علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره نه، آذر  ماه 99

بررسی غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم نزولات جوی مناطق پرترافیک شهر همدان

بهاره بهارمستیان[1]

 سهیل سبحان اردکانی[2]^*

s_sobhan@iauh.ac.ir

 سعید جامه بزرگی[3]

چکیده

زمینه و هدف: بدون ­­شک یکی از مهم­ترین مسایل ­محیط­زیستی تهدیدکننده سلامت افراد در کلان ­شهرهای ایران­،­ مشکل آلودگی هوا­ است.­­ نزولات ­جوی مؤثرترین راه زدایش آلاینده­ها از اتمسفر است و فلزات­ سنگین موجود در آن می­تواند به­خوبی نمایان‌گر وضعیت آلودگی­ محیطی در نواحی مختلف شهری  باشد­.­ لذا، این پژوهش با هدف بررسی غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نزولات­­ جوی مناطق پر­ترافیک شهر همدان در فصل زمستان سال 1392 انجام یافت.

روش بررسی: 24 نمونه­ نزولات­­ جوی از 8 ایستگاه پرتردد مستقر در سطح شهر همدان برداشت و به بطری­های پلی­اتیلنی منتقل شد. به هر بطری چند قطره اسید نیتریک به­منظور رساندن pH نمونه­ها به 2 افزوده شد. بعد از طی مراحل آماده­سازی آزمایشگاهی، غلظت عناصر در نمونه­ها به‌روش طیف‌سنجی نوری پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-OES) خوانده شد. پردازش آماری داده­ها توسط نرم­افزار­ SPSS انجام یافت.

یافته­ها: میانگین غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­ها (میکرو­گرم در لیتر) به­ترتیب برابر با 62/142±50/69، 94/8±25/10 و_­ 29/­0­±61/17 و در مورد عنصر کادمیوم بیش­تر از رهنمود سازمان بهداشت جهانی برای تخلیه به منابع آب سطحی بود.

نتیجه­گیری: نتایج نشان داد که میانگین غلظت عناصر سرب و به‌ویژه کادمیوم در نزولات ­جوی و به‌تبع آن در رواناب حاصل به‌واسطه حجم بالای ترافیک شهری و آلاینده­های منتشرشده ناشی از آن بالا بوده است. از این‌رو، برای جلوگیری از تهدید منابع پذیرنده آب سطحی و زیرزمینی و حفظ سلامت مصرف­کنندگان، اندیشیدن تمهیداتی برای جمع­آوری و تصفیه رواناب ناشی از نزولات جوی توصیه می‌شود.

واژه­های کلیدی: نزولات ­جوی، رواناب، فلز سنگین، ترافیک، همدان.

Study on Heavy Metals Content (Fe, Pb and Cd) in Atmospheric Precipitation Collected from the High Traffic Intensity Regions of City of Hamedan

Baharmastian[4]

Sobhanardakani[5]^*

s_sobhan@iauh.ac.ir

 Jameh Bozorgi[6]

  Abstract

Background and Objective: Air pollution is one of the most important environmental problems which can lead to the human health effects especially in the metropolitans. ­ Atmospheric precipitation including rain and snow are the most effective way for removing pollutant from the atmosphere and its heavy metals can describe the variability of the environmental pollution in different urban areas. Therefore, this study was conducted to assess the metal (Fe, Pb and Cd) concentrations in the atmospheric precipitation collected from high traffic intensity areas of city of Hamedan in 2014.

Method: A total of 24 snow samples were collected from 8 selected stations located in different regions of city of Hamedan with high traffic intensity. The samples were stored in polyethylene bottles and were acidified at a pH lower than 2 by adding concentrated HNO₃ in order to avoid metal adsorption onto the inner bottle walls. Element (Fe, Pb and Cd) concentrations were determined using ICP-OES. All statistical analyses were done by SPSS software.

Findings: The results showed that the mean concentrations (µg/L) of Fe, Pb and Cd in snow samples were 69.5 ± 143, 10.2 ± 8.94 and 17.6 ± 0.290, respectively. Also, the mean concentrations of Cd were significantly higher than maximum permissible limits established by WHO.

Conclusion: The results indicate that rainfall collected from the high traffic intensity regions of city of Hamedan is polluted with Cd due to the high traffic volumes and their emitted pollutions, therefore, for maintaining of surface and groundwater resources and also public health consider the suitable strategies is recommended.

