Water and Irrigation Management

Water and Irrigation Management

Analysis of heavy metals concentration in soil irrigated with urban wastewater for bell pepper cultivation

Document Type : Research Paper

Authors
Abbas Maleki 1
Akram Hoseinnejad 2
Afsaneh Alinejadian Bidabadi 3
1 Assistant Professor, Faculty of Agriculture, Department of Water Engineering, Lorestan University, Iran
2 M.Sc., Faculty of Agriculture, Department of Water Engineering, Lorestan University, Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science Department, Lorestan University, Iran
10.22059/jwim.2016.60927
Abstract
Due to the water shortage in Iran, the use of new resources such as wastewater and proper management is necessary. The main goal of this research is to study the effect of some heavy metals concentration (Pb, Cd, Cu, Fe and Zn) on the bell pepper and soil in randomized complete block design using six treatments including T1 (100% wastewater), T2 (75% wastewater+ 25% well water), T3 (50% well water+ 50% wastewater), T4 (25% well water+ 75% wastewater), T5 (100% well water) and T6 (100% well water and chemical fertilizer) and three replications in a greenhouse located in Lorestan agriculture college. According to the results, irrigation with treated wastewater has no meaningful effect on lead and cadmium concentration in soil (1% level) but Cu, Zn and Fe concentration in the soil was meaningful in the 1% level. In the bell pepper fruit, Pb, Cd, Cu and Zn but Fe concentration was not meaningful in 1% level under the effect of irrigation treatments. Generally, not only use of Khorramabad urban wastewater does not increase the heavy metal concentration in soil and plant more than standard level but it prevents the use of chemical fertilizer so it is important for consumer health. Since wastewater contains important nutrients needed for plants, correct management in considered region decreases chemical fertilizer consuming.
Keywords
Cadmium
Copper
Iron
Khorramabad urban wastewater
Unconventional water
Zinc
  1. بهمنیار م ع (1385) تاثیر مصرف فاضلاب در آبیاری گیاهان زراعی بر میزان برخی از عناصر سنگین خاک و گیاهان. محیط شناسی. 44: 26-19.
  2. ترابیان ع. و مهجوری م (1381) بررسی اثر آبیاری با فاضلاب روی جذب فلزات سنگین به وسیله سبزی‌های برگی جنوب تهران. علوم خاک و آب. 16(2): 197-188.
  3. توللی ح و سمنانی ا (1381) روش‌های تجزیه خاک‌ها، گیاهان، آب‌ها و کودها. چاپ اول، انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز. 219 صفحه.
  4. ذوالفقاران ا. و حقایقی مقدم س ا (1387) تاثیر پساب خانگی بر عملکرد کلزا و ویژگی‌های خاک در آبیاری سطحی. مجموعه مقالات دومین سمینار راهکارهای بهبود و اصلاح سامانه‌های آبیاری سطحی، کرج، ایران.
  5. رجبی سرخنی م. و قائمی ع ا (1391) بررسی اثرات کاربرد تصفیه شده و کودهای شیمیایی بر عملکرد کلم بروکلی. مدیریت آب و آبیاری. 2(2): 24-13.
  6. سازمان حفاظت محیط زیست ایران (1391) قوانین، مقررات، ضوابط و استانداردهای محیط زیست انسانی. انتشارات حک، 336 صفحه.
  7. سماوات س.، بای بوردی ا.، ملکوتی م. ج. و تهرانی م م (1384) حد مجاز کادمیم در کودهای شیمیائی، محصولات زراعی و باغی. نشریه فنی شماره .437. موسسه تحقیقات خاک و آب، چاپ اول، انتشارات سنا، 20 صفحه.
  8. شایان جزی م (1389) بررسی تاثیر آبیاری با پساب بر برخی خواص فیزیکی و شیمیایی خاک. دانشگاه صنعتی شاهرود. شاهرود. پایان‌نامه کارشناسی ارشد.
  9. صالحی آ.، طبری م.، محمدی م. و علی عرب ع (1387) تجمع فلزات سنگینNi ،Cu ، Zn و Pb در خاک و برگ اقاقیا، تحت تاثیر فاضلاب شهری. پژوهش و سازندگی. 21(3): 100-92.
  10. طبری م و صالحی آ (1390) بررسی تاثیر آبیاری با استفاده از فاضلاب شهری بر تجمع فلزات سنگین در خاک. علوم و تکنولوژی محیط زیست. 13(4): 59-49.
  11. عرفانی آگاه ع (1378) بررسی کارآیی فاضلاب تصفیه شده خانگی در آبیاری زراعت کاهو و گوجه فرنگی. مجموعه مقالات همایش جنبه‌های زیست محیطی استفاده از پساب در آبیاری، وزارت نیرو، کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، تهران، ایران.
  12. مرادمند م. و بیگی هرچگانی ح (1388) اثر آبیاری با پساب تصفیه شده شهری بر توزیع سرب و نیکل در اندام فلفل سبز و خاک. پژوهش آب ایران . 3(5): 70-63.
  13. مظفری ح.، شیرانی راد ا. ح. و دانشیان ج (1392) ارزیابی مقدار برخی از عناصر معدنی و فلزات سنگین در کلزا، یونجه و اسفناج پس از آبیاری با درجات مختلف پساب خانگی. علوم غذایی و تغذیه. 10(4): 54-45.
  14. ملاحسینی ح. و بغوری ا (1385) بررسی خصوصیات شیمیایی خاک‌های زراعی تحت آبیاری با فاضلاب شهری. مجموعه مقالات همایش خاک، محیط زیست و توسعه پایدار، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران.
  15. وارسته خانلری ز. و جلالی م (1384) حرکت کادمیوم، روی و سرب در اثر کاربرد آب فاضلاب در خاک. مجموعه مقالات نهمین کنگره علوم خاک، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران.
  16. Abedi-Koupai J, Mostafazadeh-Fard B, Afyuni M and Bagheri M R (2006) Effect of treated wastewater on soil chemical and physical properties in an arid region. Plant Soil Environ. 8: 335-344.
  17. Agraval S K (2002) Pollution management: water pollution A.P.H. publication New Delhi. 384 p.
