Giám sát nhiều năm về sự lắng đọng bụi khí quyển như một bể chứa chì trong một thành phố nông nghiệp - công nghiệp và hóa dầu ở Argentina. Đánh giá sự tích tụ địa chất và rủi ro sinh thái

Yasmin L. Safe1, Manuela Palenzona1, Leandro D. Lucchi2, Claudia E. Domini1, Marcelo T. Pereyra1
1Departamento de Química, INQUISUR, Universidad Nacional del Sur (UNS)-CONICET, Bahía Blanca, Argentina
2Executive Technical Committee, Municipality of Bahía Blanca, Bahía Blanca, Argentina

Tóm tắt

Một tập dữ liệu giám sát nhiều năm về các nguyên tố có thể gây hại (PHEs), vốn có mặt trong thành phần hóa học của bụi lắng đọng trong không khí (SPM) ở các khu vực thành phố, công nghiệp và cảng tại Bahía Blanca, đã được nghiên cứu nhằm đánh giá rủi ro sinh thái tiềm ẩn. Các PHEs được chọn là các nguyên tố kim loại có tầm quan trọng môi trường địa phương và khu vực (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb và Zn). Mười bảy chiến dịch lấy mẫu đã được thực hiện từ tháng 4 năm 2013 đến tháng 9 năm 2019. Sau khi xử lý mẫu bằng phương pháp tiêu hủy acid hỗ trợ vi sóng, hàm lượng tổng của các PHEs đã được xác định bằng ICP-OES. Tốc độ lắng đọng khô hằng năm, các chỉ số liên quan đến rủi ro sinh thái tiềm ẩn (RI) và mức độ tích tụ địa chất (Igeo) của mỗi PHE đã được tính toán. Kết quả chỉ ra rằng: (a) có 3 nhóm (I, II, III) PHEs với các mức độ nồng độ khác nhau, xếp loại I (Pb > Zn > Cu) > II (Cr ≈ Ni) > III (Cd) (p < 0.01) ở tất cả các khu vực được nghiên cứu; (b) giá trị trung vị của tỷ lệ lắng đọng tổng là 1 mg cm−2. tháng−1 với đóng góp tương đối đáng kể của Pb; (c) sự gia tăng đáng kể trong mức độ tích tụ địa chất của Pb cho thấy SPM hoạt động như một bể chứa chì, và cũng phản ánh sự gia tăng đáng kể rủi ro sinh thái tiềm ẩn tại tất cả các địa điểm (p < 0.01); và (d) đã xác định được các nguồn phát thải Pb, Cu và Zn tiềm năng thông qua hóa lượng học, chủ yếu liên quan đến sự tái khuấy bụi từ nguồn gốc địa chất, công nghiệp và đô thị, và ít nhiều hơn là các phát thải khí từ khu vực công nghiệp. Công trình này nhấn mạnh ba khía cạnh chính của đánh giá môi trường: (a) giá trị của việc giám sát liên tục như một công cụ quan trọng để phát hiện các xu hướng dài hạn; (b) tầm quan trọng của việc lắng bụi như một chỉ số môi trường hữu ích về sự tích tụ địa chất chì; và (c) tính hữu ích lớn của các chỉ số tích tụ địa chất và rủi ro sinh thái tiềm năng như là các công cụ đánh giá định lượng nhanh về ô nhiễm môi trường.

Từ khóa

#ôn nhiễm môi trường #bụi lắng đọng #chì #rủi ro sinh thái #tích tụ địa chất

Tài liệu tham khảo

Bermudez, G. M., Jasan, R., Plá, R., & Pignata, M. L. (2012). Heavy metals and trace elements in atmospheric fall-out: Their relationship with topsoil and wheat element composition. Journal of Hazardous Materials, 213, 447–456.

Bini, C., & Wahsha, M. (2014). Potentially harmful elements and human health. In C. Bini & J. Bech (Eds.), PHEs, environment and human health. Dordrecht: Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8965-3_11

Brunekreef, B., & Holgate, S. T. (2002). Air pollution and health. The Lancet, 360(9341), 1233–1242.

