ارزیابی آلودگی فلزات سنگین (آهن، روی، مس، کادمیم، سرب و جیوه) در رسوبات مخزن سد خرسان 3 با استفاده از شاخص‌های ژئوشیمیایی

رسوبات مخازن سدها به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی اکوسیستم‌های آبی، نقش مهمی در تجمع، انتقال و آزادسازی آلاینده‌ها ایفا می‌کنند و می‌توانند بازتاب‌دهنده تاریخچه و وضعیت فعلی آلودگی باشند. در میان آلاینده‌های معدنی، فلزات سنگین به دلیل پایداری شیمیایی، سمیت بالا و قابلیت تجمع زیستی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. هدف از این پژوهش، ارزیابی وضعیت آلودگی فلزات سنگین و تعیین منشا طبیعی و انسان‌زاد آن‌ها در رسوبات مخزن سد در حال احداث خرسان 3 با استفاده از شاخص‌های ژئوشیمیایی است. نمونه‌برداری از رسوبات سطحی طی فصول پاییز و زمستان 1402 و بهار و تابستان 1403 انجام شد. سپس، غلظت فلزات آهن (fe)، روی (zn)، مس (cu)، کادمیم (cd)، سرب (pb) و جیوه (hg) در دو بخش غلظت کل (بخش ناپایدار و پایدار) و غلظت منابع انسانی (بخش ناپایدار) اندازه‌گیری گردید. به‌منظور ارزیابی شدت و وضعیت آلودگی، شاخص تجمع ژئوشیمیایی مولر (igeo)، فاکتور آلودگی (cf) و شاخص بارگذاری آلودگی (pli) محاسبه شدند. نتایج نشان داد که فلزات آهن، روی و مس عمدتاً دارای منشا زمین‌زاد بوده و مقادیر igeo و cf آن‌ها در محدوده غیرآلوده قرار دارد. سرب نیز وضعیت غیرآلوده تا نسبتاً آلوده را نشان داد که بیانگر ترکیبی از منابع طبیعی و ورودی‌های محدود انسانی است. در مقابل، کادمیم به‌عنوان مهم‌ترین عنصر آلاینده شناسایی شد؛ به‌طوری‌که مقادیر igeo آن در محدوده آلودگی متوسط تا به شدت آلوده و cf بالاتر از 1 در تمامی فصول مشاهده گردید که این موضوع احتمالاً نقش فعالیت‌های انسانی، به‌ویژه کشاورزی و مصرف کودهای فسفاته، را تایید می‌کند. جیوه عمدتاً در بخش ناپایدار و با منشا انسان‌زاد مشاهده شد. مقادیر pli در تمامی فصول کمتر از 1 بود که نشان‌دهنده وضعیت کلی غیرآلوده رسوبات از نظر بارگذاری تجمعی فلزات سنگین مورد مطالعه است.

assessment of heavy metal pollution (iron، zinc، copper، cadmium، lead، and mercury) in the sediments of the khersan 3 dam reservoir using geochemical indicators

reservoir sediments, as a key component of aquatic ecosystems, play an important role in the accumulation, transport, and release of pollutants and can reflect both historical and current contamination levels. among inorganic pollutants, heavy metals are of particular concern due to their chemical persistence, high toxicity, and bioaccumulation potential. the aim of this study was to assess heavy metal contamination levels and identify their natural and anthropogenic sources in the sediments of the khersan 3 dam reservoir using geochemical indices. surface sediment samples were collected during the autumn and winter of 2023 and the spring and summer of 2024. subsequently, the concentrations of iron (fe), zinc (zn), copper (cu), cadmium (cd), lead (pb), and mercury (hg) were determined for both total concentrations (labile and residual fractions) and anthropogenic concentrations (labile fraction). to evaluate the degree and status of contamination, the müller geoaccumulation index (igeo), contamination factor (cf), and pollution load index (pli) were calculated. the results indicated that iron, zinc, and copper were predominantly of lithogenic origin, with their igeo and cf values falling within the unpolluted range. lead exhibited an unpolluted to moderately polluted status, suggesting a combination of natural sources and limited anthropogenic inputs. in contrast, cadmium was identified as the most critical contaminant, with igeo values ranging from moderately to heavily polluted and cf values exceeding 1 in all seasons, likely reflecting the influence of anthropogenic activities, particularly agricultural practices and the use of phosphate fertilizers. mercury was mainly detected in the labile fraction and was primarily of anthropogenic origin. pli values were below 1 in all seasons, indicating an overall unpolluted condition of the sediments in terms of cumulative heavy metal loading.