an investigation on soil lead pollution due to vehicle traffic in ghamishlu refuge

[ ' l e a d a s n o n ' , ' e s s e n t i a l m e t a l ' , ' i s k n o w n t h e s o u r c e o f t o x i c i t y a n d i m p a c t s o n t h e e n v i r o n m e n t a n d h u m a n s . t h e g o a l o f r e c e n t p a p e r i s t o d e t e r m i n e t h e p b c o n c e n t r a t i o n o f r o a d a n d r o a d m a r g i n d u s t o f g h a m i s h l u w i l d l i f e r e f u g e i n i s f a h a n p r o v i n c e w i t h a n a r e a a b o u t 1 2 0 ' , ' 0 0 0 h e c t a r e s s u r r o u n d e d b y f o u r m a i n r o a d s . t r a f f i c l o a d i n t h e s o u t h e r n f r e e w a y h a v e b e e n r e p o r t e d a s a b o u t 3 6 0 0 ' , ' 1 9 0 0 0 c a r s / d a y . 1 2 r o a d d u s t a n d 7 2 s o i l s a m p l e s ( 0 ' , ' 5 c m i n d e p t h ) w e r e c o l l e c t e d f r o m t r a n s e c t s o f t h e r o a d i n d i s t a n c e s o f 3 ' , ' 2 0 a n d 5 0 m . t h e s a m p l e l e a d w a s e x t r a c t e d a c c o r d i n g t o i s o 1 1 4 6 6 i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d p r o c e d u r e a n d a n a l y z e d w i t h f l a m e a a s . p b c o n c e n t r a t i o n s o f r o a d d u s t w e r e m e a s u r e d i n r a n g e o f 8 0 0 . 1 7 ± 1 0 9 . 2 8 a n d 5 8 2 . 2 8 ± 7 1 . 2 8 m g / k g f o r a r e a w i t h h e a v y a n d l o w t r a f f i c l o a d ' , ' r e s p e c t i v e l y . i n a d d i t i o n ' , ' t h e r e s u l t o f a n o v a s h o w s t h e r e i s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n p b c o n c e n t r a t i o n o f a r e a w i t h h i g h a n d l o w t r a f f i c l o a d s ( p = 0 . 0 0 5 ) . t h e r a t e o f m e a n p b c o n c e n t r a t i o n s o f t h e h i g h t o l o w t r a f f i c l o a d s w a s c a l c u l a t e d a b o u t 1 . 3 7 ' , ' 1 . 9 7 ' , ' 1 . 4 2 a n d 1 . 4 0 f o r d i s t a n c e o f 3 ' , ' 2 0 a n d 5 0 m f r o m t h e r o a d ' , ' r e s p e c t i v e l y . t h e r e s u l t s s h o w s v e h i c l e t r a n s i t i s t h e m a i n s o u r c e o f r o a d p b p o l l u t i o n i n t h e r o a d a n d i t s m a r g i n s . t h e r e s u l t s i n d i c a t e p b c o n c e n t r a t i o n d e c r e a s e s s i g n i f i c a n t l y w i t h i n c r e a s i n g d i s t a n c e f r o m r o a d c e n t e r . t h e r e s u l t s s h o w s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n r o a d d u s t a n d 2 0 m d i s t a n c e f r o m r o a d m a r g i n a n d l e a d c o n c e n t r a t i o n d o e s n & a p o s ; t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y f a r a w a y 2 0 m f r o m r o a d c e n t e r . t w o i n d i c e s e n t i t l e d i n d e x o f g e o ' , ' a c c u m u l a t i o n a n d p o l l u t i o n i n d e x w e r e a p p l i e d f o r c l a s s i f y i n g p o l l u t i o n i n r e c e n t s t u d y . t h e r e s u l t o f l e a d r o a d d u s t i n d i c e s d e t e c t s h i g h i n t e n s i t y p o l l u t i o n ' , ' a n d t h e s o i l i n t h r e e m e t e r d i s t a n c e o f r o a d m a r g i n h a s n o n t o m o d e r a t e p o l l u t i o n . i p o l l d e t e c t s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e c o m p a r e d w i t h i g e o i n m a r g i n s ( p = 0 . 