Keywords: Atmospheric Precipitation, Runoff, Heavy Metals, Traffic, Hamedan

  مقدمه

یکی از مهم­ترین مسایل ­محیط­زیستی در ایران و به­خصوص کلان­شهرها، مشکل آلودگی هوا است (1). در سال­های اخیر آلودگی ناشی از رشد روز افزون جمعیت،­ تردد وسایل نقلیه و­ گسترش صنایع باعث شده که مشکلات زیادی در محیط­زیست بشر ایجاد شود و سلامتی افراد جامعه را به خطر اندازد که عواقب آن در درجه­ اول به­صورت انواع امراض و بیماری­های تنفسی و تشدید­ بیماری­های­ قلبی و ریوی متوجه ساکنان شهرها می­شود (2). در چند دهه­ گذشته ورود آلاینده­ها با منشاء­ انسانی مانند فلزات سنگین به بوم­سازگان‌ها، به­مقدار زیادی افزایش یافته است که این به­عنوان یک خطر جدی برای حیات زیست­کره به­شمار می­آید (3).

فلزات­ سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع ­طبیعی و انسان­ساخت به محیط­زیست وارد می­شوند.­ میزان ورود این فلزات به محیط ناشی از منابع مصنوعی، بسیار بیش­تر از میزانی است که به­وسیله فرآیندهای طبیعی ایجاد می­شود. بنابراین، امروزه نیاز به مطالعه­ خصوصیات و نحوه­ انتشار آلاینده­های هوا به­ویژه ذرات حاوی فلز سنگین به­همراه مشخص کردن منشاء تولید این ذرات یکی از اولویت­های اساسی برای کنترل آلودگی هوای شهرها محسوب می­شود (4).

قرار گرفتن طولانی­مدت در معرض فلزات سنگین به­دلیل قابلیت تجمع­زیستی، غیرقابل تجزیه زیستی بودن، نیم عمر بالا و همچنین پایداری زیاد در محیط مخاطره­آمیز است (5). از این‌رو، مواجهه با غلظت­های غیر مجاز این ترکیبات از جمله آهن، مس، سرب و کادمیوم می­تواند سبب ابتلای انسان و سایر زیست­مندان به انواع بیماری­ها و عوارض غیرقابل جبران شود (6). از جمله مهم­ترین وظایف آهن در بدن می­توان به انتقال اکسیژن در گلبول­های­ قرمز، تولید هموگلوبین خون، مقاومت در برابر تنش و ناخوشی، عملکرد صحیح آنزیم­ها و تقویت سیستم ­ایمنی اشاره کرد. اما مصرف طولانی­­مدت این عنصر و یا قرارگرفتن در معرض غلظت­های بالای آن می­تواند منجر به بروز ناراحتی­های تغذیه­ای، کاهش رشد و کمبود فسفر شود.  همچنین، وجود آهن اضافی در خون انسان باعث ایجاد رسوباتی می­شود که رگ­های خونی را مسدود می­کند (7). سرب به­طور طبیعی در محیط­زیست وجود دارد، ولی در بیش‌تر موارد به­سبب فعالیت­های بشر به­ویژه احتراق سوخت­های فسیلی به محیط تخلیه می‌شود. سرب یکی از چهار فلزی است که بیش­ترین عوارض را بر سلامت انسان داردو در گروه B2 ترکیبات سرطان­زای موسسه IARC طبقه­بندی شده است و آثار سمی آن بستگی به ویژگی­های متابولیکی افراد و رژیم غذایی دارد (8). اختلال بیوسنتز هموگلوبین و کم­خونی، افزایش فشار­ خون، آسیب به کلیه، سقط­ جنین و نارسایی نوزاد، اختلال در سیستم عصبی، آسیب به مغز، ناباروری مردان، کاهش قدرت یادگیری و اختلالات رفتاری در کودکان از عوارض منفی افزایش غلظت سرب در بدن است (9). از مهم‌ترین منابع انتشار کادمیوم در محیط می‌توان به ساختار زمین­شناسی، آتش­سوزی جنگل­ها، فعالیت آتش­فشان­ها، شیرابه زباله­های صنعتی و تولید و مصرف کودهای فسفاته اشاره کرد. این عنصر پس از ورود به بدن انسان، در بافت کلیه تجمع می­یابد. از عوارض نامطلوب حضور آن در­ بدن می­توان ­به اسهال، شکم­ درد و استفراغ شدید، شکستگی استخوان، آسیب به کلیه، کبد و طحال، عقیم­ شدن، آسیب به سیستم عصبی ­مرکزی، آسیب به سیستم ایمنی، ناهنجاری­های روانی، آسیب احتمالی به DNA و سرطان اشاره کرد (10).

