介绍

沉积物中重金属的积累是一个主要威胁水生生态系统和自然环境的其他组件1,2。沉积物是重金属的重要下沉和运营商的地面水达到过渡区,保留99%的吸附金属后进入水生生态系统3,4。流通环境中的重金属发生主要通过生物地球化学过程。然而,矿业和制造业等人类活动增加了多样性和陆地和水生生态系统中的重金属浓度,从而提高曝光和为不同的生物毒性的潜力5。根据流动能力、粒度和盆地特征(例如,pH值、有机碳、碳酸钙、盐度),流水有重要的作用在water-soil-plant-human sediments-associated重金属的传播领域6。底栖生物在水生环境中更容易受到重金属在沉积物的生物扰动作用。这个过程re-distributes重金属与底层沉积物,从而提高生物利用度和暴露non-benthic潜力的生物7。迁移的鱼和运输的金属物种在食物链加剧sediment-associated重金属在水生生态系统的分布4,8。重金属的沉积物所吸引的自然环境可能会持续很长一段时间由于其特定的理化characteristics-e.g。、高密度、non-biodegradability生物体内积累,长半衰期,通过自然净化和难以去除4,9,10。

重金属自然由成岩过程以及人为活动(如大气沉积、污水处理、径流,工业废弃物和农业废水)7,11,12。一些重金属可以溶解后,其他人可能附着在悬浮粒子进入水生环境从各种来源,从而解决沉积衬底的进展7,13。因此,沉积物是一个基本的和动态的一部分水生ecosystems-bearing物理和生物地球化学特征,确定潜在的环境风险。这些特征的评估提供了重要信息关于重金属污染的意义和指导环境专家对具体的补救策略2,14。同样的,这些信息将帮助政府、决策者和环保人士来洞察沿海发展和可持续管理之间的关系,保护海岸线从世界范围内的重金属污染15。

重metals-enriched沉积物可能通过食物链和人类健康的潜在威胁不同的通路7。口服摄入、吸入和皮肤接触是三个主要的重金属进入到人体的路线16。特定的金属转运蛋白可以移动金属从顶端到基底外侧表面在整个器官的血液流通。金属表现出各种氧化态,促进他们的反应在生物系统失去电子,产生活性氧(ROS)和自由电子17。金属可能对通过胆汁和尿液,或者他们可能积聚在各种组织,如肌肉、肝脏和肾脏导致各种致癌和其他慢性疾病不分年龄和性别18。

Urmia湖,面积约5200公里2是世界上第二大盐湖吗19。内陆河盐水湖介绍最稀有、最多样化的在伊朗和世界生物圈保护区20.。湖被联合国教科文组织作为一个公认的环境遗产及国际湿地19,20.。在过去的几十年里,气候变化大大拒绝净水排入盆地。另一方面,快速增长的工业单位,住宅和农业用地的扩张,和不可持续的自然资源管理策略增加了重金属和其他污染物的加载到Urmia湖通过径流和泥沙运输。它也引起关注在盆地浅层地下水的污染是主要的淡水资源对人类,动物,在盆地和农业用水。金属可以通过相互作用形成一系列更多的有毒化合物硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐和其他阴离子发现丰富的农业排放17,21。金属物种形成可以大大增强金属化合物在生物体的生物利用度和生物体内积累,从而威胁着该地区的高度多样化的动植物。然而,信息几乎没有关于重金属污染Urmia湖泊盆地和相关的健康风险。提高对沉积物的重金属污染水平的理解提供了一个关键的利益相关者决策支持工具,包括政府和公众的社区采取适当的行动来保护独特的生态和野生动物生态系统Urmia湖盆。因此,本研究的目标是1)调查水平,分布和积累重金属包括锌、铜、Cd, Pb,和镍的河流沉积物Urmia湖泊盆地两个赛季期间,2)的污染率和人类健康风险评估研究地区沉积物中重金属的使用各种评估技术,和3)探索重金属的潜在来源通过多元统计分析。

