Distribuzione, fonti e tossicità dei metalli pesanti nei sedimenti superficiali del Karnataka nordoccidentale, nel sud dell'India

Dec 21, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 15782 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio presenta la distribuzione spaziale, le fonti e i rischi tossicologici di As, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn nei sedimenti superficiali del Karnataka nordoccidentale, nell'India meridionale. I metalli pesanti (eccetto il mercurio) sono arricchiti da 1 a 5 volte rispetto alla crosta continentale superiore. Un'elevata concentrazione di Cr, Ni, Cu e Zn si trova nelle zone centrali di Kudalgaon, Devarayi e Tavargatti e nell'area sud-occidentale di Ganeshgudi, mentre l'arsenico è arricchito nella zona nord-orientale di Alnavar, Kakkeri, Tavargatti e Pb, e Hg in i villaggi nord-occidentali di Kapoli, Devarayi, Manjarpal. L’indice di rischio ecologico, l’indice di rischio tossico e il quoziente medio dei livelli di probabili effetti dei metalli pesanti suggeriscono che circa il 40% dell’area è soggetta a un rischio molto elevato, soprattutto per Cr e As nei sistemi idrologici, biologici ed ecologici. L’analisi statistica multivariata suggerisce possibili fonti geogeniche per Ni, Cr, Cu e Zn e fonti antropiche come le emissioni dei veicoli e dei settori agricoli per As, Hg e Pb. Questo studio è il primo del suo genere nell'area e aiuterà a formulare meglio l'inquinamento ambientale e le misure correttive legate ai rischi per preservare l'ecosistema naturale e il benessere degli esseri umani.

I micronutrienti essenziali sono necessari per il funzionamento degli esseri viventi; tuttavia, quantità eccessive di questi elementi producono danni cellulari e tissutali che portano a una serie di effetti negativi sulla salute degli esseri umani, delle piante e degli animali1. I metalli pesanti (HM) come As, Cd, Cr, Pb e Hg2 hanno un grado di tossicità più elevato, rendendo questi 5 metalli una priorità assoluta per i problemi di salute pubblica. Dall’ultimo decennio, c’è una grande consapevolezza nella comunità scientifica sui rischi per la salute pubblica e l’ambiente associati all’inquinamento da HM derivante dall’aumento dei processi industriali, delle attività agricole, della combustione, delle applicazioni elettroniche e dei rifiuti urbani3,4. Anche a livelli di esposizione più bassi, è noto che la tossicità degli HM induce danni a più organi.

I sedimenti superficiali del pianeta Terra ricevono ogni anno un'enorme quantità di inquinanti provenienti da varie fonti geogeniche e antropiche, rendendo i componenti del suolo non solo come un deposito di sostanze inquinanti ma anche come un cuscinetto controllando il trasporto degli inquinanti nell'ambiente5,6. Elevate concentrazioni di As, Cr, Cd, Hg e Pb nel suolo sono tossiche per la maggior parte delle piante e degli animali.

Nello stato del Karnataka, nel sud dell’India, il settore agricolo contribuisce per circa il 16% alla produzione interna lorda (PIL), un valore superiore alla media nazionale7. L’uso di pesticidi e fertilizzanti nei campi agricoli è la strategia chiave per controllare le malattie delle colture e migliorare i raccolti. Tuttavia, negli ultimi anni, è cresciuta la preoccupazione per l’uso improprio di prodotti chimici pericolosi8. Le overdose di prodotti chimici agricoli stanno creando problemi di salute come problemi alla pelle, sintomi di irritazione agli occhi, problemi respiratori, disidratazione, vomito, crampi e diarrea nella comunità agricola7.

La cartografia geochimica è stata effettuata nel toposheet n. 48I/11 per preparare un database geochimico multi-elemento che possa essere utilizzato nello sviluppo delle risorse minerali, nella pianificazione dell'uso del territorio, nell'agricoltura, nella silvicoltura, nel monitoraggio ambientale, nella salute umana e animale e nel corretto smaltimento dei rifiuti. Il presente studio basato su sette metalli pesanti (As, Cr, Cu, Hg, Ni, Pd e Zn) provenienti da sedimenti superficiali fornisce una visione più ampia della concentrazione, distribuzione, arricchimento, fonti e potenziali rischi ambientali di questi metalli pesanti.

L'area si trova tra 15,25° DD e 15,50° DD di latitudine e 74,50° DD e 74,75° DD) di longitudine (Fig. 1) nella parte nord-occidentale dello stato di Karnataka, India meridionale, coprendo parti dei distretti di Belgaum, Dharwad e Uttar Kannada . Il lato occidentale dell'area è un terreno collinare con colline ripide e valli strette. Il lato orientale è pianeggiante, il principale modello di drenaggio dell'area è dendritico. L'area si trova nel Cratone del Dharwar Occidentale (WDC) dello Scudo Indiano ed è occupata da rocce gneissiche del Complesso Gneissico Peninsulare (PGC); quarzite, calcare, fillite, argillite, formazione di ferro fasciato e rocce scistose del supergruppo Dharwar della cintura scistosa di Shimoga e dicchi di dolerite del gruppo Younger Intrusives. Il PGC costituisce gran parte del WDC ed è costituito da gneiss tonalitico-trondhjemitico con molte inclusioni di rocce sedimentarie ed ignee più antiche (Fig. 2)9. Il clima locale è prevalentemente caldo semiarido, "classe BSh"10 e la temperatura media annua e le precipitazioni sono rispettivamente di 24,3 °C e 885 mm. Appezzamenti isolati dell'intera area e tutta la parte nord-orientale sono occupati da insediamenti umani e coltivati ​​a canna da zucchero, riso, cotone e mango; la restante parte del territorio è ricoperta da foreste (Fig. 3)9.