0 0 ) . m o r e t h a n 2 2 . 4 % o f s t u d i e d p o i n t s h a v e h i g h a n t h r o p o g e n i c p o l l u t i o n v a l u e s ( a t a b o u t 7 5 t o 1 0 0 % o f t o t a l c o n c e n t r a t i o n ) . x a 0 x a 0 x a 0 i n t r o d u c t i o n f u e l c o m b u s t i o n i s t h e m a j o r s o u r c e o f e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n . m o t o r v e h i c l e s r e l e a s e t r a c e e l e m e n t s a n d h e a v y m e t a l s i n u r b a n a r e a s . l e a d a s s o l i d p a r t i c l e s e x i t s f r o m e x h a u s t a n d o t h e r p a r t s o f t h e v e h i c l e s a n d s e t t l e s o n t h e r o a d a n d m a r g i n s . l e a d i s a n u n e s s e n t i a l m e t a l w h i c h h a s t h e m o s t d a m a g i n g e f f e c t s s u c h a s r e n a l a n d l i v e r d i s o r d e r s ' , ' a n e m i a ' , ' m e n a n d w o m e n i n f e r t i l i t y ' , ' d i m i n i s h e d l e a r n i n g a b i l i t i e s ' , ' h y p e r a c t i v i t y a n d a g g r e s s i v e b e h a v i o r o f c h i l d r e n . x a 0 g o a l o f t h e p r e s e n t p a p e r i s t o d e t e r m i n e t h e p b c o n c e n t r a t i o n o f r o a d a n d r o a d m a r g i n o f g h a m i s h l u r e f u g e i n i s f a h a n p r o v i n c e . m a t e r i a l s a n d m e t h o d s s t u d y a r e a g h a m i s h l u w i l d l i f e r e f u g e i s l o c a t e d i n 4 5 k m f a r f r o m e a s t e r n n o r t h o f i s f a h a n . . g h a m i s h l u w i t h a n a r e a o f a b o u t 1 2 0 ' , ' 0 0 0 h a s u r r o u n d e d w i t h f o u r m a i n r o a d s i n c l u d i n g i s f a h a n ' , ' t e h r a n h i g h w a y i n t h e e a s t ' , ' n a j a f a b a d – t i r a n i n t h e s o u t h ' , ' d e h a g h ' , ' a l a v i j e h i n t h e w e s t a n d a l a v i j e h i n d u s t r i a l p a r k i n t h e n o r t h o f g h a m i s h l u r e f u g e . x a 0 f i g . 1 . l o c a t i o n o f g h a m i s h l u w i l d l i f e r e f u g e r e s e a r c h m e t h o d s o i l s a m p l e s w e r e t a k e n f r o m 1 2 l i n e a r c r o s s s e c t i o n s w i t h t h r e e p o i n t s a m p l e s p e r p e n d i c u l a r t o t h e r o a d . 1 2 r o a d d u s t a n d 7 2 s o i l s a m p l e s ( 0 ' , ' 5 c m i n d e p t h ) w e r e c o l l e c t e d f r o m c r o s s s e c t i o n s ' , ' p e r p e n d i c u l a r t o t h e r o a d i n d i s t a n c e o f 3 ' , ' 2 0 a n d 5 0 m . t h e s a m p l e s w e r e p r e p a r e d t o b e a n a l y z e d b y i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d i s o 1 1 4 6 6 . a t f i r s t ' , ' a p p r o x i m a t e l y 3 g o f s i e v e d a n d o v e n ' , ' d r i e d s o i l s a m p l e w a s w e i g h t e d a n d w a s a d d e d t o t h e n e a r e s t 0 . 0 0 1 g o f t h e s u b s a m p l e i n t o t h e 2 5 0 m l r e a c t i o n v e s s e l m o i s t e n e d w i t h a b o u t 0 . 5 m l t o 1 . 