方法

研究区域的描述

研究区域位于伊朗西北部(36°23′38°15′N和44°32′46°15′E)(图1)。Urmia湖流域的特点是半干旱气候22有30年的年平均降水量约364毫米。根据季节不同水补给,Urmia湖走向南北方向延伸140公里,16至63公里在东西方向。Urmia湖是阿塞拜疆的一部分高原西北部以及伊朗高原的一部分是由冲积盐来自白垩纪的多样性(如灰色石灰岩、砂岩、泥灰岩和页岩),基本的火成岩,第四纪岩石23。后切断了从海洋在晚白垩世古地中海航道,肤浅的山间湖泊和池塘中形成三级在伊朗高原。因此,Urmia湖可能是残余的post-Tetyan海和富含各种盐和沉积物。

图1
图1

研究地区的地图说明了河流喂Urmia湖,采样点,城市,工业城镇,在西阿塞拜疆省和现行土地利用实践,伊朗西北部(ArcGIS Pro,版本2.5)74年。

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Urmia湖是由20多个充电永久和季节性河流和小溪,主要从西部流入(无花果。1)。七个特定的河流盆地的主要供料器,任命当地Baranduz柴(BAR), Ghadar柴(GHA) Mahabad柴(MAH) Nazloo柴(纳兹),日常用品的茶(SHA) Simineh柴(SIM)和左拉柴(ZOL)。这些河流的主要转运蛋白的金属污染的沉积物和溶解重金属从农业、城市和工业排放Urmia湖盆24也担心关于重金属的广泛传播在整个盆地和恶化的人类和生态健康Urmia湖。

沉积物取样、准备和分析

沉积物取样位置被选为源头排放点较低的河口附近每个河/湖流流入Urmia 2月份的冬季,2021年和2021年8月和9月在夏季。使用标准的过程25,共有34个复合沉积物样品收集从0到在34厘米深度位置对应于7校订者。采样地点包括6 3,3,12、3、4和2网站的酒吧,GHA, MAH,纳兹,沙,SIM卡,和ZOL分别。每个取样点在每个河,复合试样被混合收购三个使。在三个复制重元素进行了分析。一个类似的沉积物取样过程之后的夏季沉积物的冬季沉积物(n = 34)。

沉积物样品风干在20 - 25°C在实验室环境条件下,经过2毫米筛和存储实验室进行进一步分析。所有样本进行分析,以确定沉积物的主要特征和重金属浓度(表1)。沉积物样品中重金属的浓度测定采用酸消化法。2 g的每个样本被放置在一个烧杯,15毫升的浓盐酸和HNO对待3在130°C比12:4 5 h。最后,4毫升的集中HCIO4被添加到解决方案。沉积物是使用0.1 HNO过滤和清洗3溶液和去离子水稀释至50毫升。使用火焰原子吸收分光光度法(模型aa - 6300、日本岛津公司、日本)、锌(锌)、铜(铜)、镉(Cd)、铅(Pb)和镍(镍)浓度测定。精度检验用试剂空白,复制,确定检测的局限性(LOD)和并行分析的国际参考资料26。计算LOD,三倍标准差的浓度相关的金属被认为是在六飙升样本12。钟表是2,1,0.01,1,1毫克公斤−1对锌、铜、镉、铅、镍、分别。此外,标准溶液浓度分别为0.5、1、1.5、2、2.5、4、6、8、10和12毫克l−1锌和铜;和0.5、1、1.5、2和2.5毫克l−1乳糜泻,铅和镍。

表1土壤分析方法用于识别变量。
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使用x射线荧光光谱仪)光谱法(PANalytical、荷兰),元素分析沉积物样本估计34。对于每一个沉积物样品,15 g的沉积物材料重,干60°C 24 h,然后三滴三乙醇胺(C6H15没有3)补充道。研磨样品后,8 g的每个制成球团和主要元素氧化物生成。地球化学风化指数计算使用以下情商。35。

$ $中情局= \压裂{{Al_ {2} O_ {3}}} {{Al_ {2} O_{3} +曹+ K_ {2} O + Na_ {2} O}} \乘以100 $ $
(1)

在这里美国中央情报局地球化学蚀变指数和艾尔2O3、曹、钾2啊,和Na2O输入氧化摩尔的分子。中央情报局被广泛用于指示的强度硅酸盐风化沉积盆地35,36。

评价沉积物污染指数

三个污染指数被用来确定沉积物中金属污染的程度的Urmia湖盆和确定金属毒性和潜在的健康风险危及生命质量和这个地区的生态系统。

污染指数和污染负荷指数37

$ $π= \压裂{{C_ {m}}} {{C_ {b}}} $ $
(2)
$ $ PLI = (PI_ {1} \ * PI_ {2} \ * PI_ {3} \ * PI_ {n}) ^ {1 / n} $ $
(3)

