Published January 16, 2023
| Version v1
Publication
Open
Amassing of heavy metals in soils, vegetables and crop plants irrigated with wastewater: Health risk assessment of heavy metals in Dera Ghazi Khan, Punjab, Pakistan
Creators
- 1. Islamia University of Bahawalpur
- 2. Qujing Normal University
- 3. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
- 4. University of Agriculture Faisalabad
- 5. Umm al-Qura University
- 6. Ain Shams University
- 7. Taibah University
- 8. Columbia University Irving Medical Center
- 9. University of Swat
Description
Human health is the main concern related to use of crop products irrigated with contaminated irrigation sources. Present research has been conducted to explore heavy metal status of sewage and industrial wastewater being used up for irrigation purpose in the peri-urban areas of the district Dera Ghazi Khan which has not been explored widely before. The analysis also followed heavy metal detection in the subsequent irrigated soil and vegetables/crop plants in relation to assessment of health risk to the consumer to plan the future monitoring in this area. An unremitting boost of heavy metals into the environment from wastewater irrigation has become a global issue. These heavy metals enter the food chain and pose health assumptions to consumers upon utilization. In the present study, an investigation has been conducted to determine metal concentrations in the wastewater, soil, and different plant species. For wastewater samples, pH, total dissolved solids (TDS), electrical conductivity (EC), and selected heavy metals such as Al, As, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn, and Ni were determined. The mean values of heavy metals in the soil samples were within the WHO/FAO safe limit, while Cr and Pb were the most frequent (100%) among the metals. However, differentiating the sites, the concentration of Cr and Cu, Ni, and Fe were elevated. The metal transfer was highly effective from soil to the growing plants i.e. brinjal, red corn, wheat, tomato, and spinach than other plant species. Among the metals, Cr, Ni, Mn, and Pb in plant samples were exceeding the WHO/FAO safe limit. Health risk index (HRI) have revealed the possible potential risk of heavy metal contaminated plant species in the order of spinach (6.4) > wheat (6.4) > brinjal (5.9) > tomato (4.7) > red corn (4.5) > apple gourd (4.3) > white corn (3.8) > cabbage (3.1) > luffa (2.9). Likewise, HRI of different metals was calculated as Cu (19.6) > Zn (17.9) > Cr (2.95) > Ni (0.85) > Mn (0.48) > Fe (0.15) > Cd (0.11) > Pb (0.05) > As (0.00001). The level of HRI through the use of dietary plants revealed an elevated risk level than the acceptable limit (HRI > 1) for Cu > Zn > Cr in adults. Our findings suggest that there would be a serious health risk to the consumers due to the consumption of these plant species being irrigated with the wastewater. Therefore, a strict regulatory mechanism is proposed for the safety of food plants in the study area including monitoring and recycling of crop plants, and building water treatment plants to remove pollutants and clean wastewater.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