0 m l o f w a t e r a n d 2 1 m l o f h y d r o c h l o r i c a c i d f o l l o w e d b y 7 m l o f n i t r i c a c i d d r o p b y d r o p w h i l e m i x i n g ' , ' i f n e c e s s a r y ' , ' t o r e d u c e f o a m i n g . t h e a b s o r p t i o n v e s s e l a n d c o n d e n s e r w e r e c o n n e c t e d t o t h e r e a c t i o n v e s s e l a l l o w e d t o s t a n d f o r 1 6 h a t r o o m t e m p e r a t u r e t o a l l o w f o r s l o w o x i d a t i o n o f t h e o r g a n i c m a t t e r i n t h e s o i l . l e a d c o n c e n t r a t i o n w a s m e a s u r e d w i t h a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t r y ' , ' m o d e l a n a l y t i c j e n a ' , ' 3 5 0 . d a t a w a s a n a l y z e d w i t h s p s s 1 6 . l e a d c o n c e n t r a t i o n o f r o a d a n d m a r g i n w i t h l o w a n d h e a v y t r a f f i c w e r e c o m p a r e d w i t h a n o v a m e t h o d . g e o ' , ' a c c u m u l a t i o n i n d e x ( i g e o ) a n d p o l l u t i o n i n d e x ( i p o l l ) w e r e c a l c u l a t e d ( e q u a t i o n 1 a n d 2 ) t o s h o w t h e p o l l u t i o n i n t e n s i t y ( m u l l e r ' , ' 1 9 7 9 ) . x a 0 ( 1 ) x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 ( 2 ) x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 w h e r e ' , ' i g e o i s g e o a c c u m u l a t i o n i n d e x ' , ' c n i s m e a s u r e d l e a d c o n c e n t r a t i o n ( m g / k g ) ' , ' b n i s b a c k g r o u n d l e a d c o n c e n t r a t i o n d u e t o g e o g e n e s i s . r e s u l t s ' , ' c o m p a r i s o n o f p b c o n c e n t r a t i o n b e t w e e n h e a v y a n d l o w t r a f f i c f l o w p b c o n c e n t r a t i o n w a s m e a s u r e d i n r a n g e o f 8 0 0 . 1 7 ± 1 0 9 . 2 8 a n d 5 8 2 . 2 8 ± 7 1 . 2 8 m g / k g f o r h e a v y a n d l o w t r a f f i c f l o w ' , ' r e s p e c t i v e l y . t h e r e s u l t o f a n o v a s h o w s t h e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n p b c o n c e n t r a t i o n o f t h e r o a d w i t h h e a v y a n d l o w t r a f f i c f l o w ( p = 0 . 0 0 5 ) . m e a n p b c o n c e n t r a t i o n i s h i g h i n p o i n t s a m p l e s n o 1 ' , 2 , 7 , 8 , 9 , 1 0 , ' 1 1 a n d 1 2 i n h e a v y t r a f f i c f l o w o f i s f a h a n ' , ' t e h r a n h i g h w a y a n d t i r a n ' , ' n a j a f a b a d a n d l o w i n p o i n t s a m p l e s o f 3 ' , 4 , ' 5 a n d 6 w h i c h w e r e s a m p l e d i n l o w d e n s i t y t r a f f i c r o a d s ( f i g . 1 ) . g e n e r a l l y ' , ' p b c o n c e n t r a t i o n i n d u s t a n d m a r g i n o f h e a v y t r a f f i c r o a d s i s h i g h e r t h a n t h a t o f l o w e r d e n s i t y o n e s . ' , ' c o m p a r i s o n b e t w e e n r o a d d u s t a n d m a r g i n a l s o i l c o m p a r i n g p b c o n c e n t r a t i o n o f d u s t a n d m a r g i n a l s o i l d e t e c t s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b y a p p l y i n g k r u s k a l ' , ' w a l l i s a n a l y s i s m e t h o d ( p = 0 . 