Buringh, E., & Opperhuizen, A. (2003). On health risks of ambient PM in the Netherlands. Executive summary.

Campo, A. M., Fernádez, M. E., & Gentili, J. O. (2017). Variabilidad temporal del PM10 en Bahía Blanca (Argentina) y su relación con variables climáticas. Cuadernos Geográficos, 56(3), 6–25.

Campo, A. M., Fernández, M. E., & Gentili, J. O. (2018). Relación entre CO, NOX, SO2, O3 y factores naturales y antropogénicos en Bahía Blanca, Argentina. Pesquisas Em Geociências, 45(1), 0661.

Capelli de Steffens, A. M. C., Piccolo, M. C., & de Ferreras, A. M. C. (2005). El clima urbano de Bahía Blanca. Editorial Dunken.

da Silva Júnior, F. M. R., Pinto, E. A., da Silveira, T. B., Garcia, E. M., de Oliveira, A. M. N., & Muccillo-Baisch, A. L. (2018). Feet in danger: Short exposure to contaminated soil causing health damage—An experimental study. Environmental Science and Pollution Research, 25(9), 8669–8675.

Du, P., Du, R., Lu, Z., Ren, W., & Fu, P. (2018). Variation of bacterial and fungal community structures in PM2. 5 collected during the 2014 APEC summit periods. Aerosol and Air Quality Research, 18(2), 444–455.

EPA, U. (2006). Data quality assessment: Statistical methods for practitioners EPA QA/G-9S. Washington, DC.

Fard, R. F., Naddafi, K., Hassanvand, M. S., Khazaei, M., & Rahmani, F. (2018). Trends of metals enrichment in deposited particulate matter at semi-arid area of Iran. Environmental Science and Pollution Research, 25(19), 18737–18751.

Feng, S., Liu, H., Zhang, N., Lin, H., Du, X., & Liu, Y. (2012). Contamination assessment of copper, lead, zinc and chromium in dust fall of Jinan, NE China. Environmental Earth Sciences, 66(7), 1881–1886.

Fujiwara, F (2012). Perfiles químicos y patrones espaciales del polvo de la calle colectado en la megaciudad de Buenos Aires. Doctoral thesis, Universidad Nacional de San Martín, 148 pp.

Gargiulo, J. D., Chaparro, M. A., Marié, D. C., & Böhnel, H. N. (2021). Magnetic monitoring of anthropogenic pollution in Antarctic soils (Marambio Station) and the spatial-temporal changes over a decade. CATENA, 203, 105289.

Grantz, D. A., Garner, J. H. B., & Johnson, D. W. (2003). Ecological effects of particulate matter. Environment International, 29(2–3), 213–239.

Hakanson, L. (1980). An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach. Water Research, 14(8), 975–1001.

Hanrahan, G. (2008). Environmental chemometrics: Principles and modern applications. CRC Press.

Harrison, S. P., Kohfeld, K. E., Roelandt, C., & Claquin, T. (2001). The role of dust in climate changes today, at the last glacial maximum and in the future. Earth-Science Reviews, 54(1–3), 43–80.

Houghton, J. T., Ding, Y. D. J. G., Griggs, D. J., Noguer, M., van der Linden, P. J., Dai, X., ... & Johnson, C. A. (2001). Climate change 2001: the scientific basis. The Press Syndicate of the University of Cambridge.

Huber, P. J. (1981). Robust statistics. Wiley.

INDEC, (2010). Censo Nacional de Población, Hogares y Viviendas 2010. https://www.indec.gob.ar/indec/web/Nivel4-CensoProvincia-3-999-06-056-2010

Kameswaran, S., Gunavathi, Y., & Krishna, P. G. (2019). Dust pollution and its influence on vegetation-a critical analysis. Research Journal of Life Sciences, Bioinformatics, Pharmaceutical and Chemical Sciences, 5(341), 341–363.

Kermani, M., Asadgol, Z., Gholami, M., Jafari, A. J., Shahsavani, A., Goodarzi, B., & Arfaeinia, H. (2021). Occurrence, spatial distribution, seasonal variations, potential sources, and inhalation-based health risk assessment of organic/inorganic pollutants in ambient air of Tehran. Environmental Geochemistry and Health, 43(5), 1983–2006.