صحة الإنسان هي الشاغل الرئيسي المتعلق باستخدام منتجات المحاصيل المروية بمصادر الري الملوثة. تم إجراء بحث حالي لاستكشاف حالة المعادن الثقيلة لمياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصناعي المستخدمة لأغراض الري في المناطق شبه الحضرية في منطقة ديرا غازي خان والتي لم يتم استكشافها على نطاق واسع من قبل. كما تبع التحليل اكتشاف المعادن الثقيلة في التربة المروية اللاحقة والخضروات/نباتات المحاصيل فيما يتعلق بتقييم المخاطر الصحية على المستهلك للتخطيط للرصد المستقبلي في هذه المنطقة. أصبح التعزيز المستمر للمعادن الثقيلة في البيئة من ري مياه الصرف الصحي قضية عالمية. تدخل هذه المعادن الثقيلة السلسلة الغذائية وتطرح افتراضات صحية للمستهلكين عند استخدامها. في هذه الدراسة، تم إجراء تحقيق لتحديد تركيزات المعادن في مياه الصرف الصحي والتربة وأنواع النباتات المختلفة. بالنسبة لعينات مياه الصرف الصحي، تم تحديد درجة الحموضة، والمواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS)، والموصلية الكهربائية (EC)، والمعادن الثقيلة المختارة مثل Al و As و Cr و Cu و Fe و Mn و Pb و Zn و Ni. كانت القيم المتوسطة للمعادن الثقيلة في عينات التربة ضمن الحد الآمن لمنظمة الصحة العالمية/منظمة الأغذية والزراعة، في حين كان Cr و Pb الأكثر شيوعًا (100 ٪) بين المعادن. ومع ذلك، عند تمييز المواقع، ارتفع تركيز Cr و Cu و Ni و Fe. كان نقل المعادن فعالاً للغاية من التربة إلى النباتات المتنامية، أي برينجال والذرة الحمراء والقمح والطماطم والسبانخ أكثر من الأنواع النباتية الأخرى. من بين المعادن، تجاوز Cr و Ni و Mn و Pb في عينات النبات الحد الآمن لمنظمة الصحة العالمية/منظمة الأغذية والزراعة. كشف مؤشر المخاطر الصحية (HRI) عن المخاطر المحتملة لأنواع النباتات الملوثة بالمعادن الثقيلة بترتيب السبانخ (6.4) > القمح (6.4) > برينجال (5.9) > الطماطم (4.7) > الذرة الحمراء (4.5) > قرع التفاح (4.3) > الذرة البيضاء (3.8) > الملفوف (3.1) > اللوفا (2.9). وبالمثل، تم حساب HRI للمعادن المختلفة على النحو التالي: Cu (19.6) > Zn (17.9) > Cr (2.95) > Ni (0.85) > Mn (0.48) > Fe (0.15) > Cd (0.11) > Pb (0.05) > As (0.00001). كشف مستوى HRI من خلال استخدام النباتات الغذائية عن مستوى خطر مرتفع من الحد المقبول (HRI > 1) لـ Cu > Zn > Cr عند البالغين. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أنه سيكون هناك خطر صحي خطير على المستهلكين بسبب استهلاك هذه الأنواع النباتية التي يتم ريها بمياه الصرف الصحي. لذلك، يتم اقتراح آلية تنظيمية صارمة لسلامة مصانع الأغذية في منطقة الدراسة بما في ذلك مراقبة وإعادة تدوير مصانع المحاصيل، وبناء محطات معالجة المياه لإزالة الملوثات ومياه الصرف الصحي النظيفة.Translated Description (French)
La santé humaine est la principale préoccupation liée à l'utilisation de produits végétaux irrigués avec des sources d'irrigation contaminées. Des recherches actuelles ont été menées pour explorer l'état des métaux lourds des eaux usées et des eaux usées industrielles utilisées à des fins d'irrigation dans les zones périurbaines du district de Dera Ghazi Khan, qui n'a pas été largement exploré auparavant. L'analyse a également suivi la détection des métaux lourds dans les sols irrigués et les légumes/plantes cultivées ultérieurs en relation avec l'évaluation du risque pour la santé du consommateur afin de planifier la surveillance future dans ce domaine. L'augmentation constante des métaux lourds dans l'environnement due à l'irrigation des eaux usées est devenue un problème mondial. Ces métaux lourds entrent dans la chaîne alimentaire et posent des hypothèses de santé aux consommateurs lors de leur utilisation. Dans la présente étude, une enquête a été menée pour déterminer les concentrations de métaux dans les eaux usées, le sol et différentes espèces végétales. Pour les échantillons d'eaux usées, le pH, les solides dissous totaux (TDS), la conductivité électrique (EC) et certains métaux lourds tels que Al, As, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn et Ni ont été déterminés. Les valeurs moyennes des métaux lourds dans les échantillons de sol se situaient dans la limite de sécurité OMS/FAO, tandis que le Cr et le Pb étaient les plus fréquents (100 %) parmi les métaux. Cependant, en différenciant les sites, les concentrations de Cr et Cu, Ni et Fe étaient élevées. Le transfert de métal était très efficace du sol vers les plantes en