  18. Alghobar M A and Suresha S (2015) Evaluation of Nutrients and Trace Metals and Their Enrichment Factors in Soil and Sugarcane Crop Irrigated with Wastewater. Geoscience and Environment Protection. 3:46-56.
  19. Arora M, Kiran B, Rani S and Mittal N (2008) Heavy metal accumulation in vegetables irrigated with water from different sources. Food Chemistry. 111: 811-15.
  20. Bigdeli M and Seilsepar M (2008) Investigation of Metals Accumulation in Some Vegetables Irrigated with Waste Water in Shahr Rey-Iran and Toxicological Implications. American-Eurasian Agricultural & Environmental Sciences. 4 (1): 86-92.
  21. Chen Z F, Zhao Y, Zhu Y, Yang X, Qiao j, Tianc Q and Zhang Q (2009) Health risks of heavy  metals in sewage–irrigated soils and edible seeds in Langfang of Hebei provance, China. Science Food Agriculture. 90: 314-320.
  22. Emongor V E and Ramolemana G M (2004) Treated sewage effluent (water) potential to be used for horticultural production in Botswana. Physics and Chemistry of the Earth. 29 (15– 18): 1101-1108.
  23. Feizi M and Rastghalam Z S (2002) The effect of treated wastewater irrigation on accumulation of heavy metals in selected plants. Proceeding The 1th International and The 4th National Congress on Recycling of Organic Waste in Agriculture, Isfahan, Iran.
  24. Galavi M, Jalali A, Ramroodi M, Mousavi RS, and Galavi H (2010) Effects of Treated Municipal Wastewater on Soil Chemical Properties and Heavy Metal Uptake by Sorghum (Sorghum Bicolor L.). Agricultural Science. 2(3): 235-241.
  25. García-Delgado C, Eymar E, Contreras JI and Segura ML (2012) Effects of fertigation with purified urban wastewater on soil and pepper plant (Capsicum annuum L.) production, fruit quality and pollutant contents. Spanish Agricultural Research. 10(1): 209-221.
  26. Gebrekidan A, Weldegebriel Y, Hadera A and Bruggen B V D (2013) Toxicological assessment of heavy metals accumulated in vegetables and fruits grown in Ginfel river near Sheba Tannery, Tigray, Northern Ethiopia. Ecotoxicotology and Environmental Safety. 95: 171-178.
  27. Likuku A S and Obuseng G (2015) Health Risk Assessment of heavy metals via dietary intake of vegetables irrigated with treated wastewater around gaborone, Botswana. Proceeding International Conference on Plant, Marine and Environmental Sciences (PMES-2015), Kuala Lumpur (Malaysia).
  28. Lindsay W L (1979) Chemical Equilibria in soil. John Wiley and Sons, New York, 449 p.
  29. Lindsay W L and Norvell WA (1978) Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Science Society of America. 42: 421-428.
  30. Luo Y M and Christie P (1998) Bioavailability of copper and zinc in soil treated with alkaline stabilized sewage sludge. Environmental Quality. 27: 335-342.
  31. Marcussen H, Holm P E, Strobel B W and Hansen H C B (2009) Nickel Sorption to Goethite and Montmorillonite in Presence of Citrate. Environmental Science and Technology. 43: 1122-1127.
  32. Modaihsh A S, AL-Swailem M S and Mahjoub M O (2004) Heavy metals content of commercial inorganic fertilizers used in the Kingdom of Saudi Arabia. Agricultural and Marine Sciences. 9(1): 21–25.
  33. Mojiri A (2011) Effects of Municipal Wastewater on Physicaland Chemical Properties of Saline Soil. Biology Environment Science. 5(14): 71-76.
  34. Munir J, Rusan M, Rousan L (2007) Long term effect of wastewater irrigation of forage crops on soil and plant quality parameters. Desalination. 215: 143-52.
  35. Nabulo G, Origa H O Nasinyama GW and Cole D (2008) Assessment of Zn, Cu, Pb, and Ni contamination in wetland soils and plants in the lake basin. Environmental Science Technology. 5 (1): 65-74.
  36. Ngole V M (2005) An assessment of sewage sludge properties and their agronomic effects on selected soil types in Botswana: A green house study. University of Botswana, Department of Environmental Science, Ph.D. Dissertation.
  37. Pedrero F and Alarcon JJ (2009) Effects of treated wastewater irrigation on lemon trees. Desalination. 246: 631-39.
  38. Sharma R K, Agrawal M and Marshal F (2007) Heavy metal contamination of soil and vegetables in suburban areas of Varanasi, india. Ecotoxicology and Environmental Safety. 66(2): 258-66.
  39. Singh G and Bhati M (2005) Growth of Dalbergia Sissoo in Desert Regions of Western India Using Municipal Effluent and the Subsequent Changes in Soil and Plant Chemistry. Bioresource Technology. 96: 1019-1028.
  40. Suruchi and Khanna P (2011) Assessment of heavy metal contamination in different vegetables  grown in and around urban areas. Research Environmental Toxicology. 5(3): 162–179.
  41. Ugbaje S U and Agbenin J O (2012) Suitability of urban wastes for crop production in Zaria, Northern Nigeria: bioavailability and geochemical fractions of potentially toxic elements. International Environmental Studies. 69(1): 121–133.
Water and Irrigation Management
Volume 6, Issue 1
Spring 2016
Pages 101-115