تاکنون چندین مطالعه در مورد بررسی کیفیت نزولات­ جوی با تاکید بر غلظت تجمع­یافته فلزات سنگین­، در ایران و سایر نقاط جهان انجام یافته است که از جمله می­توان به مطالعه­ای که با هدف بررسی غلظت برخی فلزات ­سنگین در نزولات­ جوی­ شهر تهران انجام یافت (11)، پژوهشی که با هدف بررسی تجمع برخی فلزات سنگین در نمونه­های برف و باران اطراف مجتمع صنعتی Severonikel در روسیه انجام شد (12)، پژوهشی که طی آن به بررسی تجمع جیوه نمونه­های برف در شهرهای ساحلی دریای بالتیک اقدام شد (13)، پژوهشی که با هدف بررسی جیوه و سایر فلزات سنگین در نزولات جوی آفریقای جنوبی انجام یافت (14) و مطالعه­ای که در آن به بررسی تاثیر آلاینده­های جوی شهر سانتیاگو شیلی بر غنی­شدگی فلزات سنگین با منشاء انسان­ساخت در برف پرداخته شد (15) اشاره کرد. در پژوهشی دیگر توزیع گونه­ای و تعادل جرمی عناصر روی و مس بین باران، رسوبات و رواناب جاده­ای در چین بررسی شد (16). Golubeva و همکاران (2010) نیز به مطالعه تجمع برخی فلزات سنگین در نمونه­های نزولات جوی در سواحل دریای بارنتز پرداختند (17). از طرفی، پژوهشی با هدف بررسی تجمع برخی فلزات سنگین در نزولات جوی منطقه شمال دریای اژه انجام یافت (18). در مطالعه­ای نیز نسبت به بررسی تغییرات مکانی و زمانی برخی کاتیون­های فلزی در نمونه­های باران در ژاپن اقدام شد (19). همچنین، در پژوهشی غلظت برخی فلزات سنگین در نمونه­های باران جمع­آوری شده از غرب مریلند تعیین شد (20). از سویی Takeda و همکاران (2000) نسبت به بررسی برخی فلزات و نیز ایزوتوپ سرب در نمونه­های باران و برف جمع­آوری شده از هیروشیمای ژاپن طی 3 سال متوالی اقدام کردند (21). بعلاوه می‌توان به پژوهشی که با هدف بررسی تجمع برخی فلزات در نمونه های برف جمع­آوری شده از مجاور کارخانه فرآوری نیکل در روسیه انجام یافت، اشاره کرد (22). در مطالعه­ای دیگر نیز به بررسی برخی فلزات ­سنگین در نمونه­های برف جمع­آوری­شده از نقاط مختلف شهر Sapporo ژاپن پرداخته شد (23).

از آن‌جا که باران و برف بخش عمد­ه­ای از بارش را تشکیل می­دهند و برف از قابلیت تجمع مقادیر فراوانی از آلاینده­ها به­ویژه فلزات سنگین و آلاینده­های آلی پایدار برخوردار است (24) و از طرفی، استفاده گسترده­ انسانی، صنعتی و زراعی از رواناب ناشی از بارش، بدیهی است که در صورت تجمع آلاینده­ها از جمله فلزات سنگین در نزولات جوی، مخاطرات جدی بهداشتی برای انسان ایجاد خواهد شد (25). لذا، با توجه به کمبود اطلاعات در­­خصوص توزیع فلزات در محیط ­شهری، این پژوهش با هدف بررسی غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نزولات­­ جوی مناطق ­پر­ترافیک شهر همدان در فصل زمستان سال 1392 انجام یافت.

مواد و روش­ها

معرفی منطقه مورد مطالعه

همدان با مختصات جغرافیایی ­35-34 درجه و 46 دقیقه در عرض ­شمالی و بین 47 درجه و 48 دقیقه تا 49 درجه و 28 دقیقه در طول ­شرقی واقع شده­ است. میانگین ارتفاع این استان از­ سطح دریا 1700 متر است. ارتفاعات، عمدتاً جهت شمال­ غربی­-­ جنوب شرقی دارند و به­طور کلی در شمال، مرکز و جنوب استان قرار­ گرفته­اند. بنابر­این ارتفاع زمین در­ بیش­تر مناطق آن زیاد ­بوده و همین عامل موجب ­شده­ که این استان به­عنوان یکی ­از استان­های سرد کشور محسوب شود (1).  

 میانگین دما و بارندگی سالانه شهر همدان به‌ترتیب 3/11 درجه سانتی‌گراد و 7/317 میلی‌متر است (1 و 4).