0 2 9 ) . t a b l e 1 s h o w s d e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s o f p b c o n c e n t r a t i o n o f t h e r o a d d u s t a n d s o i l o f r o a d m a r g i n . t h e r e i s n & a p o s ; t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n o n ' , ' s i t e a n d o f f ' , ' s i t e o f m a r g i n a l s o i l ( 3 ' , 2 9 , ' a n d 5 0 m ) o f g h a m i s h l u w i l d l i f e r e f u g e . t h e r e s u l t s h o w s t h a t p b c o n c e n t r a t i o n d e c r e a s e s s i g n i f i c a n t l y w i t h i n c r e a s e o f d i s t a n c e f r o m r o a d c e n t e r t o m a r g i n s a m p l i n g p o i n t s . t a b l e 1 . c o m p a r i s o n o f t h e p b c o n c e n t r a t i o n r a n g e o f s a m p l e s p b c o n c e n t r a t i o n ( m g / k g ) n o o f s a m p l e s a m p l e x a 0 5 1 9 . 2 8 9 0 8 . 5 8 x a 0 7 2 0 . 2 1 ± 1 3 9 . 5 9 a † 1 2 d u s t ( t o t a l ) x a 0 5 9 . 2 6 3 2 6 . 0 0 x a 0 1 0 9 . 2 8 ± 6 8 . 1 4 b 2 3 3 m r o a d m a r g i n x a 0 4 7 . 5 3 2 8 4 . 5 7 8 4 . 3 7 ± 4 9 . 6 7 c 2 4 2 0 m r o a d m a r g i n x a 0 4 7 . 6 0 3 1 4 . 8 7 8 2 . 7 5 ± 5 3 . 5 4 c 2 4 5 0 m r o a d m a r g i n x a 0 † t h e s a m e l e t t e r m e a n s n o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e . x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 x a 0 i n d e x o f g e o ' , ' a c c u m u l a t i o n t h e l e a s t m e a s u r e d p b c o n c e n t r a t i o n ( 4 7 . 5 3 m g / k g ) w a s c o n s i d e r e d a s t h e b a c k g r o u n d l e a d c o n c e n t r a t i o n d u e t o g e o g e n e s i s . a n a l y z i n g t h e i n d e x i n d i c a t e s t h a t r o a d d u s t i s c l a s s i f i e d a s h i g h l y p o l l u t e d a n d 3 ' , ' m e t e r m a r g i n a l s o i l i s c l a s s i f i e d a s n o t p o l l u t e d t o s e m i p o l l u t e d ( f i g u r e 2 ) . o f c o u r s e ' , ' w i t h i n c r e a s e d i s t a n c e f r o m t h e r o a d ' , ' i g e o d e c r e a s e s s i g n i f i c a n t l y . x a 0 f i g 2 . i g e o a n d i p o l l r a n g e i n r o a d d u s t a n d m a r g i n x a 0 a c c o r d i n g t o f i g . 2 ' , ' a n t h r o p o g e n i c p o l l u t i o n i s c l a s s i f i e d a t l e a s t o n e c l a s s h i g h e r t h a n g e o g e n e s i s p o l l u t i o n . 3 ' , ' m e t e r ' , 2 0 , ' m a n d 5 0 ' , ' m m a r g i n a l s o i l s a r e c l a s s i f i e d a s m o d e r a t ' , ' n o t t o m o d e r a t e p o l l u t e d a n d n o t p o l l u t e d ' , ' r e s p e c t i v e l y . i p o l l t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t m a n m a d e p o l l u t i o n o f l e a d c o n t a m i n a t i o n i n 2 2 . 4 % o f t h e p o i n t s a l l o c a t e d t o 7 5 ' , ' 1 0 0 % o f t h e p o l l u t i o n ( f i g . 3 ) . x a 0 x a 0 f i g 3 . m a n m a d e p o l l u t i o n r e l a t i v e a b u n d a n c e o f x a 0 t o a l l e a d c o n t a m i n a t i o n d i s c u s s i o n a n d c o n c l u s i o n t h e l e a d r e s u l t e d f r o m f u e l c o n s u m p t i o n i s t h e m a i n s o u r c e o f e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n . l e a d a s s o l i d p a r t i c l e s e x i t s f r o m e x h a u s t a n d o t h e r p a r t s o f t h e v e h i c l e s a n d s e t t l e s o n t h e r o a d a n d m a r g i n s . t h e s t u d y a r e a i s s u r r