文摘
本研究进行了估算地下水重金属污染的土壤,水果和蔬菜在水泥行业及其附近。七种不同的水果和蔬菜和七种重金属(Cd、锌、镍、Co、铜、铬、锰)被选为分析土壤、地下水、水果和蔬菜样品的原子吸收光谱法(AAS)。本研究结果与国家和国际标准的Pak NSWQD,世卫组织和构成。土壤和地下水样品的pH值在一定范围内(Pak NSDWQ标准是6.5 - -8.5)。Cr和地下水样品中铜的浓度高于世界卫生组织和Pak NSDWQ标准(Cr = 0.05 ppm;铜= 2 ppm)。蔬菜样本污染的金属除了镍和锰,然而,在水果样本,Mn和Cd不在Mn = 5 ppm(限制)。倪的平均浓度高的水果(那些限制= 10 ppm),锌是高蔬菜(那些限制= 100 ppm)、和铜在土壤和地下水高(那些限制土壤= 36 ppm;地下水= 2 ppm)。金属的每日摄取的结果(暗),水果,蔬菜,和地下水被构成与TDI和PTDI世卫组织/粮农组织、和所有在规定范围内。 Calculated BAF for the selected environmental sample, that is, Indian Squash, lime fruit, and so on, was in order of Co > Cr > Cu and THQ; HRI was calculated to estimate the human health risk, and they were in a trend of Ni > Co > Cd > Cr and for HRI Co > Cr.
1。介绍
在工业化世界,建筑材料是最重要的非燃油流动的材料在世界范围内,也就是说,水泥。波特兰水泥是广泛用于混凝土形成和粘合剂在迫击炮(1]。世界水泥生产增长从1990年到2050年,它是世界上第二个最要求的产品后的水。水泥行业是巴基斯坦最重要的产业之一,它在巴基斯坦的经济发展中起着重要作用。巴基斯坦的水泥工业是实现国家的国内需求和出口到国外。目前,二十水泥公司运营和生产水泥在巴基斯坦最大容量。大部分的水泥行业位于南部和北部地区,因为他们富含粘土、石灰石、水泥和其他生产所需的原材料(2]。
对水泥的需求会增加,尤其是在巴基斯坦和印度这样的发展中国家,基础设施和住房需求的社会是高3]。2012年,全球水泥产量达到了36亿吨。在未来几年预计增长以每年0.8 - -1.2%,预计产量将在3700吨(吨)和4400吨之间。水泥和混凝土的需求正在增加。由于有限的资源,包括化石燃料和原料,水泥行业不得不面对许多困难。与焦虑相关的快速工业化对环境也在增加(4]。
水泥的生产是一个能源密集型的过程,它需要大量的不可再生燃料和有机原料。据估计,水泥工业活动的总百分比贡献5%到6%的温室气体排放来自人类活动的环境。微量元素和有毒金属工业废料时释放到空气和二次燃料来源在水泥窑焚烧作为替代燃料来源。气体释放水泥行业通常含有氟化物,氧化物,不X,所以X、有限公司2和重金属5]。
水泥粉尘可以通过空气和雨水长途旅行,也有能力在植物和土壤生物蓄积。重金属和其他微量元素存在于水泥粉尘可以通过生物放大进入食物链,导致一些健康危害的生物。由于重金属的特性如高生物累积性的潜力,持久性、毒性、重金属污染是一个重大的环境问题(6]。所需的一些金属微量生物的生长和功能,但是如果在更高的数量,他们可以为人类和水生生物毒性7]。高浓度的有毒金属地下水进入食物链,造成实质性的风险(8]。重金属污染导致严重的人类健康影响如不孕、神经毒性和心血管和骨骼疾病在人类9]。此外,基因毒性致癌物是一组毒物导致肝脏和肾脏疾病在人类由于暴露于重金属10,11]。