在哪里C米是沉积物的重金属含量(毫克公斤吗−1),Cb沉积金属的参考浓度(毫克公斤吗−1),n是金属的数量,和π和照明灯具污染指数和污染负荷指数。在这项研究中,使用平均绝对偏差的地球化学背景估计方法(疯狂)38,占平均地壳值39。污染指数分为未受污染的(π≤1),轻微污染(1 <π≤2),中度污染(2 <π≤3)和高度污染的(π> 3)水平37。此外,PLI价值分为没有污染(PLI < 1),中度污染(1 < PLI < 2),高污染(2 < PLI < 3),和极高的污染(PLI > 3)37。污染和污染负荷指数是有效的工具来评估环境中污染物的大小,一般用于评价重金属在不同生态系统的状态2,15,37。

评估潜在的生态风险

重金属污染对水生生物的生态风险评估基于水生生态系统的生产力反应潜在的重金属污染40。

$ $呃= \总和E_ {r} ^{我}$ $
(4)
$ $ E_ {r} ^{我}= T_ {r}识别^{我}P_ {f} ^{我}$ $
(5)
$ $ P_ {f} ^{我}= \压裂{{C_{0} ^{我}}}{{C_ {n} ^{我}}}$ $
(6)

在哪里呃的总生态风险因素是金属,r \ (E_{} ^{我}\)是单一的生态风险因素,\ (T_ {r}识别^{我}\)是金属毒性响应系数,它等于5毫克公斤−1对铜、铅、镍、30毫克公斤−1Cd, 1毫克公斤−1锌。\ (P_ {f} ^{我}\)是污染的因素。\ (C_{0} ^{我}\)沉积物中的金属含量,\ (C_ {n} ^{我}\)是重金属的参考价值41。呃,生态风险因素探讨了强度在四类;低风险(ER < 150),中度风险(≤150 ER < 300),相当大的风险(300≤ER < 600),和高风险(ER > 600)40。

人类健康风险指数

重金属的潜在non-carcinogenic和致癌健康风险对儿童和成人通过摄入、吸入、皮肤接触评估单独使用下面的方程式。18,42:

$ $加{ing} = C \ * \压裂{{IR_ {ing} \ * EF \ * ED}} {BW \次}\ * 10 ^ {- 6}$ $
(7)
$ $加{异烟肼}= C \ * \压裂{{IR_{异烟肼}\ * EF \ * ED}} {PEF \ * BW \次}$ $
(8)
$ $加{真皮}= C \ * \压裂{SA \乘以AF \ ABS \ * EF \ * ED} {{BW \次}}\ * 10 ^ {- 6}$ $
(9)

在这里添加荷兰国际集团(ing),添加异烟肼,添加真皮平均日剂量(添加)从沉积物摄取吸收,吸入,皮肤接触,分别(毫克每公斤元素−1体重一天−1),C是给定沉积物样品中重金属浓度(毫克公斤吗−1)。其他参数包括红外荷兰国际集团(ing)在BW,红外异烟肼ED EF, PEF、ABS、房颤和SA展示在表S142,43。

Non-carcinogenic重金属计算使用风险系数(总部),由各重金属的添加的商和相应的参考剂量(方程式。10- - - - - -11)18,25,42。

$ $ =你好\总和HQ_{我}= \ \压裂和{{加{我}}}{{RfD_{我}}}$ $
(10)
你好,$ $ $ $ THI = \数目
(11)

在这里,嗨,这风险指数和总风险指数,分别。你好/ THI > 1代表一个重大non-carcinogenic公众效应,而HI / THI < 1向公众表明没有明显非癌症风险。

同样,致癌风险计算方程式。(12和13)44:

我$ $ CR =加{}\ *科幻$ $
(12)
CR $ $ $ $ TCR = \数目
(13)

在这里,CR每个金属的致癌风险,科幻小说是斜率因子(毫克公斤一天−1),细胞受体是总致癌风险指标。重金属的致癌风险分为可忽略不计(CR / TCR < 1×10−6),容许风险(1×10−6< CR / TCR < 1×10−4),不允许的风险(CR / TCR > 1×10−4)类44。