نمونه­برداری

پس ­از انتخاب 8 ایستگاه­ نمونه­برداری از نزولات ­جوی در مناطق پرترافیک شهر همدان شامل میدان بیمه، میدان بعثت، میدان جهاد، میدان آرامگاه بوعلی سینا، میدان امام، میدان شریعتی، چهارراه میدان بار و میدان سپاه نسبت­ به نمونه­برداری و همچنین ثبت مشخصات جغرافیایی ایستگاه­ها به­وسیله دستگاه GPS مدل ^SX64 ساخت شرکت گارمین در فصل زمستان سال 1392 اقدام شد. قبل از انجام نمونه ­برداری، ظروف پلی­اتیلنی را سه مرتبه با آب ­مقطر شست­وشو داده و­ از هر ­ایستگاه حدود 500 گرم برف سطحی مطابق روش استاندارد توسط یک سیلندر از جنس پلی­وینیل کلراید با یک متر طول و قطر داخلی 8 سانتی­متر برداشت شد (12،15،21). نقشه موقعیت استقرار ایستگاه­های نمونه­برداری در شکل (1) ارایه شده است.

 پس از سنجش pH و دمای هر ­نمونه در محل نمونه­برداری، به­منظور ممانعت از رسوب­گذاری عناصر محلول در نمونه­ها، سه قطره اسید نیتریک غلیظ به هر ­نمونه اضافه ­شد (26). بعد از اتمام نمونه­برداری برچسبی حاوی اطلاعات شامل محدوده مطالعاتی، شماره ایستگاه­، نام ایستگاه­، تاریخ و ساعت برداشت نمونه، درجه حرارت و pH  بر­ روی ظروف چسبانده شد.

شکل1- نقشه موقعیت استقرار ایستگاه­های نمونه­برداری

Figure 1- Map of sampling sites

آماده­سازی نمونه­ها

بعد از انتقال نمونه­ها به آزمایشگاه،­ ظروف مورد استفاده با آب و مایع و سپس با آب دو­بار تقطیر شست­و­شو داده شد. نمونه­ها پس از عبور از کاغذ صافی واتمن 42، به بالن­های شماره­گذاری شده، منتقل شدند. 25­ میلی­لیتر از نمونه برف را با 5 میلی­لیتر اسید­ نیتریک غلیظ به­مدت 30 دقیقه در­ زیر هود در دمای 100 درجه سانتی­گراد حرارت داده و محلول حاصل­ با آب دو­بار تقطیر به­حجم 250 میلی­لیتر رسانده شد. بعد ­از آماده کردن محلول­های مادر (استوک) و نمک فلزات ­سنگین و کالیبره کردن دستگاه نشر­اتمی Varian مدل      ES-710، نسبت ­به قرائت غلظت عناصر مورد ­ارزیابی در نمونه­ها اقدام­ شد ­­(16،27،28).

پردازش آماری داده­ها­

در این پژوهش به­ منظور پردازش آماری داده­ها از نسخه 19 نرم افزار آماری SPSS استفاده­ شد. بدین صورت‌که برای اطمینان از نرمال بودن داده­ها از آزمون شاپیرو-ویلک استفاده شد. برای مقایسه میانگین غلظت عناصر در­ نمونه­ها با­ رهنمود­­ سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سازمان حفاظت محیط­زیست ایران­ و مقایسه میانگین غلظت عناصر در نزولات­ جوی بین ایستگاه­های نمونه­برداری به­ترتیب­ از آزمون­های­ تی تک­نمونه­ای­ و ­تحلیل واریانس یک­طرفه (آزمون چند دامنه­ای دانکن) استفاده­ شد. از سویی، برای بررسی همبستگی بین پارامترهای pH و دما با میانگین غلظت تجمع­یافته عناصر در نمونه­ها از آزمون ضریب همبستگی پیرسون­ استفاده ­شد.

نتایج

غلظت عناصر آهن­، سرب و کادمیوم، دما و­pH ­ ­نمونه­های برف ­به­تفکیک ایستگاه در جدول ­(1)­ ارایه شده ­است.

جدول 1- غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم برحسب میکرو­گرم^* در لیتر و pH

در نمونه­های نزولات­جوی

Table 1- Metals (Fe, Pb and Cd) content (µg/L) and pH value in urban snow samples

*داده­ها مربوط ­به میانگین غلظت سه تکرار است.

** حروف غیر مشترک (a، b، c و ...) در هر ستون، بیان­گر تفاوت معنی‌دار (05/0 > P) میانگین غلظت عناصر مورد ارزیابی بین ایستگاه­ها بر اساس نتایج آزمون تحلیل واریانس یک ­طرفه (آزمون دانکن) می‌باشد.

نتایج مندرج در جدول (1) ­بیان­گر آن ­است که کمینه و  بیشینه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها بر­حسب میکروگرم در لیتر برای آهن با­­ 100/0­­ و 407 به­ترتیب مربوط­ به ایستگاه­های میدان سپاه و میدان بیمه، برای سرب با­ 80/2 ­و­­ 6/28 به­ترتیب مربوط ­به ایستگاه­های میدان بعثت ­و­ چهارراه میدان ­بار­ و برای کادمیوم با­ 2/17 و 0/18 ­به­ترتیب مربوط به ایستگاه­های میدان جهاد و میدان شریعتی و چهارراه میدان ­بار بوده است.