Keshavarzi, B., Abbasi, S., Moore, F., Mehravar, S., Sorooshian, A., Soltani, N., & Najmeddin, A. (2018). Contamination level, source identification and risk assessment of potentially toxic elements (PTEs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in street dust of an important commercial center in Iran. Environmental Management, 62(4), 803–818.

Lara, R., Suárez-Peña, B., Megido, L., Negral, L., Rodríguez-Iglesias, J., Fernandez-Nava, Y., & Castrillon, L. (2021). Health risk assessment of potentially toxic elements in the dry deposition fraction of settleable particulate matter in urban and suburban locations in the city of Gijón, Spain. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(6), 106794.

Liu, Y., Chen, L., Huang, Q. H., Li, W. Y., Tang, Y. J., & Zhao, J. F. (2009). Source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments of the Huangpu River, Shanghai, China. Science of the Total Environment, 407(8), 2931–2938.

Mahato, M. K., Singh, A. K., & Giri, S. (2022). Evaluation of metal contamination, flux and the associated human health risk from atmospheric dustfall in metal mining areas of Southern Jharkhand. India. Environmental Science and Pollution Research, 29(20), 30348–30362.

Mejia-Echeverry, D., Chaparro, M. A., Duque-Trujillo, J. F., & Restrepo, J. D. (2018). An environmental magnetism approach to assess impacts of land-derived sediment disturbances on coral reef ecosystems (Cartagena, Colombia). Marine Pollution Bulletin, 131, 441–452.

Meza-Figueroa, D., De la Villanueva, M., & De la Parra, M. L. (2007). Heavy metal distribution in dust from elementary schools in Hermosillo, Sonora, México. Atmospheric Environment, 41(2), 276–288. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2006.08.034

Mohamad, N., Latif, M. T., & Khan, M. F. (2016). Source apportionment and health risk assessment of PM10 in a naturally ventilated school in a tropical environment. Ecotoxicology and Environmental Safety, 124, 351–362.

Miller, J., & Miller, J. C. (2018). Statistics and chemometrics for analytical chemistry. Pearson Education.

Morales Del Mastro, A. M. (2018). Estudio de los aerosoles atmosféricos en el polo industrial de Bahía Blanca: caracterización química e identificación de su origen. Doctoral thesis, Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional de San Martín, 161 pp.

Müller, G. (1986). Schadstoffe in sedimenten-sedimente als schadstoffe, Mitt. Österreichische Geologische Gesellschaft, 79, 107–126.

Municipalidad de Bahía Blanca, Argentina [MBB] (2002–2018). Technical Executive Committee Reports. URL: http://www.bahiablanca.gov.ar/cte/mediosambientales.html

Negral, L., Suárez-Peña, B., Amado, Á., Megido, L., Lara, R., Marañón, E., & Castrillón, L. (2021). Settleable matter in a highly industrialized area: Chemistry and health risk assessment. Chemosphere, 274, 129751.

Pagani, Marcia V., et al. (2015). Monitoreo Continuo de Calidad de Aire en Bahía Blanca-Resultados Históricos de PM10, Libro de Actas de PROIMCA, Proyecto Integrador para la Mitigación de la Contaminación Atmosférica, Universidad Tecnológica Nacional (pp. 275–290).

Pires, J. C. M., Sousa, S. I. V., Pereira, M. C., Alvim-Ferraz, M. C. M., & Martins, F. G. (2008). Management of air quality monitoring using principal component and cluster analysis—Part I: SO2 and PM10. Atmospheric Environment, 42(6), 1249–1260.

Pitt, R. E., Bannerman, R., Clark, S., & Williamson, D. (2005). Sources of pollutants in urban areas (part 1)-older monitoring projects. Journal of Water Management Modeling. https://doi.org/10.14796/JWMM.R223-23

Pryor, S. C., & Barthelmie, R. J. (2000). Particle dry deposition to water surfaces: Processes and consequences. Marine Pollution Bulletin, 41(1–6), 220–231.