毒性单位(TU)是通过确定最大抑制浓度(IC的一半50)重金属从沉积物中提取材料。你的化学物质混合使用以下方程式计算。45。

$ $ TU_{我}= \压裂{{C_{我}}}{{IC_{50我}}}$ $
(14)
$ $ \ mathop \总和\ limits_ {i = 1} ^ {n} TU_{我}= \离开({\压裂{{C_ {1}}} {{IC_{{50 _{1}}}}} + \压裂{{C_ {2}}} {{IC_ {{50 _ {2}}}}} + \ cdots \压裂{{C_ {n}}} {{IC_ {{50 _ {n}}}}}} \右)$ $
(15)

你在哪里我i重金属的毒性单位在混合物,C我i重金属的浓度在混合集成电路50这是中值抑制浓度。

数据分析

所有的描述性统计(如最大,意思是,最小值,标准差,相关性,等等)是2016年由Microsoft Excel。方差分析(方差分析)是在SAS进行(版本9.4)46使用全球语言监测过程。最小平方意味着分离使用费舍尔最显著差异在95%置信区间(LSD)测试。数据分布的常态是满足根据Shapiro-Wilk > 0.9,否则进行对数变换。主成分分析(PCA)进行减少变量之间的多重共线性,识别可能的类型的重金属污染河流。

结果与讨论

河流沉积物的基本特征

相当大的变化被发现在粘土的分布(81 48.4 g公斤−1),淤泥g(145到656公斤−1)和砂(38公斤821克−1)粒子沉积材料。相关的变异系数(CV)是57岁,59.5和41%,分别。统计数据与沉积物的理化性质及其主要元素被发表在表2。沉积物粒度分布的变化坐落在七结构材料类从肥沃的砂粉质粘土。粒度分布的高可变性表明不同的地球成因学的和人为的过程是通过在河流沉积物的发展和分布。pH值和CCE范围从7.4到8.2,31公斤251克−1分别说明alkaline-calcareous条件的优势。没有一个沉积物样品盐度条件(EC > 4 dS m展出−1与EC) dS 0.3到1.4米的范围−1。相对较低的OM被发现在所有样本从7到61 g公斤−1平均值的19 g公斤−1。这个范围的OM恰逢在地区土壤中相应的值47。除了pH值,其他沉积物属性显示35%以上的简历说明广泛的变化在研究河流沉积物的理化性质。

表2总结统计沉积物属性。
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最高浓度在SiO是主要元素之一2,不同的55.2%和37.5之间,平均44.9%的比例。这个元素在级之后2O3曹(8.9 -15.9%)、(5 - 14.3%),铁2O3(4.8 - -10%),分别以(2.4 - -17.2%),K2O (1.2 - -3.1%), Na2O (0.68 - -2.7%)3(0.01 - -4.8% g公斤−1)(表2)。考虑到研究的半干旱气候条件地区,更高水平的SiO2和较低的水平2O3可能表明,硅酸盐矿物形成的沉积物地区没有受到严重的风化过程。同样,Na2/ K2阿比大于1的多数沉积物样品,暗示一个浓缩的钾长石和相对强烈的风化Na-bearing矿物质在该地区48,49。CIA值在64.9 - 85.7%的范围平均比例为72.9%,代表一个温和的化学风化强度岩性材料(65% <中情局< 85%)36。

沉积物中重金属浓度

重金属浓度除了几例图所示。2,夏季和冬季之间没有显著差异,虽然夏季期间一个整体大的浓度明显所有河流。在夏天,沉积物中含有6.4 - -20.2%,-10% - 7.1,-22.6% - 9.1,-9.9% - 7.2,5 - 8.4%高锌、铜、Cd、铅,镍比冬天的内容。更大的重金属浓度在夏季可能是由于河流的季节性变化的水通量等充电到河边是有限的在夏天,产生更少的灵活性和更大的重金属积累在夏天。然而,矛盾的观测中存在文学50。沉积物中重金属浓度之间的积极关系和河水流深度和速度已经彻底的先前的研究中观察到51,52。除了重金属铅的年平均浓度,在研究河流(图之间存在着显著的差异。2)。年平均最大的锌、铜、Cd,和镍浓度观察在Sim,迦得,纳兹,分别和酒吧的河流。观察结果表明盆地河流周围的污染物资源的多样性。描述性统计的五重沉积物中元素浓度的Urmia湖盆河流展示在表3。沉积物中重金属的平均值是降序的倪>锌>铅>铜> Cd中变化很大程度上采样点。水平的锌、铜、镉、铅,和倪变化范围32.6 - -87.5,14.2 - -33.3,0.42 - -4.8,14.5 - -69.5,20.1 - -183.5毫克公斤1分别为冬季,35.3 - -92.5,15.6 - -35.1,0.47 - -5.1,15.5 - -73.1,23.2 - -188.3毫克公斤−1在夏天穿。获得的范围是可比较的数据在之前的研究发现在亚洲4,54,55,54。

