxicology and Environmental Safety, V. 197(40), pp: 1-14. DOI:10.1016/j.ecoenv.2020.110628
[37]. Yongming, H.; Peixuana, D.; Junjib, C. E.; & Posmentier, S. (2006). “Multivariate analysis of heavy metal contamination in urban dusts of Xi’an, Central China”, Science of the Total Environment, V. 355, pp: 176– 186. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 437 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 362 |
||