Roy, S., Gupta, S. K., Prakash, J., Habib, G., & Kumar, P. (2022). A global perspective of the current state of heavy metal contamination in road dust. Environmental Science and Pollution Research, 29(22), 33230–33251.

Saeedi, M., Hosseinzadeh, M., Jamshidi, A., & Pajooheshfar, S. P. (2009). Assessment of heavy metals contamination and leaching characteristics in highway side soils, Iran. Environmental Monitoring and Assessment, 151(1–4), 231–241.

Sawe, S. F., Shilla, D. A., & Machiwa, J. F. (2019). Assessment of enrichment, geo-accumulation and ecological risk of heavy metals in surface sediments of the Msimbazi mangrove ecosystem, coast of Dar es Salaam, Tanzania. Chemistry and Ecology, 35(9), 835–845.

Servicio Meteorológico Nacional: https://www.smn.gob.ar/estadisticas

Shahid, M., Dumat, C., Khalid, S., Schreck, E., Xiong, T., & Niazi, N. K. (2017). Foliar heavy metal uptake, toxicity and detoxification in plants: A comparison of foliar and root metal uptake. Journal of Hazardous Materials, 325, 36–58.

Shine, K. P., & de F Forster, P. M. (1999). The effect of human activity on radiative forcing of climate change: A review of recent developments. Global and Planetary Change, 20(4), 205–225.

Silenzi, J. C., Echeverría, N. E., Vallejos, A. G., Bouza, M. E., & De Lucia, M. P. (2012). Wind erosion risk in the southwest of Buenos Aires Province, Argentina, and its relationship to the productivity index. Aeolian Research, 3(4), 419–425.

Simeonov, V., Wolska, L., Kuczyńska, A., Gurwin, J., Tsakovski, S., Protasowicki, M., & Namieśnik, J. (2007). Sediment-quality assessment by intelligent data analysis. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 26(4), 323–331.

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.

Taylor, S. R. (1964). Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table. Geochimica Et Cosmochimica Acta, 28, 1273–1285.

Theodosi, C., Markaki, Z., Tselepides, A., & Mihalopoulos, N. (2010). The significance of atmospheric inputs of soluble and particulate major and trace metals to the eastern Mediterranean seawater. Marine Chemistry, 120(1–4), 154–163.

Thornthwaite, C. W. (1948). An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 38(1), 55–94.

Wan, D., Yang, G., Yang, J., & Zhan, C. (2018). Ecological risks and spatial distributions of heavy metals in Beijing atmospheric dust. Polish Journal of Environmental Studies, 27(2), 881–887.

Wang, J., Li, S., Cui, X., Li, H., Qian, X., Wang, C., & Sun, Y. (2016). Bioaccessibility, sources and health risk assessment of trace metals in urban park dust in Nanjing, Southeast China. Ecotoxicology and Environmental Safety, 128, 161–170.

Ward Jr, J. H. (1963). Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American statistical association, 58(301), 236–244.

Wei, B., Jiang, F., Li, X. Y., & Mu, S. (2010). Riesgo ecológico inducido por metales pesados en la ciudad de Urumqi, noroeste de China. Monitoreo y Evaluación Ambiental, 160(1–4), 33.

Wu, J., Li, J., Teng, Y., Chen, H., & Wang, Y. (2020). A partition computing-based positive matrix factorization (PC-PMF) approach for the source apportionment of agricultural soil heavy metal contents and associated health risks. Journal of Hazardous Materials, 388, 121766.

Yi, S. M., Shahin, U., Sivadechathep, J., Sofuoglu, S. C., & Holsen, T. M. (2001). Overall elemental dry deposition velocities measured around Lake Michigan. Atmospheric Environment, 35(6), 1133–1140.

Yongming, H., Peixuan, D., Junji, C., & Posmentier, E. S. (2006). Multivariate analysis of heavy metal contamination in urban dusts of Xi’an, Central China. Science of the Total Environment, 355(1–3), 176–186.

Zheng, X. J., Chen, M., Wang, J. F., Li, F. G., Liu, Y., & Liu, Y. C. (2020). Ecological risk assessment of heavy metals in the vicinity of tungsten mining areas, Southern Jiangxi province. Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 29(6), 665–679.