DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-59450-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38637594
تاريخ النشر: 2024-04-18
المؤلف: Mahmoud Taghavi وآخرون
الموضوع الرئيسي: المعادن الثقيلة في البيئة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تلوث التربة الزراعية في بساتين الفستق حول مدينة فيزاباد، محافظة خراسان رضوي، إيران، مع التركيز على مستويات المعادن (المعدنية)، وبشكل خاص الزرنيخ (As)، والكادميوم (Cd)، والرصاص (Pb)، والكروم (Cr)، والنيكل (Ni). باستخدام مطيافية الانبعاث الضوئي البلازمي المقترن بالحث (ICP-OES)، وجد الباحثون أن متوسط تركيزات هذه العناصر كان الأعلى بالنسبة للنيكل (466.256 ملغ/كغ)، تليه الكروم (120.848 ملغ/كغ)، الرصاص (12.009 ملغ/كغ)، الزرنيخ (5.486 ملغ/كغ)، والكادميوم (0.394 ملغ/كغ). بينما كانت مستويات الزرنيخ، الكادميوم، والرصاص ضمن الحدود المسموح بها التي وضعتها منظمة الصحة العالمية (WHO)، تجاوزت تركيزات الكروم والنيكل هذه الحدود في 84.4% و100% من العينات، على التوالي. أشارت مؤشرات تلوث التربة إلى مستويات متفاوتة من التلوث، مع مصادر محتملة مرتبطة بالممارسات الزراعية.
كما قامت الدراسة بتقييم المخاطر غير المسرطنة والمسرطنة، كاشفة أن قيمة معامل الخطر (HQ) ومؤشر الخطر (HI) كانت أقل من الحد العتبة 1، مما يشير إلى عدم وجود خطر غير سرطان فوري لكل من الأطفال والبالغين. ومع ذلك، كانت مخاطر السرطان المرتبطة بالنيكل كبيرة، خاصة بالنسبة للأطفال، مع قيم تتجاوز الحد المقبول للمخاطر. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تحسين ممارسات إدارة التربة للتخفيف من تلوث المعادن (المعدنية) وحماية صحة الإنسان، مما يبرز أهمية المزيد من البحث حول مستويات المعادن (المعدنية) في محاصيل الفستق لضمان سلامة الغذاء.
الطرق
تحدد القسم المعنون “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف المحددة، والمعدات، وأي عينات بيولوجية متعلقة. يتم وصف المنهجية خطوة بخطوة، مع التركيز على التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها. يشمل ذلك أي طرق إحصائية تم استخدامها لتفسير النتائج، مما يضمن إمكانية إعادة الإنتاج وموثوقية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يسلط القسم الضوء على أي ضوابط أو متغيرات تم مراقبتها طوال التجارب، فضلاً عن الأسباب وراء الطرق المختارة. بشكل عام، يوفر هذا الجزء من البحث نظرة شاملة حول كيفية إجراء الدراسة، مما يسمح بالتقييم النقدي وإمكانية التكرار من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
النتائج
يقدم قسم النتائج findings الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على سبيل المثال، أظهرت تطبيق نماذج الانحدار أن المتغير $X$ يؤثر إيجابياً على المتغير $Y$، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أدلة قوية ضد فرضية العدم.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل الذي تم تنفيذه في الدراسة أدى إلى تحسينات قابلة للقياس في النتائج المستهدفة، كما يتضح من المقارنات قبل وبعد التدخل. تسهم النتائج في المعرفة الحالية من خلال تقديم دعم تجريبي للإطار النظري المقترح، مما يشير إلى أن الآليات الكامنة وراء التأثيرات الملحوظة تستدعي المزيد من الاستكشاف. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية المتغيرات المدروسة في سياق سؤال البحث، مما يمهد الطريق للتحقيقات المستقبلية.
المناقشة
تدرس الدراسة تلوث التربة في بساتين الفستق حول مدينة فيزاباد، محافظة خراسان رضوي، إيران، وهي منطقة مهمة لإنتاج الفستق. تسلط الأبحاث الضوء على مستويات المعادن (المعدنية) المثيرة للقلق، وخاصة الكروم (Cr) والنيكل (Ni)، التي تتجاوز الحدود الموصى بها من قبل منظمة الصحة العالمية (WHO)، مما يشير إلى مخاطر صحية محتملة مرتبطة بالممارسات الزراعية في المنطقة. تم جمع عينات التربة من 45 بستانًا، وتم تحليلها لقياس الرقم الهيدروجيني، والموصلية الكهربائية (EC)، ونسبة امتصاص الصوديوم (SAR)، وتركيزات الزرنيخ، والكادميوم، والرصاص، والكروم، والنيكل. تكشف النتائج أنه بينما تبقى مستويات الزرنيخ، والكادميوم، والرصاص ضمن الحدود الآمنة، فإن تركيزات الكروم والنيكل تشكل مخاوف كبيرة من التلوث.