石灰石的破碎、装袋、和运输增加化学物质的风险分布在一个大的地区。它引发了各种各样的问题,尤其是对土壤和植被,因为它的碱性性质。水泥生产工厂现在被认为是在环境中金属污染的主要来源。他们排放的有机和无机化学品的形式金属和金属如铜、镍、锌、铬、铁、Cd,和铅。有些是有毒的人类和植物即使在非常低的浓度(12]。因此本研究的目的是为了确定和量化在地下水样品中重金属、土壤沉积物,水果,和蔬菜,原子吸收光谱法,本研究将在估计的确定重大健康风险尤其是致癌风险通过确定健康风险指数(HRI)和目标风险系数。
2。方法
2.1。样品收集
样本的水果、蔬菜、地下水和土壤水泥行业的收集和附近的地区。饮用水样本存储在热压处理过的瓶子,以避免任何污染,而土壤样品的收集和储存在密封的塑料袋进行进一步分析。总7数字的新鲜水果(即。瓜(Cucumis梅洛)、梨(Pyrus)、柚子(柑橘类×天堂金花蛇),mosambi (柑橘limetta)、石灰水果(柑橘类×aurantiifolia)、番石榴(Psidium guajava)和苹果(马吕斯有明显(即))和蔬菜。茄子(茄属植物melongena)、萝卜(芸苔属植物拉伯无性系种群。拉伯)、葫芦(Lagenaria siceraria)、青椒(甜椒)、菜花(芸苔属植物oleraceavar。葡萄孢属),印度南瓜(Praecitrullus fistulosus)和sapsicum (甜椒收集集团)。水泥行业的位置如图1。
2.2。样品制备的水果和蔬菜
水果(如样品。,apple, melon, pear, grapefruit, mosambi, lime fruit, and guava) and vegetables (i.e., eggplant, bottle gourd, green chilies, cauliflower, Indian squash, capsicum, and turnip) were washed thoroughly to remove the dust particles and other pollutants from the outer surface. Then, they were sliced down into small pieces (0.5 cm) and sun-dried for about 10 days. After getting completely dried, they were grounded into powder form and stored in plastic sealed bags with proper labels [13]。
2.3。消化的金属
金属的消化,30%的过氧化氢(H2O2)和50%硝酸溶液的准备。H2O2解决方案是贴上溶液和硝酸的解决方案被认为是解决方案B (14]。
2.4。土壤样品
土壤样品的制备,5毫升的解决方案和5毫升的解决方案B被添加到1克土壤样本10毫升的去离子水。在这之后,解决方案被转移到一个圆底烧瓶。这个圆底烧瓶是放置在一个大烧杯装硅胶,多一块泡沫装在瓶的颈部提供支持,和一小块泡沫在圆底烧瓶的脖子在消化过程中避免任何流出的解决方案。在烧杯中设置瓶后,放置约40秒的微波消化的间隔10秒。在这些间隔,瓶被从烧杯让它冷却,然后再放在微波炉为进一步消化。完整的金属消化后,解决方案是用100毫升蒸馏水稀释并存储在一个瓶对原子吸收光谱法的分析13]。
2.5。水果和蔬菜和地下水样品
同样的步骤之后,水果和蔬菜。地下水样品中收集从工厂和社区区域,不需要消化。水样过滤并存储在瓶,标签。
2.6。人类的风险评估