图2
图2

的比较平均浓度的锌、铜、Cd,铅和镍元素在研究河流的沉积物在夏季和冬季。不同的字母显示显著差异在金属含量河流汇集在季节P < 0.05置信水平。ns。代表缺乏significat区别。

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表3总结统计研究重金属的沉积物在夏季和冬季。
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重金属浓度的变化,表现为简历(表24 - 77%不等3)。给定的值的简历,重金属被分为两个级别的温和(锌和铜16% < CV < 36%)和高可变性(Cd,铅和镍的简历> 36%)55。这些结果强调在中度到高度重金属可变性的河流沉积物Urmia湖盆可能与重金属的空间分布沿着河流排放单位。

沉积物影响重金属吸附特性

皮尔森相关分析的沉积物进行了识别属性,可能施加控制沉积物的重金属吸附能力(无花果。3)。大多数重金属显示强大而温和的相关性2O3(r = 0.4 - 0.8)和铁2O3(r = 0.4 - 0.7)的内容,说明铝和铁氧化物沉积物的重金属保留能力大大增加。这些相关性与先前的观察是一致的11,56,这突显出大幅增加重金属吸光度的铝和铁氧化物矿物粒子的存在。显著正相关性被发现之间的Cd和Pb (p < 0.01)浓度在一定河的沉积物物质而不重要的镍和铜之间的相关系数发现,暗示一个类比transport-accumulation机制和来源的这些金属对57。类似的观察报告Ustaoğlu和伊斯兰教58在Giresun一些河流沉积物中,土耳其,东北部和舒等。4表面沉积物的苏北沿海滩涂,中国。缺乏锌一方面和铜之间的显著相关性,Cd, Pb,倪另一方面证实了这个元素可能没有一个共同的来源和传输机制和其他金属。

图3
图3

皮尔森相关系数在选定的沉积物属性。

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沉积物污染指数

π的汇总统计、PLI, ER污染指数报告在表4。sediment-associated重金属的π值介于0.53 - -1.4之间,0.64 - -1.43,0.51 - -5.48,0.7 - -3.31,-2.63和0.32锌、铜、Cd,铅、镍在夏季和0.49 - -1.32,0.58 - -1.36,0.45 - -5.13,0.66 - -3.14,和0.28 - -2.56在冬天。这些范围的π属于清洁的(π≤1)轻微污染(1 <π≤2)类别的锌、铜、和Pb,轻微污染,中度污染(2 <π≤3)类别根据穆勒在沉积物样品的主流59。π值的方差分析显示显著差异在河流(图。4)。MAH和SIM河流PI-Zn水平表现出明显大于酒吧和纳兹河流。同样,迦得河明显最伟大PI-Cu在所有河流中,尽管π的锌和铜仍低于高危级别(π< 2)。PI-Pb没有超过几乎所有河流的低风险水平,除了显示有中等的π的纳兹河,特别是在夏季。污染指数最大的值发生关于Cd和镍金属PI-Cd和PI-Ni达到纳兹和酒吧河流的高风险水平,分别(无花果。4)。均值比较表达无显著差异在夏季和冬季期间π对于大多数河流,即使增加6.2 - -8.2%的锌、铜5.3 - -10.8%,-13.3% - 6.8的Cd, 5.4 Pb为-6.1%和2.7 -14.3%,镍在夏季和冬季期间很明显(图5),这表明季节的变化会影响沉积物中重金属的浓度。盟军在大夏天温度加速有机物的生物降解和金属版本绑定58,60。

表4π的水平和分类、PLI, Ei和ER的分析了重金属在夏季和冬季。
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图4
图4

