ارزیابی ریسک اکولوژیکی آلودگی عناصر کمیاب و مواجهه با ریسک سلامت انسان در خاک‌های کشاورزی مورد استفاده برای کشت زعفران

آلودگی خاک‌های کشاورزی توسط عناصر کمیاب به یک مسئله بین‌المللی در مورد ایمنی مواد غذایی و خطرات سلامت انسان تبدیل شده است. در تحقیق حاضر، غلظت عناصر کمیاب شامل کادمیوم (Cd)، کبالت (Co)، کروم (Cr)، مس (Cu)، منگنز (Mn)، نیکل (Ni)، سرب (Pb)، روی (Zn) و آهن (Fe) در خاک‌های ۱۶ زمین کشاورزی در گناباد ایران تعیین شد. علاوه بر این، خطرات سلامت انسان ناشی از قرار گرفتن در معرض عناصر کمیاب از خاک‌ها ارزیابی شد. همچنین، احتمال آلودگی خاک بر اساس شاخص‌های مختلف آلودگی از جمله ضریب آلودگی (Cd)، ضریب غنی‌سازی (EF)، شاخص زمین انباشت (Igeo) و شاخص بار آلودگی (PLI) ارزیابی شد. غلظت میانگین خاک برای کادمیوم، کبالت، کروم، مس، منگنز، نیکل، سرب، روی و آهن در خاک‌های کشاورزی به ترتیب 0.102، 6.968، 22.550، 29.263، 475.281، 34.234، 13.617، 54.482 و 19683.6 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود. غلظت میانگین عناصر کمیاب به ترتیب Fe > Mn > Zn > Ni > Cu > Cr > Pb > Co > As > Cd کاهش یافت. سطح تمام فلزات در این مطالعه در محدوده استانداردهای خاک FAO/WHO و ایران بود. مقادیر HQ عناصر مورد بررسی برای بزرگسالان و کودکان در مزارع مورد مطالعه کمتر از حد 1 بود که نشان دهنده عدم وجود خطرات بهداشتی برای زیرجمعیت‌های مورد مطالعه است. نتایج تحقیق حاضر هیچ گونه خطر سرطان‌زای قابل توجهی برای بزرگسالان و کودکان از طریق مسیرهای بلع، تماس پوستی و استنشاقی نشان نداد. مقادیر α برای نیکل و روی در 100٪ و 6.25٪ از زمین‌های کشاورزی بالاتر از 1 بود که نشان دهنده شرایط آلودگی متوسط ​​است. مقادیر EF فلزات در زمین‌های کشاورزی به صورت “بدون غنی‌سازی”، “غنی‌سازی حداقل” و “غنی‌سازی متوسط” ثبت شد. علاوه بر این، می‌توان نتیجه گرفت که همه مزارع به جز نیکل (آلودگی متوسط) بر اساس Igeo آلوده نبودند. PLI هیچ شرایط آلودگی را در کل منطقه نشان نداد. این نشان می‌دهد که عناصر کمیاب انتخاب شده در خاک‌های کشاورزی هیچ تهدید قابل توجهی برای سلامت انسان ندارند.

Contamination of farmland soils by trace elements has become an international issue concerning food safety and human health risks. In the present research, the concentrations of trace elements 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 was determined in Gonabad, Iran. In addition, the human health risks due to exposure to the trace elements from the soils were assessed. Moreover, the soil contamination likelihood was evaluated based on various contamination indices including contamination factor ), 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 19683.6 mg/kg in farmland soils. The mean concentrations of the trace elements 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 studies farms was less than the limit of 1, indicating no health risks for the studied subpopulations. The results of the present research indicated no signicant carcinogenic health hazards for both adults and children through ingestion, skin contact and inhalation exposure routes. values of for Ni and Zn in 100 % an 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. PLI showed no contaminated conditions in the entire area. This is an indication that the selected trace elements in the agricultural soils have no appreciable threat to human health.