人类的风险评估是由计算不同的索引像趣昏暗,HRI, BAF (15]。金属的日摄入量(暗)是通过使用下列公式计算: 在哪里C金属=食品中金属的浓度,C因素= 0.085转换因子,D摄入=平均每日摄入的食物(蔬菜的0.585公斤/人/天,0.256公斤/人/天,和1.5升/人/天的水摄入量的选择区域),B重量=成年人口的平均体重,BAF =C植物/C土壤,C植物=浓度的金属在植物C土壤=土壤中金属的浓度。
健康风险指数(HRI) =暗/ ADI,昏暗的=每日摄取的金属和ADI =可接受的每日摄入量。
目标风险系数(THQ)如下: EFr声码器作为=曝光频率(365天/年)(122天/年),爱德华吗合计=暴露时间(66年平均寿命),仪表=食物摄入率,C =浓度(ppm), RfDo =口服参考剂量(µg g−1一天−1),BWa =成人体重60公斤,和ATn noncarcinogens =平均时间(EFr声码器作为计算×合计)。
3所示。结果与讨论
水泥行业的地下水样品和附近的社区是无味的,味道是可以接受的。在外表,所有的样品都无色在外表饮用水标准的巴基斯坦NSDWQ和饮用水质量指导方针。地下水pH值在图所示2。这些发现在6.5和8.5之间的范围。水泥行业水样的pH值为6.58至7.82,和社区水样肆虐的pH值在7.63至7.96之间。所有pH值在一定范围内由世卫组织和巴基斯坦NSQWQ标准的值。
从水泥行业收集的土壤样本的pH值范围在6.68和7.81之间,附近地区的土壤样本收集行业范围从7.06到7.53,中性略向碱性。
重金属检测收集的样本通过原子吸收光谱法(AAS)在不同浓度给定表1。出现在两种土壤钴(水泥行业和在附近的社区)。钴的浓度从1.1 ppm到1.89 ppm。社区区域土壤中铬的浓度从0.8 ppm 1.35 ppm,同样适用于水泥行业土壤铬含量。虽然在研究区铬检测,它的浓度水平不超过任何土壤标准由世卫组织。土壤样品中铜的浓度也(36 ppm)的限制范围内。
镍等重金属Cd、铬、Co、锰、铜、锌在地下水样品中发现了(16,17]。重金属检测的结果表明,倪低于检出限在地下水18]。地下水中铬的浓度是0.8 ppm和5 ppm超过标准值之间的谁,Pak NSDWQ,即0.05 ppm,交叉构成的标准限制。最高浓度的铬在样本数量3,5,8水泥行业,而在社区地下水样品,Cr的最高浓度5 ppm样本3,而锌、Cd和Mn不在。高铬摄入人体可引起肠道损伤(19]。土壤中铬的流动取决于几个土壤粘粒含量等因素,土壤特性和有机质含量。随着土壤pH值的增加,渗铬更深的水水库和地下水污染的来源。的大部分,从土壤地下水渗铬是一种不溶性和未被吸收的形式(20.]。
铜进入地表水和地下水受污染的土壤和污染来源城市灰尘。一些研究报道,城市高度污染的Cr、Ag)、铜、锰、铅、锌(21]。最重要的铜是在所有地下水样品报告水平。发现铜的值是1.75 ppm, 2 ppm, 2.5 ppm, 3.2 ppm,和3.6 ppm,然而,在社区里,浓度范围从1.5 ppm 36 ppm。所有样品超过标准的限制作为饮用水中铜的最大允许限制由世卫组织、PAK NSDWQ,是2 ppm,构成,它是1.3 ppm。铜等重金属可以从土壤中过滤出来地下水,污染饮用水资源(19]。铜是人体必不可少的微量,高水平的铜会导致肾功能衰竭,肝损伤,贫血,肠道和胃的问题。最常见的来源的饮用水是铜管和铜添加剂添加在水箱和管道控制藻类的生长22]。所有重金属在水果和蔬菜中发现除了锰(23]。
Cd浓度(0.6 ppm)茄子被发现高于法典,欧盟,食品中镉浓度标准。镉很容易被植物和粮食作物附近或在附近的水泥行业。不同的研究取得了高浓度的镉在粮食作物在水泥行业。植物从土壤有能力积累Cd和对消费者造成严重威胁24,25]。蔬菜生长在工业区的费萨尔巴德还显示一个非常高浓度的Cd (22]。
