Assessment of Heavy Metal Pollution in Soil and Sediments of Murgul Copper Mine and Its Surroundings

Year 2020, Volume: 20 Issue: 1, 25 - 37, 25.03.2020

Bülent Sağlam Ayla Bilgin Mustafa Aybar

https://doi.org/10.17475/kastorman.705816

Cited By: 3

Abstract

Aim of study: This study focuses on the changes of heavy metal pollution in soil and sediment.
Study area: The study area covers Murgul district of Artvin located over the Eastern Black Sea region, Turkey.
Material and methods: Sampling areas were determined at distances in the direction of surface flow along the stream route where waste water was discharged by assuming the Copper Plant as the central point. A total of 54 soil and 10 sediment samples were taken from sampling points.
Main results: The results of analysis of soil and sediment samples indicated that the mean values of Copper, Lead and Zinc were remarkably higher than the threshold values and the soil pH decreased as it moved away from the center point. The contaminated sediments, deposited over the years in the river bank sediments may act as secondary source of pollution to the covering water column in the river.
Research highlights: Heavy metals from the soil during the rehabilitation activities to be applied in the mining sites, it is suggested to investigate the phytoremediation techniques, which are very successful and effective methods both economically and ecologically, and to use appropriate plant species in the rehabilitation areas.

Keywords

Heavy Metal Pollution, Mining, Murgul, Sediment, Soil

Supporting Institution

Artvin Çoruh University’s Scientific Research Project Unit

Project Number

2016.F10.02.07

Murgul Bakır Madeni ve Çevresindeki Toprak ve Sedimentlerde Meydana Gelen Ağır Metal Kirliliğinin Değerlendirilmesi

Abstract

Çalışmanın amacı: Bu çalışmada; toprak ve sedimentteki ağır metal kirliliğinin mesafeye bağlı olarak değişimi ortaya konulmaya çalışılmıştır.
Çalışma alanı: Türkiye’nin Doğu Karadeniz Bölgesinde yer alan Artvin İli, Murgul İlçesi sınırları içerisinde yer alan bakır işletmesi ve güzergâhını kapsamaktadır.
Materyal ve yöntem: Örnek alanlar, merkez noktası bakır işletmesi kabul edilerek atık suyun boşaltıldığı dere güzergâhı boyunca yüzeysel akış yönünde belirlenmiştir. Örneklemede toplamda 0-10 ve 10-20 cm derinlik kademelerinden 54 adet toprak ve 0-10 cm derinlik kademesinden ise 10 adet sediment örneği alınmıştır.
Temel sonuçlar: Toprak ve sediment örneklerinin ağır metal analiz sonuçlarına bakıldığında özellikle kirletici kaynağa yakın alanlarda Bakır, Kurşun ve Çinko değerlerinin ortalamaları sınır değerlerin çok üzerinde olduğu ve merkez noktadan uzaklaştıkça toprak asitliğinin azaldığı tespit edilmiştir.
Araştırma vurguları: Maden sahalarında yapılacak rehabilitasyon çalışmalarında ağır metallerin topraktan giderilmesine katkı yapmak üzere, hem ekonomik hem de ekolojik bakımdan oldukça başarılı ve etkin bir yöntem olan fitoremediasyon tekniklerinin araştırılması ve uygun bitki türlerinin belirlenerek kullanılması önerilmektedir

