Published September 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Quantification of potentially toxic elements in degraded mining soils and medicinal plants: a case study of Indus Kohistan region Northern Pakistan

Creators

  • 1. Kangwon National University
  • 2. University of Veterinary and Animal Sciences
  • 3. Abdul Wali Khan University Mardan
  • 4. University of Peshawar

Description

In recent years, a series of environmental and ecological problems have occurred due to enhanced anthropogenic disturbances for precious mineral mining. Traditional medicines have become an important pillar in national homeopathic treatment system, especially in mountainous environment of developing countries. The current study investigated the level of potentially toxic elements' (PTEs) contamination in degraded mining soils and medicinal plants along the mafic–ultramafic rocks in Kohistan region. Soil samples and medicinal plant species were collected from the degraded mining areas and screened for PTEs (Pb, Cr, Ni, Mn, Zn and Cd) using atomic absorption spectrometry (AAS-Perkin-Elmer, 2380). Various pollution indices were used for PTEs such as contamination factor (CF), pollution load index (PLI) and translocation factor (TF) in degraded mining soils and medicinal plants. The mean concentrations of selected PTEs in soil were in the order of Mn > Ni > Cr > Pb > Zn > Cd, while in medicinal plants the mean concentrations were in the following order: Pb > Cr > Mn > Ni > Zn > Cd. Highest bioaccumulation was observed in Ajuga bracteosa (Cr = 349 mg kg–1), Phlomis bracteosa (Pb = 335 mg kg–1), Chenopodium ambrosioides (Mn = 304.3 mg kg–1), Isatis costata (Ni = 169 mg kg–1), Ajuga parviflora (Zn = 38.4 mg kg–1) and Salvia moorcoftiana (Cd = 11 mg kg–1). Furthermore, the concentrations of PTEs were significantly higher (p < 0.001) in degraded mining soils and medicinal plants than the reference site, which may be attributed to the mining and open dumping of mining wastes. The present study reveals that chromite mining and open dumping of mining wastes can cause serious environmental problems in the study area. Furthermore, medicinal plants grown in degraded mining soils may pose risk to the local inhabitants as most of the people consume these plants for various health problems.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في السنوات الأخيرة، حدثت سلسلة من المشاكل البيئية والإيكولوجية بسبب الاضطرابات البشرية المعززة لتعدين المعادن الثمينة. أصبحت الأدوية التقليدية ركيزة مهمة في نظام العلاج المثلي الوطني، خاصة في البيئة الجبلية للبلدان النامية. بحثت الدراسة الحالية في مستوى تلوث العناصر السامة المحتملة (PTEs) في تربة التعدين المتدهورة والنباتات الطبية على طول صخور المافيا في منطقة كوهيستان. تم جمع عينات التربة وأنواع النباتات الطبية من مناطق التعدين المتدهورة وفحصها بحثًا عن PTEs (Pb و Cr و Ni و Mn و Zn و Cd) باستخدام مطياف الامتصاص الذري (AAS - Perkin - Elmer، 2380). تم استخدام مؤشرات تلوث مختلفة لـ PTEs مثل عامل التلوث (CF) ومؤشر حمل التلوث (PLI) وعامل النقل (TF) في تربة التعدين المتدهورة والنباتات الطبية. كان متوسط تركيزات PTEs المختارة في التربة بترتيب Mn > Ni > Cr > Pb > Zn > Cd، بينما في النباتات الطبية كان متوسط التركيزات بالترتيب التالي: Pb > Cr > Mn > Ni > Zn > Cd. لوحظ أعلى تراكم بيولوجي في أجوغا براكتوسا (Cr = 349 mg kg -1)، Phlomis bracteosa (Pb = 335 mg kg -1)، Chenopodium ambrosioides (Mn = 304.3 mg kg -1)، Isatis costata (Ni = 169 mg kg -1)، Ajuga parviflora (Zn = 38.4 mg kg -1) و Salvia moorcoftiana (Cd = 11 mg kg -1). علاوة على ذلك، كانت تركيزات PTEs أعلى بكثير (p < 0.001) في تربة التعدين المتدهورة والنباتات الطبية من الموقع المرجعي، والتي يمكن أن تعزى إلى التعدين والإلقاء المفتوح لنفايات التعدين. تكشف الدراسة الحالية أن تعدين الكروميت والإلقاء المكشوف لنفايات التعدين يمكن أن يسبب مشاكل بيئية خطيرة في منطقة الدراسة. علاوة على ذلك، قد تشكل النباتات الطبية المزروعة في تربة التعدين المتدهورة خطرًا على السكان المحليين لأن معظم الناس يستهلكون هذه النباتات لمشاكل صحية مختلفة.

Translated Description (French)

