Source Identifying and Characterizing Physical and Chemical Fine Dust in Sarakhs City

Document Type : Research Article

Authors

• Masoume Darmany ¹
• Haydeh Ara ²
• Alireza Rashki ³
• Abradat Mafi ⁴

¹ PhD Candidate in Desertification, Faculty of Desert Studies, Semnan University

² Assistant Professor, Department of Arid and Desert, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran

³ cAssociate Professor, Department of Faculty of Natural Resources and Environment Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran

⁴ Employee of Northeast Geological and Mineral Exploration Organization, Instructor, Mashhad, Iran

10.22067/geo.v9i3.87970

Abstract

The city of Sarakhs is located in in Khorasan Razavi province, the northeast of Iran and has a dry and desert climate. Although this city has no problem in the field of gaseous pollutants, but dust causes more unhealthy days than before. The purpose of this study was to investigate the physical and chemical properties, identify dust particles minerals over Sarakhs city and identify sources of dust storms. Spatial repetition of dry particle sedimentation has taken place during the summer and autumn seasons of 2019. This study was performed on fine round particles with a size of less than 10 micrometers at a height of 2-4 meters above the ground. Using Inductively Coupled Plasma (ICP) and XRD, metals and minerals of dust particles were identified and, then, using Scanning Electron Microscope (SEM) and Particles Size Analysis (PSA), particle shape and size were determined. According to the results, metals Ca, Al, Na, Fe, S, Ti, Ba, Mg, Zn, and Sr have the highest concentrations of dust in designated villages. The study of dust particle mineralogy showed that the dust has a terrestrial origin and is very similar to the minerals in the dust of Sistan plain and Hamoon wetland. The highest concentrations of clay minerals are: Kaolinite, Chlorite, Quartz, Calcite Gypsum. Ca and Al with the highest concentration among soluble metals indicate the origin of dust in the region. Also for elements such as Sr, S, and Gypsum, an evaporative source can be considered. The high concentrations of toxic and chemical elements including As, Pb, and Zn can be attributed to Khangiran refinery. Therefore, dust in Sarakhs region has three sources of local origin, evaporation and chemical.

Keywords

• Fine Dust
• Physical and Chemical Characterization
• Sarakhs
• SEM
• XRD

20.1001.1.23221682.1399.9.3.2.4

---

References

احمدی بیرگانی حسام؛ فیض نیا، سادات؛ میرنژاد، حسن؛ کوئین، کن مک؛ ابراهیمیان، سعید؛ تابع الحجه، محمد علی؛ ابراهیمی، شاکر؛ سالمی مجرد، اسکندر؛ خلیفه زاده، عبدالرضا؛ بدری، جواد؛ 1395.ترکیب شیمیایی ذرات TSP  گرد وغبار به عنوان شاخصی در منشأیابی ژئو شیمیایی در رسوبات، محیط‌زیست طبیعی. منابع طبیعی ایران. شماره 69. 283-301.

احمدی، حسن؛ 1377. ژئومرفولـوژی کـاربردی) بیابـان-فرسـابش بـادی). جلد دوم. موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.

آرامی، سید عبدالحسین؛ اونق، مجید؛ محمدیان بهبهانی، علی؛ اکبری، مهری؛ زراسوندی، علیرضا؛ 1397. تحلیل مطالعات مخاطره گرد­و­غبار در جنوب غرب ایران در دوره ۲۲ ساله (۲۰۱۷-۱۹۹۶). تحلیل فضایی مخاطرات محیطی ۱۳۹۷.سال پنجم. شماره 1. 39-66.

بشیری خوزستانی، رضا؛ سوری، بابک؛ 1395. بررسی خصوصیات خصوصیات فیزیکوشیمیایی ذرات معلق بزرگتر از 11 میکرومتر در استان کردستان. غرب ایران. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. شماره 3. ص 79-80.