o u n d e d b y f o u r m a i n r o a d s . i s f a h a n ' , ' t e h r a n a n d n a j a f a b a d ' , ' t i r a n r o a d s h a v e h e a v y t r a f f i c a n d i t i s l o w e r i n d e h a g h ' , ' a l a v i j e h a n d t h e n o r t h r o a d t r a f f i c d e n s i t y . m e a s u r i n g l e a d i n t h e p r e s e n t s t u d y i n d i c a t e s t h e r o l e o f t r a f f i c i n i n c r e a s i n g t h e a m o u n t o f l e a d i n g h a m i s h l u a r e a . t h e m e a n r a t i o o f p b c o n c e n t r a t i o n o f t h e r o a d d u s t i n h e a v y a n d l o w t r a f f i c r o a d s i n 3 ' , 2 0 , ' a n d 5 0 m e t e r s a r e 1 . 3 7 ' , ' 1 . 9 7 ' , ' 1 . 4 2 ' , ' a n d 1 . 4 0 r e s p e c t i v e l y . t h a t ’ s w h y t r a f f i c i s c o n s i d e r e d a s t h e m a j o r s o u r c e o f l e a d i n t h e a r e a . r o a d i s c o n s i d e r e d a s t h e b a s i c s o u r c e o f e m i s s i o n x a 0 t o t h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t a n d i t s p o l l u t i o n i s u p t o 7 t i m e s a s m u c h a s t h e m a r g i n s . t h e r e s u l t s a r e i n l i n e w i t h t h e r e s u l t s f r o m o r d o n s ' , ' r a h m a n i ' , ' a n d k h e i r i c o m p a r i n g p b c o n c e n t r a t i o n i n r o a d d u s t a n d a l s o i n m a r g i n s a n d s i g n i f i c a n t r e d u c t i o n o f c o n c e n t r a t i o n s h o w t h e s a m e r e s u l t . t h e r e s u l t s i n d i c a t e t h e s i g n i f i c a n t e f f e c t o f t h e r o a d t o 2 0 m e t e r d i s t a n c e o n t h e m a r g i n s w h i l e t h e r e s u l t s f o r 2 0 a n d 5 0 ' , ' m e t e r d i s t a n c e s a r e n o t s i g n i f i c a n t t h a t a p p r o v e t h e r e s u l t s f r o m t a e b i a n d r a h m a n i . t w o i n d i c e s e n t i t l e d i g e o a n d p i w e r e a p p l i e d f o r c l a s s i f y i n g p o l l u t i o n i n r e c e n t s t u d y . b e c a u s e o f t h e s i m i l a r i t y o f m a t h e m a t i c a l b a s i c f o r m u l a s o f t h e t w o i n d i c e s ' , ' t h e i r c l a s s i f i c a t i o n s a r e n & a p o s ; t d i f f e r e n t . t h e i g e o i s v e r y e f f i c i e n t a s t h e c r i t e r i a f o r c l a s s i f y i n g t h e l e a d p o l l u t i o n i n s o i l a n d d u s t o f t h e m a r g i n s . i n t h i s c a s e ' , ' r o a d d u s t i s c l a s s i f i e d a s h i g h c l a s s a n d a f t e r t h a t ' , 3 , ' m e t e r m a r g i n i s c l a s s i f i e d a s m e d i u m a n d 2 0 ' , ' m e t e r a n d 5 0 ' , ' m e t e r m a r g i n s a r e n o t p o l l u t e d t o s e m i p o l l u t e d . t h i s r e s u l t s a r e i n l i n e w i t h t h e r e s u l t s f r o m f e i z . w e h o p e t h a t t h e a m o u n t o f l e a d w i l l b e r e d u c e d i n t h e m a r g i n s o f t h e r o a d s r e g a r d i n g t h a t u s i n g l e a d ' , ' f r e e f u e l h a s b e e n p r e f e r r e d i n i r a n e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n o r g a n i z a t i o n a s w e l l a s c h a n g e s i n p o l i t i c a l . 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