Remote Sensing and GIS Applications in Environmental Sciences

Spatial assessment of environmental pollution of heavy metals in surface dust according to the type of urban land use; a case study of the northwestern region of Tabriz metropolis

Document Type : Original Article

Authors

1 University of Tabriz

2 university of Tabriz

10.22034/rsgi.2024.57801.1055

Abstract

Dust at different levels in the city can be a good indicator of the presence of these heavy metals in the city, therefore the main goal of the present study is the spatial analysis of heavy metal contamination of surface dust in the northwestern area of Tabriz city. For analyzing, Moran's index, hot spot analysis and ANOVA test were used in Arc Gis10.8 and Spss20 software. The studied heavy metals included; lead, chromium, manganese, zinc, copper and iron. For this purpose, samples were taken from 12 stations in the area. After the initial preparation, the concentration of heavy metals in the samples was obtained using an atomic absorption spectrometer. Based on the findings of the Moran index, the research showed that the spatial distribution of heavy metal pollution follows a cluster pattern, . Moran's index analysis shows the highest z score of 204.24 and 140.12 respectively for zinc and copper metal, which shows the intense spatial concentration of these two polluting elements in the studied area.The results of the ANOVA test also showed that the level of heavy metal pollution changes with the type of use. In fact, it can be said that the spatial distribution of heavy metal pollution differs according to the type of urban use. The most observed pollutions were in commercial-service, administrative and law enforcement uses.

Keywords

Main Subjects

به عناصری که چگالی آنها بیش از 4 یا 5 گرم بر سانتیمتر مکعب ‌باشد، فلزات سنگین گفته می شود. عمده منشاء این آلودگی در محیط، ناشی از مصرف سوختهای فسیلی، تخلیه پساپ های صنعتی است. گرد و غبار سطوح مختلف در شهر می تواند شاخص مناسبی از حضور این فلزات سنگین در سطح شهر باشد از اینرو هدف اصلی پژوهش حاضر تحلیل فضایی آلودگی فلزات سنگین گرد و غبار سطح در محدوده شمالغرب شهر تبریز است. برای تحلیل توزیع فضایی آلودگی فلزات سنگین و ارتباط آن با نوع کاربری های شهری از شاخص موران ، تحلیل تکه های داغ و آزمون آنوا در نرم افزار های(Arc Gis10.8 )و(Spss20) استفاده شد. فلزات سنگین مورد مطالعه شامل، سرب ، کروم ، منگنز، روی ، مس  و آهن بودند. بدین منظور از 12 ایستگاه در سطح محدوده نمونه برداری شد. پس از آماده سازی اولیه با استفاده از طیف سنج جذب اتمی غلظت فلزات سنگین در نمونه ها بدست آمد. بر اساس یافته های شاخص موران پژوهش نشان داد که توزیع فضایی آلودگی های فلزات سنگین از الگوی خوشه ای تبعیت می کند. در تحلیل شاخص موران بالاترین نمره z بدست آمده به ترتیب برابر با 24/204 و 12/140 برای فلز روی و مس می باشد که تمرکز فضایی شدید این دو عنصر آلاینده را در فضای محدوده مورد مطالعه نشان می دهد. یافته های مربوط به آزمون آنوا نیز نشان داد که میزان آلودگی فلزات سنگین با نوع کاربری تغییر می کند. در واقع می توان گفت توزیع فضایی آلودگی های فلزات سنگین در ارتباط با نوع کاربری شهری فرق دارند و بیشترین آلودگی های مشاهده شده در کاربری های تجاری- خدماتی ، اداری و انتظامی بودند.

Aguilera, A. Bautista, F. Gutierrez-ruiz.M. Ceniceroz-gomez.A. 2021. Heavy metal pollution of street dust in the largest city of mexico sources and health risk assessment. Environ Monit assess (2021) :193
Cheng, Z., Chen, L., Li, H., Lin, J., Yang, Z., Yang, Y., et al. (2018). Characteristics and health risk assessment of heavy metals exposure via household dust from urban area in Chengdu, China. Science of the Total Environment, 619–620, 621–629.
Jafari, F. and Khademi, H. (2014) Temporal and spatial distribution of heavy metals in the dust of urban area of ​​Kerman. Environmental Science, Volume 40, Number 2, pp. 361-373(In Persian)
Kamani, H., Hosseini, M., Safari, G.H. Jafari, J. (2018) Investigating the concentration of heavy metals in the surface soil of Zahedan city. Ardabil health and health magazine, pp. 182-190. (In Persian)
 Kanavati, N. and Nazarpour, A. (2017) Investigating the environmental pollution of heavy metals in the street dust of Ahvaz using geographic information system (GIS). Environmental Science, Volume 44, Number 3.pp. 393-410(In Persian)
Naderizadeh, Z. Ayubi, Sh. and Khademi, H. (2015) Evaluation of the concentration and degree of heavy metal pollution in the atmospheric dust of urban and industrial areas of Bushehr province. Natural environment. Natural resources of Iran, volume 69, number 2, pp. 531-548. (In Persian)
Nazarpour, A. Ghanavati, N & Michael J Watts. (2018). Spatial distribution and human health risk assessment of mercury in street dust resulting from various land-use in Ahvaz, Iran. Environmental geochemistry and health 40 (2), 693-704. (In Persian)
Nurpour, A. and Sadri Jahanshahi, A., (2013). Measuring and assessing the risk of heavy metal pollution in the air of Tehran (case study of Elkhebal Street). Environmental Science, Volume 39, Number 4, pp. 181-192. (In Persian)
Sezgin, N., Ozcan, HK., Demir, G., Nemilogl, S. 2003. Determination of heavy metal concentrations in street dusts in Istanbul E-5 highway. Environment international.2004; 29(7): 979-85.
Remote Sensing and GIS Applications in Environmental Sciences
Volume 3, Issue 7 - Serial Number 6
July 2023
Pages 119-98
  • Receive Date: 31 July 2022
  • Revise Date: 10 October 2023
  • Accept Date: 12 November 2023