土壤中锌是相当固定;然而,大部分粮食作物有高水平的锌积累起来的。高浓度的锌已报告在水泥行业中的蔬菜和水果种植面积和附近(12,24]。锌存在于几乎所有的蔬菜如下:茄子9.98 ppm,葫芦10.2 ppm,绿辣椒4.18,菜花4.47 ppm,和印度南瓜6.8 ppm,除了萝卜,辣椒。锌的水平在所有的蔬菜都是推荐的标准的100 ppm。土壤中锌的存在中断分解有机物的微生物和植物通常积累过量的锌,而他们的系统不能处理。锌在这个现代的产量是增加随着时间的推移,这意味着它会在生态系统和食物链进入22]。铜也出现在茄子、葫芦、印度南瓜,苹果。在提出研究中,铜在地下水样品中也报道,土表2。大部分的铜地下水来源可以从土壤中过滤出来,由于铜在土壤和植物的数量并不比地下水。铜水平通常是高工业区植被和地下水,因为它可以通过远距离空中旅行。从土壤淋溶在水库(12,19]。
大多数重金属的土壤样本中发现了水泥行业和附近的地区。有限公司、锰、铬和铜在土壤中不同浓度检测。土壤中钴的水平范围从1.1 ppm到1.89 ppm。钴被报道在土壤和蔬菜和水果。蔬菜样品中,钴的浓度水平如下:印度南瓜>菜花>绿辣椒>葫芦>茄子浓度为4.1 ppm, 4 ppm, 1.97 ppm, 1.85 ppm。的水果,公司出现在他们所有人,除了苹果,和公司的水平范围从0.7 ppm到3.9 ppm的甜瓜>番石榴>梨>葡萄柚> > mosambi石灰水果。原子吸收光谱法检测Cr不仅在地下水和水果和蔬菜,还研究区域的土壤。铬的浓度被一些研究人员报道。样品6中的最高浓度的铬被发现的社区和样本5水泥行业土壤1.35 ppm。总体而言,铬污染土壤是在世界卫生组织的标准。 Contaminated soil with heavy metals increases the risk of metal uptake by plants and accumulation in different edible parts [24,25]。植物生长在地表附近被污染的土壤具有较高的潜在吸收重金属污染物被植物吸收和贴在植物的外表面16,26,27]。锰才发现在社区的土壤,Mn的最高浓度为2.03 ppm样本5,和1.1 ppm是样品的最低浓度4。没有锰的土壤样本中检测出的水泥行业。植物生长在土壤锰可以减少植物中钙和镁的水平,干扰蛋白质合成,增加硝酸盐从土壤中吸收的风险(16]。氮的形式添加到土壤肥料和土壤污染的各种自然和人为来源。
世卫组织的土壤标准铜是36 ppm;相比,土壤中铜的浓度水平,所有样品中铜的浓度标准的推荐范围。水果样本,镍和铜在苹果中发现铜的浓度为1.5 ppm法典标准内的下降和40 ppm和10 ppm,而镍的浓度水平是4.6 ppm;它也是世卫组织建议的标准内。植物从土壤中吸收的金属,而一些金属浸出从土壤到地下水。
意味着所有的重金属浓度计算来确定最高浓度的金属在土壤、地下水,水果和蔬菜(表2)。
3.1。意思是蔬菜中重金属浓度的趋势
研究区是锌的趋势(7.126)>有限公司(3.184)>铜(1.5)> Cr (0.8) > Cd(0.6),和水果,这是倪(4.6)>锌(2.29)>有限公司(1.698)>铜> Cr (0.9375) (1.5)。
3.2。土壤样本的社区
观察最高浓度的铜,铬浓度至少有一个。的意思是浓度的铜(1.8928)>有限公司(1.698)>锰(1.6228)> Cr (0.9375)。
3.3。水泥行业的土壤样本