نتایج آزمون شاپیرو-ویلک نشان داد با توجه ­به سطح معنی‌داری (P) بزرگ‌تر از 05/0، داده­های مربوط به غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های برف توزیع نرمال داشته است.

نتایج آزمون تی تک­نمونه­ای نیز به ­منظور مقایسه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها با رهنمود WHO و سازمان حفاظت محیط­زیست ایران، به­ترتیب در جداول (2) و (3) ارایه شده است.

جدول 2- نتایج مقایسه میانگین غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های برف با رهنمود WHO

Table 2- Comparison of mean concentrations of Fe, Pb and Cd in snow samples with maximum permissible limits established by WHO

جدول 3- نتایج مقایسه میانگین غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های برف با رهنمود سازمان حفاظت محیط­زیست

Table 3-Comparison of mean concentrations of Fe, Pb and Cd in snow samples with permissible limits established by Iranian Department of Environment

با استناد به نتایج، میانگین غلظت عناصر آهن و سرب در نمونه­ها با رهنمود WHO اختلاف معنی­دار آماری نداشته است، ولی میانگین غلظت عنصر کادمیوم در نمونه­ها با رهنمود WHO اختلاف معنی­دار آماری دارد (05/0 > P) داشته و بیش­تر از حد استاندارد بوده است. همچنین، میانگین غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­ها با رهنمود سازمان حفاظت محیط­زیست ایران برای تخلیه به منابع آب سطحی اختلاف معنی­دار آماری داشته (05/0 > P) و برای عناصر آهن و سرب کم­تر و برای عنصر کادمیوم بیش­تر از حد استاندارد بوده است.

­نتایج آزمون تجزیه واریانس یک­طرفه (چند دامنه­ای دانکن) در جدول (1) نشان داد که بین ایستگاه­های میدان جهاد، میدان آرامگاه بوعلی سینا، میدان شریعتی و میدان سپاه و نیز بین ایستگاه­های میدان آرامگاه بوعلی سینا و میدان امام از نظر میانگین غلظت عنصر آهن اختلاف معنی­دار آماری وجود نداشته است. علاوه بر این، بین ایستگاه­های میدان بعثت، میدان جهاد، میدان آرامگاه بوعلی سینا، میدان امام و میدان شریعتی از نظر میانگین غلظت عنصر سرب اختلاف معنی­دار آماری وجود نداشته است. از طرفی، بین هیچ­کدام از ایستگاه­ها از نظر میانگین غلظت عنصر کادمیوم اختلاف معنی­دار آماری مشاهده نشده است.

نتایج آزمون ضریب همبستگی پیرسون نشان داد که بین میانگین غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های برف همبستگی معنی­دار آماری وجود نداشته است. ولی بین میانگین غلظت عناصر آهن و سرب با پارامتر pH با ضریب هم­بستگی (r) به­ترتیب برابر با 757/0 و 719/0 و 05/0 > P، همبستگی معنی­دار آماری وجود داشته است.

بحث و نتیجه­گیری

نتایج نشان داد که میانگین غلظت عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­ها (میکرو­گرم در لیتر) به­ترتیب برابر با 143±5/69، 94/8±2/10 و­ 290/­0­±6/17 و میانگین غلظت کادمیوم بیش­تر از رهنمود WHO بوده است.

آهن چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است و فراوانی آن در حدود %5 قابل تخمین می­باشد. آهن فلزی بسیار فعال     است و به­سرعت با اکسیژن موجود در هوای مرطوب ترکیب می­شود. این عنصر با  آب­ خیلی داغ و بخار برای تولید گاز هیدروژن واکنش می­دهد. همچنین، در بیش­تر اسیدها حل شده و با سایر عناصر واکنش می­دهد (31). نتایج نشان داد که دامنه تغییرات غلظت عنصر آهن در نمونه­های مورد مطالعه از 1/0 تا 407 میکروگرم در لیتر متغیر بوده است. این موضوع را می­توان با فعل و انفعالات کنترل­کننده حلالیت آهن در جو  بین ایستگاه­های مختلف همچون واکنش­های فتوشیمیایی، کمپلکس­های آلی، روند تشکیل ابر، کانی­شناسی منابع گردوغبار، نسبت فاکتور غنی­شدگی به فراوانی طبیعی عنصر در پوسته زمین و نظایر آن مرتبط دانست (35-32).