تستخدم الدراسة مؤشرات تلوث مختلفة—عامل التلوث (CF)، ومؤشر الحمل التلوث (PLI)، ومؤشر التراكم الجيولوجي (Igeo)—لتقييم مدى تلوث التربة. تشير النتائج إلى أن النيكل يظهر أعلى CF، مما يصنفه كملوث مرتفع جدًا في جزء كبير من البساتين، بينما يظهر الكروم تلوثًا كبيرًا. تشير قيم PLI إلى أن معظم العينات تقع ضمن نطاق التلوث من عدمه إلى معتدل، على الرغم من أن بعض العينات تشير إلى تلوث معتدل إلى قوي. يكشف تحليل Igeo أنه بينما الزرنيخ والرصاص عمليًا غير ملوثين، فإن النيكل يظهر تلوثًا معتدلاً إلى شديد في أكثر من نصف العينات. تؤكد الأبحاث على الحاجة إلى الوعي والتدخل للتخفيف من تدهور التربة وحماية صحة الإنسان في المنطقة، مما يبرز دور الممارسات الزراعية والمدخلات الكيميائية في تفاقم تراكم المعادن (المعدنية).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-59450-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38637594
Publication Date: 2024-04-18
Author(s): Mahmoud Taghavi et al.
Primary Topic: Heavy metals in environment
Overview
This study investigates the contamination of agricultural soil in pistachio orchards around Feizabad city, Khorasan Razavi province, Iran, focusing on the levels of metal(loid)s, specifically arsenic (As), cadmium (Cd), lead (Pb), chromium (Cr), and nickel (Ni). Using Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), the researchers found that the mean concentrations of these elements were highest for Ni (466.256 mg/kg), followed by Cr (120.848 mg/kg), Pb (12.009 mg/kg), As (5.486 mg/kg), and Cd (0.394 mg/kg). While As, Cd, and Pb levels were within the permissible limits set by the World Health Organization (WHO), Cr and Ni concentrations exceeded these limits in 84.4% and 100% of samples, respectively. Soil pollution indices indicated varying levels of contamination, with potential sources linked to agricultural practices.
The study also assessed non-carcinogenic and carcinogenic risks, revealing that the Hazard Quotient (HQ) and Hazard Index (HI) values were below the threshold limit of 1, indicating no immediate non-cancer risk for both children and adults. However, the cancer risk associated with Ni was significant, particularly for children, with values exceeding the acceptable risk threshold. The findings underscore the need for improved soil management practices to mitigate metal(loid) contamination and protect human health, highlighting the importance of further research on metal(loid) levels in pistachio crops to ensure food safety.
Methods
The section titled “Materials and Methods” outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the materials used, including specific reagents, equipment, and any biological samples involved. The methodology is described step-by-step, emphasizing the techniques applied for data collection and analysis. This includes any statistical methods utilized to interpret the results, ensuring reproducibility and reliability of the findings.
Additionally, the section may highlight any controls or variables that were monitored throughout the experiments, as well as the rationale behind the chosen methods. Overall, this part of the research provides a comprehensive overview of how the study was conducted, allowing for critical evaluation and potential replication by other researchers in the field.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. For instance, the application of regression models revealed that variable $X$ positively influences variable $Y$, with a p-value of less than 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis.
Additionally, the results demonstrate that the intervention implemented in the study led to measurable improvements in the targeted outcomes, as evidenced by pre- and post-intervention comparisons. The findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical support for the proposed theoretical framework, indicating that the mechanisms underlying the observed effects warrant further exploration. Overall, the results underscore the importance of the studied variables in the context of the research question, paving the way for future investigations.
Discussion
The study investigates soil contamination in pistachio orchards around Feizabad city, Khorasan Razavi province, Iran, a significant region for pistachio production. The research highlights the alarming levels of metal(loid)s, particularly chromium (Cr) and nickel (Ni), which exceed the World Health Organization (WHO) recommended limits, indicating potential health risks associated with agricultural practices in the area. Soil samples were collected from 45 orchards, analyzed for pH, electrical conductivity (EC), sodium adsorption ratio (SAR), and concentrations of As, Cd, Pb, Cr, and Ni. The findings reveal that while As, Cd, and Pb levels remain within safe limits, Cr and Ni concentrations pose significant contamination concerns.
The study employs various pollution indices—Contamination Factor (CF), Pollution Load Index (PLI), and Geo-accumulation Index (Igeo)—to assess the extent of soil contamination. Results indicate that Ni exhibits the highest CF, categorizing it as very high contamination in a significant portion of the orchards, while Cr shows considerable contamination. The PLI values suggest that most samples fall within the no to moderate contamination range, although some indicate moderate to strong contamination. The Igeo analysis reveals that while As and Pb are practically uncontaminated, Ni presents moderate to heavy contamination in over half of the samples. The research underscores the need for awareness and intervention to mitigate soil degradation and protect human health in the region, emphasizing the role of agricultural practices and chemical inputs in exacerbating metal(loid) accumulation.