نشریه علوم زمین خوارزمی

نشریه علوم زمین خوارزمی

مطالعه آلودگی، منشأ و خطر سلامت عناصر بالقوه سمناک در غبار مدارس ابتدایی تهران

نویسندگان
فاطمه هاشم آبادی
عطا شاکری
میثم رستگاری مهر
دانشگاه خوارزمی
چکیده
نگرانی‌ها در ارتباط با آلودگی غبار به عناصر بالقوه سمناک در محیط‌هایی مانند مدارس (به ­ویژه ‏مدارس ابتدایی) ‏اهمیت ویژه‌ای دارد چرا که کودکان در برابر آلاینده‌ها آسیب‌پذیرتر از بزرگسالان هستند. بنابراین با توجه به تنوع منابع آلاینده هوا در تهران، مطالعه حاضر با هدف تعیین شدت آلودگی، منشأیابی و ارزیابی خطر سلامت برخی از عناصر بالقوه سمناک در غبارهای مدارس ابتدایی سه منطقه از کلان­شهر تهران انجام شد. برای این منظور 27 نمونه از غبار داخلی و بیرونی به ترتیب از فضای داخل کلاس‌­ها و محوطه بیرونی مدارس نمونه‌برداری ­شد و غلظت عناصر با طیف­سنج جرمی پلاسمای جفتیده القایی (ICP-MS) اندازه‌­گیری گردید. محاسبه شاخص‌­های زمین‌شیمیایی مختلف نشان داد که چهار عنصر مس، روی، آنتیموان و سرب بیشترین غنی­شدگی و آلودگی را نسبت به دیگر عناصر دارند. نتایج محاسبه شاخص خطر سلامت نشان داد آرسنیک، مس، نیکل، سرب و روی مقادیر خارج قسمت خطر (‏HQ‏) مشابهی را در کودکان و بزرگسالان دارند. همچنین خطر سلامت ناشی از قرارگیری در معرض کروم و منگنز از مسیر تماس پوستی در بزرگسالان بیش از کودکان بوده و شاخص خطر کل (‏HI‏) تمام عناصر در کودکان بیشتر از بزرگسالان است. از میان عناصر مورد مطالعه، دو عنصر سرب و کروم بیش از سایرین سلامتی کودکان را تهدید می­‌کنند.‏ بر اساس تحلیل مؤلفه اصلی و مدل فاکتور سازی ماتریس مثبت (PMF)، سه منشأ زمین‌زاد، ترافیک و ترکیبی برای عناصر مختلف تعیین شد. عناصر سرب، روی، مس و کادمیم به عنوان شاخص منشأ ترافیک در نظر گرفته شدند. نتایج این مطالعه نیاز به توجه ویژه به سلامت دانش آموزان را آشکار می‌­سازد.
کلیدواژه‌ها
عناصر بالقوه سمناک
غبار داخلی
مدارس ابتدایی
مدل PMF

عنوان مقاله English

Study of contamination, sources and health risk of potentially toxic elements in dusts of Tehran’s elementary schools

نویسندگان English

Fatemeh Hashemabadi
Ata Shakeri
Meisam Rastegari Mehr
Kharazmi University
چکیده English

Concerns about dust contamination with potentially toxic elements are especially important in environments such as schools (particularly elementary schools) because children are more vulnerable to contaminants than adults. Therefore, due to the diversity of air pollution sources in Tehran, the present study was conducted to determine the severity of pollution, origin and health risk assessment of some potentially toxic elements in the dust of elementary schools in three districts of Tehran. For this purpose, 27 dust samples were collected from the indoor and outdoor areas of schools, and the concentration of elements was measured by induced coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). Calculation of different geochemical indices showed that the four elements Cu, Zn, Sb and Pb have the highest enrichment and pollution compared to other elements. The results of calculating the health risk index revealed that As, Cu, Ni, Pb and Zn have similar hazard quotient (HQ) values in children and adults. Also, the health risk of exposure to Cr and Mn through dermal contact is higher in adults than in children, and the total hazard index (HI) of all elements in children is higher than in adults. Among the studied elements, two elements, lead and chromium, threaten the health of children more than others. Based on principal component analysis and positive matrix factorization (PMF) model, three geogenic, traffic and mix sources were identified for different elements. Pb, Zn, Cu and Cd were considered as indicators of traffic origin. The results of this study reveal the need for special attention to students' health.

