ارزیابی ریسک‌های اکولوژیکی آلودگی عناصر جزئی (TEs) و ریسک‌های بهداشتی انسانی در خاک‌های کشاورزی مورد استفاده برای کشت زعفران

آلودگی خاک های زمین های کشاورزی توسط عناصر کمیاب (TEs) به یک موضوع بین المللی در مورد ایمنی مواد غذایی و خطرات سلامتی انسان تبدیل شده است. در تحقیق حاضر غلظت TE ها شامل کادمیوم (Cd)، کبالت (Co)، کروم (Cr)، مس (مس)، منگنز (Mn)، نیکل (Ni)، سرب (Pb)، روی (Zn) و آهن (Fe) در خاکهای 16 زمین زراعی در گناباد تعیین شده است. علاوه بر این، خطرات سلامت انسان به دلیل قرار گرفتن در معرض TE ها از خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. علاوه بر این، احتمال آلودگی خاک بر اساس شاخص‌های آلودگی مختلف از جمله ضریب آلودگی (CF)، ضریب غنی‌سازی (EF)، شاخص انباشتگی زمین (Igeo) و شاخص بار آلودگی (PLI) ارزیابی شد.

میانگین غلظت خاک برای کادمیوم، کبالت، کروم، مس، منگنز، نیکل، سرب، روی و آهن در محدوده 0.102، 6.968، 22.550، 29.263، 475.281، 34.234، 13.617، 54.486 mg/km و 54.486 mg/km می باشد. خاک ها میانگین غلظت TE ها به ترتیب Fe > Mn > Zn > Ni > Cu > Cr > Pb > Co > As > Cd کاهش یافت. سطوح تمام فلزات در این مطالعه مطابق با استانداردهای FAO/WHO و خاک ایران بود. مقادیر HQ از عناصر مورد بررسی برای بزرگسالان و کودکان در مزارع مورد مطالعه کمتر از حد 1 بود که نشان‌دهنده عدم خطر سلامتی برای زیرجمعیت‌های مورد مطالعه است.

نتایج تحقیق حاضر نشان داد که خطرات سرطان زایی قابل توجهی برای سلامت بزرگسالان و کودکان از طریق بلع، تماس با پوست و راه های قرار گرفتن در معرض استنشاق وجود ندارد. مقادیر CF نیکل و روی در 100% و 6.25% زمین‌های کشاورزی بالای 1 بود که شرایط آلودگی متوسط ​​را نشان می‌دهد. مقادیر EF فلزات در زمین‌های کشاورزی به‌عنوان کلاس‌های «غنی‌سازی بدون غنی‌سازی»، «غنی‌سازی حداقل» و «غنی‌سازی متوسط» ثبت شد. همچنین می توان نتیجه گرفت که تمامی مزارع به جز Ni (آلودگی متوسط) بر اساس Igeo بدون آلودگی بودند. این نشان می دهد که TE های انتخاب شده در خاک های کشاورزی هیچ تهدید قابل ملاحظه ای برای سلامت انسان ندارند.

Contamination of farmland soils by trace elements (TEs) has become an international issue concerning food safety and human health risks. In the present research, the concentrations of TEs including cadmium (Cd), cobalt (Co), chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), nickel (Ni), lead (Pb), zinc (Zn) and iron (Fe) in soils of 16 farmlands were determined in Gonabad, Iran. In addition, the human health risks due to exposure to the TEs from the soils were assessed. Moreover, the soil contamination likelihood was evaluated based on various contamination indices including contamination factor (CF), enrichment factor (EF), geo-accumulation index (Igeo), and pollution load index (PLI) calculations.

The soil mean concentrations for Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn and Fe ranges as 0.102, 6.968, 22.550, 29.263, 475.281, 34.234, 13.617, 54.482 and 19,683.6 mg/kg in farmland soils. The mean concentrations of the TEs decreased in the order of Fe > Mn > Zn > Ni > Cu > Cr > Pb > Co > As > Cd.

Levels of all metals in this study were within the FAO/WHO and Iranian soil standards. The HQ values from investigated elements for adults and children in the studied farms were less than the limit of 1, indicating no health risks for the studied subpopulations. The results of the present research indicated no significant carcinogenic health hazards for both adults and children through ingestion, skin contact and inhalation exposure routes. CF values of Ni and Zn in 100% and 6.25% of farmlands were above 1, showing moderate contamination conditions.

EF values of metals in farmlands were recorded as “no enrichment”, “minimal enrichment” and “moderate enrichment” classes. Furthermore, it can be concluded that the all farms were uncontaminated except Ni (moderately contaminated) based on Igeo. This is an indication that the selected TEs in the agricultural soils have no appreciable threat to human health.