比较平均污染指数的锌、铜、Cd,夏季和冬季之间的铅和镍研究河流的沉积物。不同字母表示差异显著富集因子在河流汇集在季节P < 0.05置信水平。*代表夏季和冬季measrements之间的显著差异,P < 0.05。水平线demosnstarte临界水平。LR是“低风险”,先生是“中型风险”,人力资源是“高风险”。ns。代表缺乏significat区别。

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图5
图5

意味着污染负荷指数的比较(PLI),潜在生态风险(ER)和急性毒性的重金属(∑TU)选择研究重金属在夏季和冬季河流的沉积物。不同的字母显示显著差异PLI,呃,∑涂在河流汇集在季节P < 0.05置信水平。水平线demosnstarte临界水平。是“清洁的”,SP是“轻微污染”,LR是“低风险”。

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方差分析显示显著差异河流PLI指数(图。5),即使没有超过的范围的值轻微污染类别(PLI < 1)。照明灯具的大小值研究了河流中坏的顺序> >纳兹迦得> MAH > SIM >沙> ZOL(无花果。5)。PLI变化从0.5到1.54,0.43到1.41,平均值0.91和0.82在夏季和冬季的沉积物,分别反映的未受污染的范围的下限(PLI < 1)轻微污染(1 < PLI < 2)(表4)。近73.5%和26.5%的夏季冬季泥沙沉积物和79.4%和20.6%显示PLI-no污染和PLI -中度污染,分别。PLI的平均值大于1为酒吧和迦得河流在夏季和冬季沉积物样品,反映出轻微污染这两条河流的沉积物nonpolluted而其它河流的沉积物。

意思是E我在重金属之间存在着显著的差异。E我值五重金属Cd降序排列后>铅>镍>铜>锌为夏季和冬季沉积物(表4)。所有金属表现出较低的环境生态风险与E我值低于40 Cd除外。E我Cd超过80的值在52%以上的总样本的季节,指示Cd在大多数沉积物样品有相当大的生态风险。我们的结果对E我cd与先前的研究在研究河流沿着巨大的城市或农业面积扩展52,61年。这可以归因于这样一个事实:所有河流中镉浓度远远超出了0.3毫克公斤的参考电平−1中天然页岩,表示强烈的人为的干预,特别是在纳兹和条河流,流沿着农田面积较大62年,63年。磷酸盐肥料应用于农田的涌入,从水中倾倒油性材料车辆和垃圾渗滤液泄漏从制造业单位沿着河流是高镉浓度的常见原因之一52,64年。

ER值在整个研究区域的范围在-189 - 24.6期间的平均值为64.4夏季和平均值的21.6 - -177.1 59在冬季(表4),建议低到中度生态风险在97.1%和2.9%的两个夏季和冬季沉积物,分别。意味着ER值明显不同的沉积物的七大河流的降序显示纳兹迦得>栏> > MAH >沙> SIM > ZOL(无花果。5)。类似于照明灯具,夏季沉积物的平均ER值高于冬季期间,从8.2到17.8%(无花果。5)。ER的模值在河流比得上相应沉积金属浓度在两个季节。

有毒的单元(TU)计算评估沉积物污染物对水生生物的影响45。你减少镍的顺序的值>镉>铅>锌>铜在夏季和冬季时期(表5),它的先前的研究52。个人的和你的价值观在重金属是少于4 88%,85年在夏季和冬季的沉积物样品,分别指示低毒性的重金属为最底栖生物样品65年。酒吧和迦得河流∑值图推导出显著大于其他河流(图。5)。为夏季和冬季样本,各重金属的贡献∑你是高度可变的,最高的贡献从倪(66.1 - -66.9%),其次是Cd (15.7 -16.2%)、Pb(8.77 -8.86%)、锌(6.73 - -6.83%),铜(3.9 -4%)。这些结果推测倪相当大的不利影响的可能性和在一个较低的程度上Cd淡水生物。倪和Cd可能相关的高贡献他们的低像素值,所建议的几个作者4,66年。类似于其他污染指标,∑你高出5 - 12%在夏季比冬季时期沉积物中收集,表明重金属的潜在的急性毒性是受季节性影响流动特性的变化。