کلیدواژه‌ها English

potentially toxic elements
Indoor dust
elementary Schools
PMF model
ارسلانی، ف.، علیجانی، ب.، اکبری، م.، محمدخان، ش.، "بررسی عناصر سنگین (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb) موجود در غبار ریزشی شهر تهران"، نشریه پژوهش‌های دانش زمین، شماره 44 (1399) صفحات 15 تا 36.
زراسوندی، ع.، حیدری، م.، لاهیجان زاده، ا.، رضایی، م.، ساعد، م.، فریدونی، ز.، "زمین شیمی و شاخص‌های زمین زیست محیطی فلزات سنگین در گرد و غبار با منشأ داخلی در استان خوزستان"، مهندسی زراعی (مجله علمی کشاورزی)، دوره 41، شماره 1 (1397) صفحات 105 تا 125.
سالنامه آماری شهر تهران 1396. سازمان فناوری اطلاعات و ارتباطات شهرداری تهران.
قنواتی، ن.، "ارزیابی خطر فلزات سنگین بر سلامت انسانی بر گرد و غبار خیابانی شهر آبادان"، مجله سلامت و محیط زیست، دوره 11، شماره 1 (1397) صفحات 63 تا 74.
محمودیان، ع. ا.، قاسمی، ه.، هوشمند طینی، غ.، آریتدار، ر.، "نگاهی به تهران از آغاز تاکنون"، مؤسسه جغرافیایی و کارتوگرافی، گیتاشناسی تهران-ایران (1384).
هاشم‌آبادی، ف.، "آلودگی، منشأیابی و ارزیابی ریسک سلامت عناصر بالقوه سمناک در غبارهای برخی مدارس کلان ‌شهر تهران"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، (1399) دانشگاه خوارزمی.
Dehghani, S., Moore, F., Keshavarzi, B. and Beverley, A.H., "Health risk implications of potentially toxic metals in street dust and surface soil of Tehran, Iran", Ecotoxicology and Environmental Safety, 136 (2017) 92-103.
Dehghani, S., Moore, F., Vasiluk, L. and Hale, B.A., "The geochemical fingerprinting of geogenic particles in road deposited dust from Tehran metropolis, Iran: Implications for provenance tracking", Journal of Geochemical Exploration, 190 (2018) 411-423.
Eby, G.N., "Principles of Environmental Geochemistry", (2016) Waveland Press.
Hakanson, L., "An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach", Water Research, 14(8) (1980) 975-1001.
Han, Y.J., Kim, H.W., Cho, S.H., Kim, P.R. and Kim, W.J., "Metallic elements in PM2. 5 in different functional areas of Korea: Concentrations and source identification", Atmospheric Research, 153 (2015) 416-428.
Ho, H. H., Swennen, R., Van Damme A., "Distribution and contamination status of heavy metals in estuarine sediments near Cua Ong Harbor, Ha Long Bay, Vietnam", Geologica Belgica, 13 (1-2) (2010) 37–47.
Hopke, P. K., Ito, K., Mar, T., Christensen, W. F., Eatough, D. J., Henry, R. C., & Liu, H., "PM source apportionment and health effects: 1. Intercomparison of source apportionment results", Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, 16(3) (2006) 275.‌
Hsu, C.Y., Chiang, H.C., Lin, S.L., Chen, M.J., Lin, T.Y. and Chen, Y.C., "Elemental characterization and source apportionment of PM10 and PM2. 5 in the western coastal area of central Taiwan", Science of the Total Environment, 541 (2016) 1139-1150.
Joint, W.H.O. and World Health Organization, "Health risks of particulate matter from long-range transboundary air pollution", (2006) (No. EUR/05/5046028). Copenhagen: WHO Regional Office for Europe.
Khan, S., Cao, Q., Zheng, Y.M., Huang, Y.Z. and Zhu, Y.G., "Health risks of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with wastewater in Beijing, China", Environmental Pollution, 152(3) (2008) 686-692.
Long, Y., Dai, T. and Wu, Q., "Sources and distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in street dust from the Chang-Zhu-Tan Region, Hunan, China", Environmental Monitoring and Assessment, 185(2) (2013) 1377-1390.
Maricq, M.M., "Chemical characterization of particulate emissions from diesel engines: A review", Journal of Aerosol Science, 38(11), (2007) 1079-1118.
Naimi S., Ayoubi S., "Vertical and horizontal distribution of magnetic susceptibility and metal contents in an industrial district of central Iran", Journal of Applied Geophysics, 96 (2013) 55-66.
Perrino, C., Canepari, S., Cardarelli, E., Catrambone, M. and Sargolini, T., "Inorganic constituents of urban air pollution in the Lazio region (Central Italy)", Environmental Monitoring and Assessment, 136(1) (2008) 69-86.
Pope III, C.A. and Dockery, D.W., "Health effects of fine particulate air pollution: lines that connect", Journal of the Air & Waste Management Association, 56(6) (2006) 709-742.
Rastegari Mehr, M., Keshavarzi, B., Moore, F., Sacchi, E., Lahijanzadeh, A.R., Eydivand, S., Jaafarzadeh, N., Naserian, S., Setti, M. and Rostami, S., "Contamination level and human health hazard assessment of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in street dust deposited in Mahshahr, southwest of Iran", Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 22(8) (2016) 1726-1748.
Sun, X., Wang, Y., Li, H., Yang, X., Sun, L., Wang, X., & Wang, W, "Organic acids in cloud water and rainwater at a mountain site in acid rain areas of South China", Environmental Science and Pollution Research, 23(10) (2016) 9529-9539.‌
Tashakor, M. and Modabberi, S., "Human Health Risks Associated with Potentially Harmful Elements from Urban Soils of Hamedan City, Iran", Pollution, 7(3) (2021) 709-722.
Tashakor, M., Modabberi, S. and Argyraki, A., "Assessing the contamination level, sources and risk of potentially toxic elements in urban soil and dust of Iranian cities using secondary data of published literature", Environmental Geochemistry and Health, (2021) 1-31.
US EPA (US Environmental Protection Agency), "Supplemental guidance for developing soil screening levels for superfund sites", OSWER, (2001) 9355.4-24.
Zhao, P., Feng, Y., Zhu, T. and Wu, J., "Characterizations of resuspended dust in six cities of North China", Atmospheric Environment, 40(30) (2006) 5807-5814.
Zheng, N., Liu, J., Wang, Q., Liang, Z., "Health risk assessment of heavy metal exposure to street dust in the zinc smelting district, Northeast of China", Science of the Total Environment, 408 (2010) 726–733.