سرب به­طور طبیعی در محیط­زیست وجود دارد ولی در بیش‌تر موارد حاصل فعالیت­های بشری از قبیل کاربرد طی فرآیند تولید بنزین است. نمک­های سرب از راه اگزوز اتومبیل­ها وارد محیط­زیست شده و خاک، آب و هوا را آلوده می­کند (5). با توجه به این­که سرب از مهم­ترین و از نظر غلظت بیش­ترین فلز سنگین به‌جامانده از حمل و نقل شهری است، پس غلظت بالای آن در نمونه­های ایستگاه چهارراه میدان بار را می­توان با تردد بالای وسایل نقلیه موتوری در این منطقه و به‌تبع آن انتشار سرب در جو مرتبط دانست.

نتایج نشان داد که میانگین غلظت کادمیوم در نمونه­های نزولات جوی همه ایستگاه­ها بیش­تر از رهنمود WHO بوده است. این موضوع را می­توان با حجم بالای ترافیک شهری و به­تبع آن میزان بالای احتراق سوخت­های فسیلی و استهلاک لنت ترمز وسایط نقلیه (36 و 37) و نیز ساختار زمین­شناسی و شرایط اقلیمی منطقه مورد مطالعه مرتبط دانست. بررسی نقشه­های زمین­شناسی بیان­گر آن است که ساختار زمین­شناسی منطقه مورد مطالعه عمدتاً از سنگ­های آهکی، اسلیتی و رسوبات دانه­ریز تشکیل شده است که باعث ورود ذرات حاوی کادمیوم به جو و در نتیجه انحلال و تجمع این آلاینده در نزولات جوی می­شود. در پژوهشی مشابه، Sakai و همکاران (1985) پس از بررسی برخی فلزات سنگین در نمونه­های برف جمع­آوری شده از شهر هوکایدو ژاپن به این نتیجه رسیدند که میانگین غلظت کادمیوم برابر با 13/0 میکروگرم در لیتر و بسیار کم­تر از مقادیر به­دست آمده در این پژوهش بوده است (23) که این موضوع را می‌توان با مدیریت منابع انسان­ساخت ورود فلزات سنگین به محیط همچون تردد وسایل نقلیه و فعالیت­های صنعتی و معدنی طی 3 دهه در این جزیره مرتبط دانست.

در این پژوهش عنصر آهن از بیش­ترین میانگین غلظت در مقایسه با سایر عناصر برخوردار بوده است. در همخوانی با نتایج پژوهش حاضر تعیین غلظت فلزات سنگین آهن، سرب و کادمیوم در نزولات جوی مرکز شهر تهران نشان داد که بیشینه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها مربوط به آهن و به حضور ذرات انتشار یافته از پوسته زمین در نزولات مرتبط بوده است (11). علاوه بر این، Heimburger و همکاران (2013) با مطالعه حلالیت آهن و سایر فلزات سنگین در آب باران جمع­آوری شده از جزیره Kerguelen در حوزه جنوبی اقیانوس هند نتیجه گرفتند که بیشینه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها مربوط به آهن بوده است (38). در سایر پژوهش‌های مرتبط  Koulousarisو همکاران (2009) با بررسی عناصر آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های باران جمع­آوری شده از جزیره Lesvos واقع در حوزه شمالی دریای اژه نتیجه گرفتند که بیشینه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها پس از آلومینیوم، مربوط به عنصر آهن بوده است که از منبع طبیعی (طوفان گردوغبار) نشات گرفته است (18). Helmers و Schrems (1995) نیز پس از بررسی آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های باران جمع­آوری شده از حوزه­های شمالی و جنوبی اقیانوس اطلس نتیجه گرفتند که بیشینه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها مربوط به آهن بوده است (39). بعلاوه، Ross (1987) پس از بررسی آهن، سرب و کادمیوم در نمونه­های باران جمع­آوری شده از سوئد نتیجه گرفت که بیشینه میانگین غلظت عناصر در نمونه­ها مربوط به آهن بوده است (40).

نتایج نشان داد که محتوی عناصر سرب و به­ویژه کادمیوم در نزولات ­جوی مناطق پرترافیک شهر همدان و به­تبع آن در رواناب حاصل از آن بالا بوده است. از این‌رو، برای جلوگیری از تهدید منابع پذیرنده آب سطحی و زیرزمینی و حفظ سلامت مصرف­کنندگان، اندیشیدن تمهیداتی برای جمع­آوری و تصفیه رواناب ناشی از نزولات جوی توصیه می‌شود.