铜是在最高水平的污染:铜(2.095)>有限公司(1.849)> Cr (0.8785)。
3.4。水泥行业地下水
这是富含铜平均浓度为2.4437 ppm和重金属的趋势是铜(2.4437)>有限公司(1.93875)> Cr (0.9437)。
3.5。地下水的社区
重金属的趋势中观察到社区的地下水是铜(2.65)> Cr (2.216)。
根据构成,有一个每日耐受摄入量(TDI)金属如下:0.03 0.02 Cr和镍。昏暗的日摄入量计算金属的水果,蔬菜,和地下水样品,每个金属的平均值与临时每日耐受摄入量的世卫组织/粮农组织和TDI (PTDI)构成表中给出3。所有金属每日摄入值在规定范围内。
3.6。目标风险系数(THQ)
THQ计算的受污染的水果和蔬菜来找出消费者的风险。THQ的钴的值大于1的茄子,葫芦,绿辣椒,花椰菜,和印度南瓜。蔬菜样品中,最高的风险是对印度南瓜的人口的消费。THQ的水果含有钴也会带来严重的健康风险研究区域人口。THQ的趋势在钴是甜瓜>番石榴>梨>葡萄柚>石灰> mosambi水果和蔬菜,印度南瓜>菜花>绿辣椒>葫芦>茄子。重金属的浓度不同的水果和蔬菜。
镍中检测出只有一个水果苹果浓度为0.6 ppm。THQ计算值是1,这表明nickel-contaminated苹果的消费可能导致的健康风险。THQ的茄子高浓度的镉浓度也不安全的消费人群。
锌和铬在蔬菜和水果,但他们的浓度在标准和THQ结果锌和镉污染的水果和蔬菜表明他们的消费是安全可靠值< 1。
THQ值都铬> 1的情况下,这显然意味着他们在人口构成威胁,在水果样品,番石榴带来最高的风险作为其THQ大于其他铬污染的水果。然而,蔬菜含有铬、茄子、萝卜、辣椒、菜花、和印度南瓜构成重大威胁消费者的生命多水果。
3.7。生物体内积累的因素
生物富集因子计算金属浓度除以植物金属浓度的土壤图所示3。
BAF估算植物的能力用于金属从土壤污染的累积。BAF的计算结果表明,金属从土壤转移到工厂的订单有限公司> Cr >铜。BAF的最小值是计算mosambi钴。BAF的金属具有更高价值更可用于水果和蔬菜和土壤中移动。因此,钴和铬吸收超过别人。计算的值在这个研究表明,BAF水泥行业内的植被生长和附近地区有可能积累钴和铬。这些重金属进入食物链通过食用水果和蔬菜,人类和动物,因为它们是不能生物降解的和在环境中存在很长一段时间28- - - - - -30.]。
HRI计算来确定风险人口通过食用水果、蔬菜和重金属污染的水。HRI对钴的计算值是大于1的所有蔬菜、地下水样品,和水果(即。瓜,HRI > 1)。
3.8。钴HRI值
的值HRI所有地下水样品的水泥行业> 1,从3.9到3.1不等。因此,水泥行业的工人在高的风险。倪的索引值,Cd,锌,铜是< 1,这意味着工人和当地居民都是安全的。以防Cr的水果和蔬菜,HRI是< 1,但地下水样品的水泥行业除了样本1,所有的值都大于1,然而,从附近地区的地下水,样品2和3显示,当地居民体验健康风险。示例2水泥行业的地下水对工业职工构成健康风险。所以,总的来说,水泥行业带来更多的健康风险的地下水工业职工比其他当地居民因为> 1的HRI计算值:
4所示。结论
得出水泥生产产生的各种污染物,重金属是最主要的。负责这些有毒重金属污染土壤、地下水水库、水果和蔬菜。在附近的水泥行业及其附近地区,土壤和地下水资源被高度污染的铜,而水果和蔬菜都富含锌、镍、有限公司铜、和Cr。有毒重金属如有限公司铜,铬最高潜力从土壤转移到植物和生物蓄积。风险指标如HRI和THQ也看到,计算铜、Co、Ni、Cd,和铬对健康造成严重危害。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。