بررسی وضعیت عناصر سنگین در خاک‌های ایران: مروری جامع و انتقادی بر مطالعات گزارش شده

در دنیا توجه به غلظت فلزات سنگین در خاک بدلیل خطرات بالقوه آن‌ها برای محیط زیست و سلامت انسان افزایش یافته است. در چند دهه اخیر، مطالعات زیادی بر روی آلودگی خاک‌ها توسط فلزات سنگین در ایران صورت گرفته است ولی اکثر مطالعات، وضعیت غلظت فلزات سنگین خاک را در مقیاس ملی نشان نمی‌دهد. از طرف دیگر باوجود اهمیت غلظت زمینه برای ارزیابی آلایندگی و خطر زیست محیطی این فلزات، هنوز مطالعه‌ای در مورد آن برای خاک‌های ایران در سطح ملی منتشر نشده است. در این پژوهش تلاش شد تا بر اساس تجزیه و تحلیل کمی و کیفی نتایج مطالعات گزارش شده شناخت جامعی از وضعیت عناصر سنگین در خاک‌های ایران در مقیاس ملی ارائه شود. برای انجام این پژوهش در مجموع 247 مطالعه (مقاله و گزارش نهایی طرح‌های تحقیقاتی) در زمینه پایش میدانی عناصر سنگین در خاک‌های ایران که تا آبان 1400 منتشر شده بودند جمع‌آوری گردید. اطلاعات مورد نیاز (نتایج تجزیه حدود 21400 نمونه خاک) از مطالعات استخراج و ابتدا از نظر شاخص‌های تضمین و کنترل کیفیت تجزیه ارزیابی شدند. سپس مطالعات بر اساس نوع کاربری به کشاورزی، شهری و صنعتی تفکیک و پس از غربال و انتخاب مطالعاتی که دارای حداقل‌های لازم از نظر کنترل کیفی بودند، آماره‌های مختلف از جمله میانگین وزنی، میانه، غلظت زمینه و شاخص آلودگی عناصر سنگین (as، pb، cd، cr، co، ni، cu و zn) محاسبه و تجزیه و تحلیل شدند. از نظر شاخص های کنترل کیفیت تجزیه در 31 درصد از مطالعات انجام شده در ایران آماده سازی نمونه خاک برای هضم فلزات سنگین نادرست و در 32 درصد از مطالعات نحوه آمادهسازی نامعلوم بود. ترتیب ترکیب اسیدهای مورداستفاده برای هضم خاک جهت استخراج عناصر سنگین به صورت آکوا رجیا < hno3 > hcl-hno3 > hcl- hclo4-hf- hno3 > hclo4-hf- hno3 < سایر ترکیب ها بود. حدود 24 درصد از مطالعات از آکوا رجیا (ترکیب اسید کلریدریک و اسید نیتریک با نسبت 3 به 1) برای هضم خاک استفاده کردند. 18 درصد از مطالعات غلظت کل و تقریبا 66 درصد از مطالعات غلظت شبه کل عناصر سنگین را اندازه گیری کرده اند. در 16 درصد از مطالعات نیز روش هضم نامعلوم بود و به تبع آن نمی توان در مورد اینکه آیا غلظت کل عناصر سنگین اندازه گیریشده است یا شبه کل اظهار نظر کرد. ترتیب استفاده از دستگاه های طیف سنجی برای تعیین غلظت عناصر به صورت faas > icp-oes > icp-ms > gfaas < سایر دستگاه ها بود. تقریبا نیمی از مطالعات از دستگاه faas و بیش از یک چهارم مطالعات از دستگاه icp-oes برای اندازه گیری عناصر سنگین استفاده کردند. برای اندازه گیری غلظت آرسنیک در خاک ها 19 درصد از مطالعات و برای اندازه گیری کادمیم 45 درصد از مطالعات از دستگاه faas استفاده کردند که نتایج آنها قابل اطمینان نیست. حدود 72 درصد از مطالعات از هیچ نمونه کنترل کیفی استفاده نکردند و فقط در 21/1 درصد از مطالعات برای بررسی صحت نتایج تجزیه از crm استفاده شده است. در 80/2 درصد از مطالعات اشارهای به تعداد تکرار تجزیه یا انحراف استاندارد برای نتایج نشده بود. در 82/6 درصد از مطالعات حد تشخیص یا حد کمیسازی برای روش یا دستگاه مورد استفاده ارائه نشده بود. در مجموع کنترل کیفیت تجزیه مطالعات عناصر سنگین در خاک های ایران رضایت بخش نبوده و لازم است نویسندگان، داوران و سردبیران نشریات علمی به توصیه هایی که درباره معیارهای کنترل کیفیت تجزیه در این مقاله ارائه شده است توجه کنند و در فرایند انتشار داده های عناصر سنگین چک لیستی که در این پژوهش برای معیارهای کنترل کیفیت تجزیه تهیه شده است را در نظر گیرند. بررسی نتایج مطالعات نشان داد در هر سه کاربری کشاورزی، شهر و صنعتی بیشترین تعداد نمونه خاک و تعداد مطالعه برای تعیین غلظت سرب و روی و کمترین تعداد برای اندازه گیری غلظت کبالت و آرسنیک تجزیه شد. در خاک های کشاورزی ایران میانگین وزنی غلظت آرسنیک 10/8 (دامنه nd - 1900 ) ، کادمیم 0/37 (دامنه nd - 365 ) کبالت 19/9 (دامنه 2/4- 519 ) ، کروم 88/6 (دامنه 0/04 - 204 ) ...

investigation of the status of heavy metals in soils of iran: a comprehensive and critical review of reported studies

in the world, attention to the content of heavy metals in the soil has increased due to their potential risks to the environment and human health. in recent decades, many studies have been reported on soil contamination by heavy metals in iran, but most studies do not show heavy metal status in soils on a national scale. on the other hand, despite the importance of background concentration of heavy metals for the assessment of pollution and environmental risks of these metals, no study has yet been published for soils of iran at the national scale. in this study, an attempt was made to provide a comprehensive understanding of the status of heavy metals in soils of iran on a national scale based on quantitative and qualitative analysis of the results of studies reported. to conduct this research, a total of 247 studies (both articles and final reports of research projects on field monitoring of heavy metals in soils of iran that were published until november 2021 were collected. the required information (analysis results of about 21,400 soil samples) were extracted from the studies and first evaluated in terms of quality assurance and quality control criteria. then, studies were classified into agricultural, urban and industrial based on the type of land use, and after screening and selecting studies that had the minimums required in terms of quality control, various statistics such as weighted average, median, background concentration and pollution index for heavy metals as, pb, cd, cr, co, ni, cu and zn were calculated and analyzed....