表5的水平有毒的单位,和有毒的单位,修改风险系数的重金属在夏季和冬季。
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人体健康风险评估

Non-carcinogenic重金属风险

健康风险的锌、铜、Cd、铅、Cd诱导non-carcinogenic疾病通过摄入、吸入和皮肤接触计算(表分别为儿童和成人6)。摄入途径的总部值最大值的范围0.0001 - -0.267所有金属和两个年龄组,其次是总部der(范围2.18 e−08)和总部异烟肼(范围4.35 e−05 - 0.167)。这个结果意味着non-carcinogenic风险引起的疾病的摄入重金属从河的沉积物的地区更比通过皮肤接触和吸入有害。这些观察结果类似于Proshad所做的研究的结果等。52和Şimşek et al。2。金属的总部排名证明了Pb的降序排列>镍> Cd >铜>锌三暴露途径和年龄和季节。按照先前的研究8,58,观察到的趋势表明更大的作用的Pb non-carcinogenic风险的发生率比其他金属。

表6的最小、最大和平均价值的总部,嗨,CR、重金属的细胞摄入,吸入和皮肤接触的沉积物。
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对于儿童和成人,HI值之后的排名顺序Pb >镍> Cd >铜>锌在夏季和winter-similar总部的顺序观察值(表6)。研究结果证实,铅和锌的最大和最小贡献non-carcinogenic健康风险,分别。然而,所有重金属的HI值以及这对儿童和成人< 1,说明无显著non-carcinogenic风险分析沉积物。沉积物样品,孩子似乎non-carcinogenic潜力明显高于健康风险,总部(通过摄入、吸入和皮肤接触),嗨(4.8 - 10.5),这与成人相比(10.2 - 10.3)。儿童的高敏感性的健康影响重金属是由于他们行为characteristics-e.g。,更多的户外活动和口头和手指练习67年。重金属会引起各种健康问题例如,儿童骨骼损伤,心血管疾病、呼吸系统和生产力68年。为夏季和冬季沉积物,这的平均值的七大河流是降序栏>纳兹迦得> >沙> MAH > SIM > ZOL和酒吧>纳兹迦得> > MAH > SIM >沙> ZOL为儿童和成年人,分别(无花果。6)。THI计算基于夏季高于冬季沉积物,从3 - 28%和6.6 - 10.4%的儿童和成年人,分别。

图6
图6

平均总风险指数的比较选择重金属夏季和冬季之间的儿童和成人在研究河流沉积物。不同字母表示显著差异在总风险指数河流汇集在季节P < 0.05置信水平。

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致癌重金属风险

致癌风险潜在的Cd和Pb (CR)计算为儿童和成人通过摄入(CR荷兰国际集团(ing)),吸入(CR异烟肼),和皮肤接触(CRder沉积物(表)6)。对儿童和成人和在两个季节,不同暴露途径的CR CR的顺序荷兰国际集团(ing)>铬der>铬异烟肼,一个类似的排名的non-carcinogenic风险(总部和你好)。在夏天,TCR Cd和Pb (∑CR)值在儿童和成人范围从1.4 e−05至1.53 e−−04和1.26 e 06至1.36 e为Cd和从2.64 e−−06 06 1.24 e−05年和2.33 e−−07年到1.1 e 06 Pb,分别。关于冬天,相应的TCR-Cd范围1.26 e−05至1.43 e为儿童和1.21 e−−04 06至1.27 e−05年成人而TCR-Pb范围从2.43 e−06 1.16 e为儿童和2.18 e−−05年07为成人1.05 e−06。这些结果表明,儿童和成人几乎是在可承受的风险(1×10−61×10−4)的致癌危害人类健康。TCR的平均值(Cd + Pb)的响了4.56 e−05年冬天5.03 e−−06年夏天05年和4.05 e 4.46 e−06为儿童和成人,分别。比较这些数据意味着风险的识别(Cd + Pb)发起的癌症儿童(5例癌症每00000居民)是在成人的11.2到11.3倍(4 - 5每1000000居民)。这种区别也可能解释孩子的行为模式,鼓励他们的皮肤特别的倾向零星活动67年。