Keywords

Ağır Metal Kirliliği, Madencilik, Murgul, Sediment, toprak

Project Number

2016.F10.02.07

References

• Ahmad, A. N. (2017). Kuzey Irak Topraklarında Endüstriden Kaynaklanan Ağır Metal Kirliliği, Yüksek Lisans Tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Van.
• Adagunodo, T. A., Sunmonu, L. A. & Emetere, M. E. (2018). Heavy metals' data in soils for agricultural activities. Data in brief, 18, 1847-1855.
• Akbulut, N. E. & Tuncer, A. M. (2011). Accumulation of heavy metals with water quality parameters in Kızılırmak River Basin (Delice River) in Turkey. Environmental monitoring and assessment, 173(1-4), 387-395.
• Alp, M. T., Ozbay, O. & Sungur, M. A. (2012). Determination of heavy metal levels in sediment and macroalgae (Ulva sp. and Enteromorpha sp.) on the Mersin coast. Ekoloji, 21(82), 47-55.
• Anonymous. (2005). Federal Bureau of Statistics, Statistics Division, Government of Pakistan, Islamabad. Pakistan Statistics Year Book.
• Bagheri H., Alinejad S. & Bastami K. D. (2011). Heavy Metals (Co, Cr, Cd, Ni, Ph And Zn) İn Sediment Of Gorganrud River, Iran. Research, Journal of Environmental Toxicology, 5(2), 147-151.
• Begum A., Ramaiah M., Harikrishna Khan İ. & Veena K. (2009). Heavy Metal Pollution and Chemical Profile of Cauvery River Water. E-journal of Chemistry, 6(1), 47-52.
• Bilge, U., & Çimrin, K. M. (2013). Viranşehir-Kızıltepe karayolu kenarındaki topraklarda motorlu taşıtlardan kaynaklanan ağır metal kirliliği. Journal of Agricultural Sciences, 323-329
• Bilici, M. (2005). Van Yöresi Sanayi Sitesinde Çalışan İşçilerin Kan Serumlarında Bazı Elementler (Çinko, Krom, Kurşun, ve Kadmiyum) ile Bazı Karaciğer Enzimleri (ALT ve AST) Seviyesinin Tayini (Yüksek Lisans Tezi), Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı, Van.
• Chapmann, N. D., Pratt, P. F. & Parker, F. (1961). Methods of analysis for soils, plants and waters. University of California Division Agriculture and Natural Resources Sciences, Riverside.
• Chehregani, A. & Malayeri, B. E. (2007). Removal of heavy metals by native accumulator plants. International Journal of Agriculture and Biology, 9, 462-465.
• Christou, A., Theologides, C. P., Costa, C., Kalavrouziotis, I. K. & Varnavas, S. P. (2017). Assessment of toxic heavy metals concentrations in soils and wild and cultivated plant species in Limni abandoned copper mining site, Cyprus. Journal of Geochemical Exploration, 178, 16-22.
• De Astudillo, L. R., Yen, I. C. & Bekele, I. (2005). Heavy metals in sediments, mussels and oysters from Trinidad and Venezuela. Revista de biología tropical, 53(1), 41-53. Duyar, A., 2019. Endüstriyel hava kirliliği toprak mikro eklembacaklılarının (Arthropoda) miktar ve çeşitliliğini etkiler mi?, Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 2019, 21(3), 884-892.
• EPA-3052, (1996). U.S. Environmental Protection Agency, EPA-Method 3052, Microwave assisted acid digestion of siliceous and organically based matrices, U.S. Government Printing Office, Washington, DC.
• G. Toth., T. Hermann., M. R. Da Silva. & L. Montanarella. (2016). Heavy metals in agricultural soils of the European Union with implications for food safety, Environment International, 88, 299-309.
• Gao, Z. (2017). Evaluation of heavy metal pollution and its ecological risk in one river reach of a gold mine in Inner Mongolia, Northern China. International Biodeterioration & Biodegradation.
• Gülçur, F. (1974). Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Analiz Metodları, İ.Ü. Yayınları Yayın No:1970, Orman Fakültesi Yayın No:201, Kurtuluş Matbaası, İstanbul.
• Gözdaşoğlu S., Çavdar A. O., Arcasoy A. & Akar N. (1989). Serum copper and zinc levels and copper/zinc ratio in patients with head and neck cancer. Magnesium, 8, 77-86.
• Jackson, W. A. (1967). Physiological effects of soil acidity. Soil acidity and liming, 12, 43-124.
• Kale, D. (2014). Aliağa (İzmir) Endüstri Bölgesinde Topraktaki Ağır Metal Kirliliğinin Manyetik Duyarlılık Ölçümleriyle Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül, Üniversitesi, İzmir.