References

1. Sobhanardakani, S. 2018. Human health risk assessment of potentially toxic heavy metals in the atmospheric dust of city of Hamedan, west of Iran, Environmental Science and Pollution Research, 25(28): 28086-28093.
2. Sobhanardakani, S. 2019. Ecological and human health risk assessment of heavy metals content of atmospheric dry deposition, a case study: Kermanshah, Iran, Biological Trace Element Research, 187(2): 602-610.
3. Mohammad Moradi, B., Sobhanardakani, S., Cheraghi, M. 2018. Ecological risk of heavy metals in surface soils of urban parks, Iranian Journal of Health and Environment, 10(4), 429-442 (In Persian).
4. Shokri Ragheb, P., Sobhanardakani, S. 2016. Analysis of Co, Cr and Mn concentrations in atmospheric dry deposition in Hamadan City, Scientific Journal of Hamadan University of Medical Sciences, 23(2): 149-156 (In Persian).
5. Sabzevari, E., Sobhanardakani, S. 2018. Analysis of selected heavy metals in indoor dust collected from city of Khorramabad, Iran: A case study, Jundishapur Journal of Health Sciences, 10 (3): e67382.
6. Sobhanardakani, S., Hosseini, S.V., Tayebi, L. 2018. Heavy metals contamination of canned fish and related health implications in Iran, Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 18(8): 951-957.
7. Sobhan Ardakani, S., Razban, S.S., Maànijou M. 2014. Evaluation of concentration of some heavy metals in ground water resources of Qahavand Plain-Hamedan, Journal of Kermanshah University of Medical Sciences, 18(6): 339-348 (In Persian).
8. Sobhanardakani, S., Tayebi, L., Hosseini, S.V. 2018. Health risk assessment of arsenic and heavy metals (Cd, Cu, Co, Pb, and Sn) through consumption of Caviar of Acipenser persicus from Southern Caspian Sea, Environmental Science and Pollution Research, 25(3): 2664-2671.
9. Sobhanardakani, S., Maànijou, M., Asadi, H. 2015. Investigation of Pb, Cd, Cu and Mg concentrations in groundwater resources of Razan Plain, Scientific Journal of Hamadan University of Medical Sciences, 21(4): 319-329 (In Persian).
10. Kamani, H., Mahvi, A.H., Hosseini, M., Ansari, H. 2013. Determination of heavy metals content in atmospheric precipitation of city of Tehran and their source identification using Factor Analysis,
    16th the National Conference on Environmental Health, Tabriz University of Medical Sciences, 12 p (In Persian).
11. Kashulina, G., de Caritat, P., Reimann, C. 2014. Snow and rain chemistry around the “Severonikel” industrial complex, NW Russia: Current status and retrospective analysis, Atmospheric Environment, 89: 672-682.
12. Siudek, P., Falkowska, L., Frankowski, M., Siepak, J. 2014. An investigation of atmospheric mercury accumulated in the snow cover from the urbanized coastal zone of the Baltic Sea, Poland, Atmospheric Environment, 95: 10-19.
13. Gichuki, S.W., Mason, R.P. 2013. Mercury and metals in South African precipitation, Atmospheric Environment, 79: 286-298.
14. Cereceda-Balic, F., Palomo-Marín, M.R., Bernalte, E., Vidal, V., Christie, J., Fadic, X., Guevara, J.L., Miro, C., Pinilla Gil, E. 2012. Impact of Santiago de Chile urban atmospheric pollution on anthropogenic trace elements enrichment in snow precipitation at Cerro Colorado, Central Andes, Atmospheric Environment, 47: 51-57.
15. Zuo, X.J., Fu, D.F., Li, H. 2012. Speciation distribution and mass bal­ance of copper and zinc in urban rain, sediments, and road runoff, Environmental Science and Pollution Research,19(9): 4042-4048.
16. Golubeva, N.I., Burtseva, L.V., Ginzburg, V.A.. 2010. Heavy metals in the atmospheric precipitation on the Barents Sea coast, Russian Meteorology and Hydrology, 35(5): 333-340.
17. Koulousaris, M., Aloupi, M., Angelidis, M.O. 2009. Total metal concentrations in atmospheric precipitation from the Northern Aegean Sea, Water, Air, & Soil Pollution, 201: 389-403.
18. Nakano, T., Morohashi, S., Yasuda, H., Sakai, M., Aizawa, Sh., Shichi, K., Morisawa, T., Takahashi, M., Sanada, M., Matsuura, Y., Sakai, H., Akama, A., Okada, N. 2006. Determination of seasonal and regional variation in the provenance of dissolved cations in rain in Japan based on Sr and Pb isotopes, Atmospheric Environment, 40: 7409-7420.
19. Lawson, N.M., Mason, R.P. 2001. Concentrationofmercury, methylmercury, cadmium, lead, arsenic, andseleniumin therainandstream wateroftwo contrasting watershedsinwestern Maryland, Water Research, 35(17): 4039-4052.