croissance, c'est-à-dire le brinjal, le maïs rouge, le blé, la tomate et les épinards, par rapport à d'autres espèces végétales. Parmi les métaux, Cr, Ni, Mn et Pb dans les échantillons de plantes dépassaient la limite de sécurité OMS/FAO. L'indice de risque sanitaire (HRI) a révélé le risque potentiel possible d'espèces végétales contaminées par des métaux lourds dans l'ordre des épinards (6.4) > blé (6.4) > brinjal (5.9) > tomate (4.7) > maïs rouge (4.5) > courge pomme (4.3) > maïs blanc (3.8) > chou (3.1) > luffa (2.9). De même, HRI de différents métaux a été calculé comme Cu (19,6) > Zn (17,9) > Cr (2,95) > Ni (0,85) > Mn (0,48) > Fe (0,15) > Cd (0,11) > Pb (0,05) > As (0,00001). Le niveau d'HRI par l'utilisation de plantes diététiques a révélé un niveau de risque élevé par rapport à la limite acceptable (HRI > 1) pour Cu > Zn > Cr chez les adultes. Nos résultats suggèrent qu'il y aurait un risque grave pour la santé des consommateurs en raison de la consommation de ces espèces végétales irriguées avec les eaux usées. Par conséquent, un mécanisme réglementaire strict est proposé pour la sécurité des plantes alimentaires dans la zone d'étude, y compris la surveillance et le recyclage des plantes cultivées, et la construction d'usines de traitement de l'eau pour éliminer les polluants et nettoyer les eaux usées.Translated Description (Spanish)
La salud humana es la principal preocupación relacionada con el uso de productos agrícolas regados con fuentes de riego contaminadas. La investigación actual se ha llevado a cabo para explorar el estado de metales pesados de las aguas residuales y las aguas residuales industriales que se utilizan para el riego en las áreas periurbanas del distrito de Dera Ghazi Khan, que no se ha explorado ampliamente antes. El análisis también siguió a la detección de metales pesados en el subsiguiente suelo de regadío y hortalizas/plantas de cultivo en relación con la evaluación del riesgo para la salud del consumidor para planificar el seguimiento futuro en esta área. Un aumento incesante de metales pesados en el medio ambiente a partir del riego de aguas residuales se ha convertido en un problema mundial. Estos metales pesados entran en la cadena alimentaria y plantean supuestos de salud a los consumidores tras su utilización. En el presente estudio, se ha realizado una investigación para determinar las concentraciones de metales en las aguas residuales, el suelo y las diferentes especies de plantas. Para las muestras de aguas residuales, se determinaron el pH, los sólidos disueltos totales (TDS), la conductividad eléctrica (EC) y metales pesados seleccionados como Al, As, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn y Ni. Los valores medios de metales pesados en las muestras de suelo estuvieron dentro del límite seguro de la OMS/FAO, mientras que el Cr y el Pb fueron los más frecuentes (100%) entre los metales. Sin embargo, diferenciando los sitios, la concentración de Cr y Cu, Ni y Fe fue elevada. La transferencia de metal fue altamente efectiva del suelo a las plantas en crecimiento, es decir, berenjena, maíz rojo, trigo, tomate y espinaca, en comparación con otras especies de plantas. Entre los metales, Cr, Ni, Mn y Pb en las muestras de plantas superaban el límite de seguridad de la OMS/FAO. El índice de riesgo para la salud (HRI) ha revelado el posible riesgo potencial de especies de plantas contaminadas con metales pesados en el orden de espinacas (6.4) > trigo (6.4) > berenjena (5.9) > tomate (4.7) > maíz rojo (4.5) > calabaza manzana (4.3) > maíz blanco (3.8) > repollo (3.1) > luffa (2.9). Asimismo, se calculó el HRI de diferentes