• Kanat, Y. (2005). Ağır Asfalt İşlerinde Çalışan İşçilerin ve Kırsal Kesimde Yaşayan Kişilerin Kan Serumlarında Bazı Ağır Metal İyonları ile Bazı Spesifik Karaciğer Enzimleri ve Testesteron Hormonu Miktarlarının Tesbiti (Yüksek Lisans Tezi, Basılmış) Y.Y.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yayını. Van.
• Kankılıç, G. B. Kapulukaya Barajı Aşağı Havza’sı Sediment Örneklerinde Ağır Metal Kirlilik Düzeylerinin Değerlendirilmesi (Kızılırmak, Kırıkkale). Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(3), 903-913.
• Khan, S., Hesham, A. & Qiao, M. (2010). Effects of Cd and Ph on soil microbial community structure and activities. Environmental Science and Pollution Research, 17, 288-296.
• Kır, I., & Tumantozlu, H. (2012). Investigation of some heavy metal accumulation in water, sediment and carp (Cyprinus carpio) samples of Karacaoren-II Dam Lake. Ekoloji, 21(82), 65-70.
• Knezevic M., Stankovic D., Krstic B., Nikolic M S. & Dragica V. (2009). Concentrations of heavy metals in soil and leaves of plant species Paulownia elongata S.Y.Hu and Paulownia fortunei Hemsl. African Journal of Biotechnology, 8(20), 5422-5429.
• Kohli GS., Bhargava A., Gocl II., Yadav S'PS., Saint AS., Singh GP. & Lal II. (1989). Serum magnesium levels in patients with head and neck cancer. Magnesium, 8, 77-86. Korkmaz, A. & Kızılkaya, R. (1998). Çevresel toprak sorunları ve Gübrenin çevre kirliliğine katkısı. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi. 13, 147-164.
• Macdonald Dd., Ingersoll Cg., Berger Ta. (2000). Development and Evaluation of Consensus-based Sediment Quality Guidelines for Freshwater Ecosystems. Archives of Environmental Contamination Toxicology, 39, 20-31.
• Okereafor, U., Makhatha, E., Mekuto, L. & Mavumengwana, V. (2019). Dataset on assessment of pollution level of selected trace metals in farming area within the proximity of a gold mine dump, Ekuhurleni, South Africa. Data in brief, 26, 104473.
• Olivares-Rieumont, S., De la Rosa, D., Lima, L., Graham, D. W., Katia, D., Borroto, J. & Sánchez, J. (2005). Assessment of heavy metal levels in Almendares River sediments-Havana City, Cuba., Water Research, 39(16), 3945-3953.
• Oseni Olalekan, A., Taiwo Abayomi, G., Ijaola Taiwo, O. & Yenusa Luqman, A. (2014). The Effects of pH On the Levels of Some Heavy Metals in Soil Samples of Five Dumpsites in Abeokuta and its Environs.
• Özbolat, G. & Tuli, A. (2016). Ağır Metal Toksisitesinin İnsan Sağlığına Etkileri. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi, 25(4), 502-521.
• Rauf A, Javed., M, Ubaidullah. & M, Abdullah S. (2009). Assessment of Heavy Metals in Sediments of The River Ravi, Pakistan. International Journal of Agriculture and Biology 11, 197-200.
• Sabiha-Javied, M.T., Tufai, M. & Irfan, N. (2009). He4iavy metal pollution from phosphate rock used for the production of fertilizer in Pakistan. Microchemical Journal, 91, 94-99.
• Seven, G. (2010). Meme, Baş boyun ve Mide Kanserli Hastalarda Radyoterapi Öncesi ve Sonrası İz Elementler ve Ağır Metal Düzeylerinin (Zn, Cu, Pb, Cd, Mn, Mg ve Co) ve Bazı Biyokimyasal (Katalaz ve Karbonik anhidraz) Parametrelerin İncelenmesi, (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış), Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı, Van.
• Shrestha, S., & Kazama, F. (2007). Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques: A case study of the Fuji river basin, Japan. Environmental Modelling & Software, 22(4), 464-475.
• UNEP, (2013). Environmental risks and challenges of anthropogenic metals flows and cycles, in: E. van der Voet, R. Salminen, M. Eckelman, G. Mudd, T. Norgate, R. Hischier (Eds.), A Report of the Working Group on the Global Metal Flows to the International Resource Panel, 231.
• Xiao, R., Wang, S., Li, R., Wang, J. J. & Zhang, Z. (2017). Soil heavy metal contamination and health risks associated with artisanal gold mining in Tongguan, Shaanxi, China. Ecotoxicology and Environmental Safety, 141, 17-24.