对于儿童和成人,平均值的TCR七河流的沉积物降序排列,纳兹迦得>栏> >沙> SIM > MAH > ZOL和纳兹> SIM > MAH >沙> ZOL >栏>迦得Cd和Pb(图。7)。这些结果反映了实质性变化的空间分布识别以及河流沉积物中重金属浓度的区域类似于其他的研究在文献中61年,67年,69年。此外,TCR的平均值显著高于批量的沉积物样品在夏季比冬季(无花果。7)。差异可能是由于慢流量在夏季导致重金属沉淀以及从农田在夏季加强输入61年。因此,沉积物造成更高的健康风险在干燥的季节,夏季比雨季、冬季。

图7
图7

的比较平均总致癌风险(TCR)的Cd和Pb和儿童和成人在研究河流的沉积物。不同字母表示差异显著富集因子在河流汇集在季节P < 0.05置信水平。ns。代表缺乏significat区别。

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多变量分析

主成分分析对河的沉积物的重金属浓度和相关生态和健康风险指数提供了在无花果。8。第一和第二个人电脑数据集的累计解释81.35%的变异。PC1系数大,THI(儿童和成人),TCR-Cd(儿童和成人),Cd, TCR-Pb(儿童和成人)、铅、PLI而PC2倪系数大、涂、铜、和照明灯具。Pb和Cd表现出高可变性(简历> 36)和显著的正相关(r = 0.75, p < 0.01),表明Cd和Pb最有可能发起从同一来源(例如,城市污水排放,从农田径流或从垃圾渗滤液倾销)。Cd和Pb被认为是两个主要的金属工业和城市起源(例如,残留物从工业活动,交通排放和燃料燃烧)和农业农药(如化肥和杀虫剂)4,52,69年,70年。更大的系数的变量在每个电脑表示变量之间的共线性。重金属之间的共线性可能表明机械刺激的某些重金属之间的关系同现。锌并没有显示出与其他变量共线性,主要是解释生物(表7),这表明锌可能是结石主要发起从起源自然风化Zn-bearing矿物或岩石等其他研究中发现的14,71年,72年,73年。据报道,在其他的研究中,锌与基本的矿物质,特别是页岩,在研究地区主要的化合物11。关于河流、酒吧和迦得走强迹象表明镍和铜金属的污染和急性毒性表现出更大的潜力,∑涂。急性毒性的最低风险相关SIM, ZOL,沙河流。在所有的河流,纳兹和Pb和Pb-associated指数表现出最大的协会。加载的结果的情节PCA和层次聚类分析(CA)(图8执行),确认主成分分析数据,显示了五个重金属被分为三组:Cd-Pb, Cu-Ni和锌。CA的结果与主成分分析结果一致。总的来说,在研究过程中收集的数据几乎都是代表和信息关于重金属污染和风险健康的河流沉积物的Urmia湖盆。

图8
图8

Biplot说明了PCA分析(一个)和系统树图说明了分层聚类分析(b沉积物中重金属的研究河流。浓度数据点周围椭圆代表95%置信带。

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表7主成分分析研究重金属的沉积物。
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结论

我们研究了分布、源解析、污染状态,生态影响,和人类健康风险的锌、铜、Cd, Pb,和倪Urmia湖流域的河流沉积物,西北的伊朗。的平均浓度五7河流和沉积物中重金属分析在夏季和冬季是如下:倪>锌>铅>铜> Cd与不同的空间和时间分布沿河流。多元统计方法研究表明,沉积物的影响下人为特别是通过Cd和铅。大约73.5%的夏季沉积物和79.4%的冬季泥沙显示“没有污染”(PLI < 1)。基于ER指数,97.1%的夏季和冬季沉积物都是排在“低生态风险”和Cd是主要的重金属对生态负责威胁之后,铅、镍、铜和锌。嗨和CR为儿童和成人接触重金属了公认的标准水平(嗨< 1,1×10−6< CR < 1×10−4),标志着没有non-carcinogenic和致癌风险的研究地区的金属。π的值、PLI,呃,总部,嗨,和CR的沉积物在夏季比冬季较高,这意味着这项研究沉积物受到更高强度的重金属加载在夏季。这项研究带来洞察源、传播的潜力,和人类健康风险的重金属引进各种资源Urmia湖流域河流生态系统。这些信息将对促进提高认识引入重金属通过食物链传播加剧通过河流量。连续water-sediment-aquatic生物群中重金属监测系统在Urmia湖盆是至关重要的对于维护人类,动物和环境健康。