20. Takeda, K., Marumoto, K., Minamikawa, T., Sakugawa, H., Fujiwara, K. 2000. Three-year determination of trace metals and the lead isotope ratio in rain and snow depositions collected in Higashi-Hiroshima, Japan, Atmospheric Environment, 34: 4525-4535.
21. Gregurek, D., Reimann, C., Stumpfl, E.F. 1988. Trace elements and precious metals in snow samples from the immediate vicinity of nickel processing plants, Kola Peninsula, northwest Russia, Environmental Pollution, 102: 221-232.
22. Arellano, L., Grimalt, J.O., Fernández, P., Lopez, J.F., Nickus, U., Thies, H. 2014. Persistent organic pollutant accumulation in seasonal snow along an altitudinal gradient in the Tyrolean Alps, Environmental Science and Pollution Research,21(22): 12638-12650.
23. Vieira, R., Fernandes, J.N., Barbosa, A.E. 2013. Evaluation of the impacts of road runoff in a Mediterranean reservoir in Portugal, Environmental Monitoring and Assessment, 185: 7659-7673.
24. Eaton, A.D., Anni, M., Franson, H. 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21st Edition. American Public Health Association, pp. 44-48.
25. 27.­­ Klimaszewska, K., Polkowska, Z., Namiesnik, J., 2007. Influence of mobile sources on pollution of runoff waters from roads with high traffic intensity, Polish Journal of Environmental Studies, 16(6): 889-897.
26. World Health Organization (WHO). 2011. Guidelines for Drinking-water Quality, Fourth Edition, Geneva, p. 564.
27. Presidency Islamic Republic of Iran: Planning and Budget Organization. 2000. Environmental criteria for the reuse of returned waters (wastewaters) and effluents, Journal Number 535, pp 155.
28. Habashi, F. 2013. Iron, Physical and Chemical Properties. In: Kretsinger R.H., Uversky V.N., Permyakov E.A. (eds) Encyclopedia of Metalloproteins. Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1533-6_417.
29. Robert, J., Kieber, R.J., Willey, J.D., Avery Jr, G.B. 2003. Temporal variability of rainwater iron speciation at the Bermuda Atlantic Time Series Station, Journal of Geophysical Research: Oceans, 108(C8): 3277.
30. 34.   Desboeufs, K.V., Sofikitis, A., Losno, R., Colin, J.L., Ausset, P. 2004. Dissolution and solubility of race metals from natural and anthropogenic aerosol particulate matter, Chemosphere, 58: 195-203.
31. Paris, R., Desboeufs, K.V., Journet, E. 2011. Variability of dust iron solubility in atmospheric waters: investigation of the role of oxalate organic complexation, Atmospheric Chemistry and Physics, 45: 5510-5517.
32. McKenzie, E.R., Money, J.E., Green, P.G., Young, T.M. 2009. Metals associated with stormwater-relevant brake and tire samples, Science of the Total Environment, 407: 5855-5860.
33. Farzan, M., Sobhanardakani, S. 2016. Analysis of Fe, Pb, and Cd content of surface runoff in regions with high traffic intensity in Hamedan, Iran, in 2014. Journal of Health System Researc,12(2):
34. 208-213 (In Persian).
35. Heimburger, A., Losno, R., Triquet, S. 2013. Solubility of iron and other trace elements in rainwater collected on the Kerguelen Islands (South Indian Ocean), Biogeosciences, 10: 6617-6628.
36. Helmers, E., Schrems, O. 1995. Wet deposition of metals to the tropical north and the south Atlantic Ocean, Atmospheric Environment, 29(18): 2475-2484.
37. Ross, H.B. 1987. Trace metals in precipitation in Sweden, Water, Air, & Soil Pollution, 36: 349-363.

6.      Islam, E., Yang, X., He, Z., Mahmood, Q. 2007. Assessing potential dietary toxicity of heavy metals in selected vegetables and food crops, Journal of Zhejiang University SCIENCE B, 8(1): 1-13.

23.   Sakai, H., Sasaki, T., Saito, K. 1985. The presence of heavy metals in urban snow,Environmental Science, 8(2): 141-149.

28.   Wang, Y.J., Chen, C.F., Lin, J.Y. 2013. The measurement of dry deposition and surface runoff to quantify urban road pollution in Taipei, Taiwan, International Journal of Environmental Research and Public Health, 10(10): 5130-5145.  

33.   Chen, Y., Siefert, R.L. 2004. Seasonal and spatial distributions and dry deposition fluxes of atmospheric total and labile iron over the tropical and subtropical North Atlantic Ocean, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 109: D09305.