metales como Cu (19.6) > Zn (17.9) > Cr (2.95) > Ni (0.85) > Mn (0.48) > Fe (0.15) > Cd (0.11) > Pb (0.05) > As (0.00001). El nivel de HRI a través del uso de plantas dietéticas reveló un nivel de riesgo elevado que el límite aceptable (HRI > 1) para Cu > Zn > Cr en adultos. Nuestros hallazgos sugieren que habría un grave riesgo para la salud de los consumidores debido al consumo de estas especies de plantas que se riegan con las aguas residuales. Por lo tanto, se propone un mecanismo regulatorio estricto para la seguridad de las plantas de alimentos en el área de estudio que incluye el monitoreo y reciclaje de plantas de cultivo, y la construcción de plantas de tratamiento de agua para eliminar contaminantes y aguas residuales limpias.Files
pdf.pdf
Files
(884.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:256ff88e5d12d592f80b09379825cd4b
|
884.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تجميع المعادن الثقيلة في التربة والخضروات والنباتات الزراعية المروية بمياه الصرف الصحي: تقييم المخاطر الصحية للمعادن الثقيلة في ديرة غازي خان، البنجاب، باكستان
- Translated title (French)
- Amassage de métaux lourds dans les sols, les légumes et les plantes cultivées irriguées avec des eaux usées : évaluation des risques pour la santé des métaux lourds à Dera Ghazi Khan, Pendjab, Pakistan
- Translated title (Spanish)
- Acumulación de metales pesados en suelos, hortalizas y plantas de cultivo irrigadas con aguas residuales: evaluación de riesgos para la salud de metales pesados en Dera Ghazi Khan, Punjab, Pakistán
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4316362867
- DOI
- 10.3389/fpls.2022.1080635
References
- https://openalex.org/W2004805368
- https://openalex.org/W2005706416
- https://openalex.org/W2014769468
- https://openalex.org/W2015843148
- https://openalex.org/W2031804221
- https://openalex.org/W2051585154
- https://openalex.org/W2056215260
- https://openalex.org/W2064427499
- https://openalex.org/W2069461535
- https://openalex.org/W2076312057
- https://openalex.org/W2080843596
- https://openalex.org/W2086084969
- https://openalex.org/W2102194016
- https://openalex.org/W2126164548
- https://openalex.org/W2140624301
- https://openalex.org/W2195785268
- https://openalex.org/W2554354406
- https://openalex.org/W2559933753
- https://openalex.org/W2578691370
- https://openalex.org/W2735020040
- https://openalex.org/W2756359106
- https://openalex.org/W2771661415
- https://openalex.org/W2774737079
- https://openalex.org/W2777825675
- https://openalex.org/W2783977024
- https://openalex.org/W2793958299
- https://openalex.org/W2796674968
- https://openalex.org/W2800952761
- https://openalex.org/W2890735578
- https://openalex.org/W2908067237
- https://openalex.org/W2916862152
- https://openalex.org/W2931474522
- https://openalex.org/W2946643422
- https://openalex.org/W2949494362
- https://openalex.org/W2950089145
- https://openalex.org/W2981527270
- https://openalex.org/W2992224042
- https://openalex.org/W3003970780
- https://openalex.org/W3007078547
- https://openalex.org/W3040718049
- https://openalex.org/W3041942346
- https://openalex.org/W3082973151
- https://openalex.org/W3087018315
- https://openalex.org/W3092442543
- https://openalex.org/W3112143797
- https://openalex.org/W3128203984
- https://openalex.org/W3171015846
- https://openalex.org/W3190046699
- https://openalex.org/W3197549014
- https://openalex.org/W3197599625
- https://openalex.org/W3199560737
- https://openalex.org/W3201199353
- https://openalex.org/W3203389248
- https://openalex.org/W4242732318
- https://openalex.org/W4283016961
- https://openalex.org/W4289838611
- https://openalex.org/W4292573050