Ces dernières années, une série de problèmes environnementaux et écologiques sont survenus en raison de perturbations anthropiques accrues pour l'extraction de minéraux précieux. Les médecines traditionnelles sont devenues un pilier important du système national de traitement homéopathique, en particulier dans les environnements montagneux des pays en développement. La présente étude a examiné le niveau de contamination par des éléments potentiellement toxiques (ETP) dans les sols miniers dégradés et les plantes médicinales le long des roches mafiques-ultramafiques dans la région du Kohistan. Des échantillons de sol et des espèces de plantes médicinales ont été prélevés dans les zones minières dégradées et criblés pour les PTE (Pb, Cr, Ni, Mn, Zn et Cd) en utilisant la spectrométrie d'absorption atomique (AAS-Perkin-Elmer, 2380). Divers indices de pollution ont été utilisés pour les PTE tels que le facteur de contamination (CF), l'indice de charge de pollution (pli) et le facteur de translocation (TF) dans les sols miniers dégradés et les plantes médicinales. Les concentrations moyennes de PTE sélectionnés dans le sol étaient de l'ordre de Mn > Ni > Cr > Pb > Zn > Cd, tandis que dans les plantes médicinales les concentrations moyennes étaient dans l'ordre suivant : Pb > Cr > Mn > Ni > Zn > Cd. La bioaccumulation la plus élevée a été observée chez Ajuga bracteosa (Cr = 349 mg kg–1), Phlomis bracteosa (Pb = 335 mg kg–1), Chenopodium ambrosioides (Mn = 304,3 mg kg–1), Isatis costata (Ni = 169 mg kg–1), Ajuga parviflora (Zn = 38,4 mg kg–1) et Salvia moorcoftiana (Cd = 11 mg kg–1). En outre, les concentrations de PTE étaient significativement plus élevées (p < 0,001) dans les sols miniers dégradés et les plantes médicinales que le site de référence, ce qui peut être attribué à l'exploitation minière et au déversement à ciel ouvert de déchets miniers. La présente étude révèle que l'extraction de chromite et le déversement à ciel ouvert de déchets miniers peuvent causer de graves problèmes environnementaux dans la zone d'étude. En outre, les plantes médicinales cultivées dans des sols miniers dégradés peuvent présenter un risque pour les habitants locaux, car la plupart des gens consomment ces plantes pour divers problèmes de santé.

Translated Description (Spanish)

En los últimos años, se han producido una serie de problemas ambientales y ecológicos debido al aumento de las perturbaciones antropogénicas para la minería de minerales preciosos. Las medicinas tradicionales se han convertido en un pilar importante en el sistema nacional de tratamiento homeopático, especialmente en el entorno montañoso de los países en desarrollo. El estudio actual investigó el nivel de contaminación por elementos potencialmente tóxicos (PTE) en suelos mineros degradados y plantas medicinales a lo largo de las rocas máficas-ultramáficas en la región de Kohistán. Se recolectaron muestras de suelo y especies de plantas medicinales de las áreas mineras degradadas y se analizaron para detectar PTE (Pb, Cr, Ni, Mn, Zn y Cd) utilizando espectrometría de absorción atómica (AAS-Perkin-Elmer, 2380). Se utilizaron varios índices de contaminación para los PTE, como el factor de contaminación (CF), el índice de carga de contaminación (PLI) y el factor de translocación (TF) en suelos mineros degradados y plantas medicinales. Las concentraciones medias de los PTE seleccionados en el suelo estaban en el orden de Mn > Ni > Cr > Pb > Zn > Cd, mientras que en las plantas medicinales las concentraciones medias estaban en el siguiente orden: Pb > Cr > Mn > Ni > Zn > Cd. La mayor bioacumulación se observó en Ajuga bracteosa (Cr = 349 mg kg–1), Phlomis bracteosa (Pb = 335 mg kg–1), Chenopodium ambrosioides (Mn = 304,3 mg kg–1), Isatis costata (Ni = 169 mg kg–1), Ajuga parviflora (Zn = 38,4 mg kg–1) y Salvia moorcoftiana (Cd = 11 mg kg–1). Además, las concentraciones de PTE fueron significativamente más altas (p < 0.001) en suelos mineros degradados y plantas medicinales que en el sitio de referencia, lo que puede atribuirse a la minería y al vertido abierto de desechos mineros. El presente estudio revela que la minería de cromita y el vertido al aire libre de residuos mineros pueden causar graves problemas ambientales en el área de estudio. Además, las plantas medicinales cultivadas en suelos mineros degradados pueden representar un riesgo para los habitantes locales, ya que la mayoría de las personas consumen estas plantas por diversos problemas de salud.

Files

latest.pdf.pdf

Files (688.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c5000fcf912fada91e5f7fb0d6e65072
688.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
القياس الكمي للعناصر السامة المحتملة في تربة التعدين المتدهورة والنباتات الطبية: دراسة حالة لمنطقة السند كوهيستان شمال باكستان
Translated title (French)
Quantification des éléments potentiellement toxiques dans les sols miniers dégradés et les plantes médicinales : une étude de cas de la région de l'Indus Kohistan au nord du Pakistan
Translated title (Spanish)
Cuantificación de elementos potencialmente tóxicos en suelos mineros degradados y plantas medicinales: un estudio de caso de la región del Indo Kohistán en el norte de Pakistán

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3188227970
DOI
10.1007/s12665-021-09927-6

Is supplement to
https://openalex.org/W60148189 (Other)
https://openalex.org/W2518557857 (Other)
https://openalex.org/W2495695618 (Other)
https://openalex.org/W2484374451 (Other)
https://openalex.org/W2394021942 (Other)
https://openalex.org/W2380325773 (Other)
https://openalex.org/W2369026369 (Other)
https://openalex.org/W2355024265 (Other)
https://openalex.org/W2107164388 (Other)
https://openalex.org/W2032041367 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1272133758
  • https://openalex.org/W1594654502
  • https://openalex.org/W1858309077
  • https://openalex.org/W1968164737
  • https://openalex.org/W1968213385
  • https://openalex.org/W1971465058
  • https://openalex.org/W1978521303
  • https://openalex.org/W1987059840
  • https://openalex.org/W2005294342
  • https://openalex.org/W2016404050
  • https://openalex.org/W2029401143
  • https://openalex.org/W2034742760
  • https://openalex.org/W2084139097
  • https://openalex.org/W2086805094
  • https://openalex.org/W2090370236
  • https://openalex.org/W2139315371
  • https://openalex.org/W2160049913
  • https://openalex.org/W2163872292
  • https://openalex.org/W2299128927
  • https://openalex.org/W2613642979
  • https://openalex.org/W2741525555
  • https://openalex.org/W2969743007
  • https://openalex.org/W3008337270
  • https://openalex.org/W3102277081
  • https://openalex.org/W990113952