جعفری، فریبا؛ خادمی، حسین؛ 1396. مهم‌ترین ویژگی­های شیمیایی و فیزیکی گرد­و­غبار اتمسفری شهر کرمان. نشریه علومآبوخاک) علوموفنونکشاورزیومنابعطبیعی). سال بیست ویک، شماره 1. ص. 18 21

خاتونی درویشی جواد؛ 1395. رسوب­شناسی و زمین شیمی رسوبات دشت خوزستان با نگرش پتانسیل تولید گرد­و­غبار. یافته­های نوین زمین­شناسی و کاربردی. دوره 10. شماره 20. 92- 105.

رسولی، علی اکبر؛ اساری صراف بهروز؛ محمدی، غلام حسین؛ 1389. تحلیل روندوقوع پدیده اقلیمی گرد­و­غبار در غرب کشور در 5 سال اخیر با استفاده از روش­های آماری ناپارامتری. فصل نامه جغرافیا. شماره 9، ص 15-28.

زراسوندی، علیرضا؛ مر، فرید؛ نظرپور، احد؛1390. ترکیب کانی­شناسی ذرات تشکیل دهنده پدیده گرد­و­غباردر استان خوزستان با تکیه بر آناالیز XRD و SEM، مجله بلورشناسی وکانی­شناسی. دوره 19. شماره 3. 511-518

زراسوندی، علیرضا؛ 1388. بررسی اثرات زیست محیطی پدیده گرد­و­غبار در استان خوزستان (فاز اول). اداره کل حفاظت از محیط­زیست استان خوزستان. ص 200.

کریمیان، بهناز؛ لندی، احمد؛ حجتی، سعید؛ احدیان، جواد؛ 1395. بررسی خصوصیات فیزیکی شیمیایی و کانی­شناسی گرد­و­غبار شهر اهواز. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. دوره 47. شماره 1. 159-173.

الگوی مشارکت جوامع محلی و دستگاه­های اجرائی در احیاء منابع طبیعی، زمین­شناسی شهرستان سرخس. مهندسین مشاور مجدآب شرق.

موسوی، حوریه؛ پورخباز، علیرضا؛ 1396. منشأیابی ذرات گرد­و­غبار با بررسی خصوصیات فیزیکی وشیمیایی آن­ها در شهرستان بیرجند. فصلنامهعلمیپژوهشیزمین­شناسی. محیط‌زیست. سال یازدهم. شماره 83. بهار 96. ص 1-9.

 

Broomandi, P., Dabir, B., Bonakdarpour, B., Rashidi, Y., 2017. Mineralogical and Chemical Characterization of Suspended Atmospheric Particles in Ahvaz. Int J Environ Res.

Folk R.L., 1974. Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill Publishing company texac78703.

Grazulis S, Chateigner D, Downs R. T, Yokochi A. T, Quiros M, Lutterotti L, Manakova E, Butkus, J, Moeck, P & Le Bail, A., 2009. Crystallography Open Database - an open-access collection of crystal structures. J. Appl. Cryst. 42, 726-72.

Jaradat Q, Momani M, Kamal A, Jbarah, Abdel-Aziz Q Massadeh A., 2004. Inorganic analysis of dust falls and office dust in an industrial area of Jordan. Environmental Research’,96, pp. 139–144.

John R. Dean., 2005. Practical Inductively Coupled Plasma Spectroscopy, ASM Metal Handbook, Materials Characterization Induction coupled plasma spectroscopy and its application, Volume 10, Steve J.Hill, second edition.

Karimian Torghabeh, A., Afzali, S. F., Jahandari, A., Mahmudy Gharaie, M. H., & Al-Khashman, O. A., 2020. Evaluation of trace elements concentration in surface sediments of Parishan International Wetland (Fars Province, SW Iran) by using geochemical and sedimentological analysis. Toxin Reviews.P1-9.

Lawrence, C. R. and J. C. Jason., 2009. The contemporary physical and chemical flux of aeolian dust: A synthesis of direct measurements of dust deposition Chem. Geol. 267: 46- 63

-Li, J., G. S. Okin, L. Alvare and H. Epstein., 2008. Effects of wind erosion on the spatial heterogeneity of soilnutrients in two desert grassland communities. Biogeochemi. 88: 73-88

-Modaish,A.S. M., 1997. characteristics and composition of the falling dust sediments on Riyadh city Saudi Arabia. Journal of Arid Environments. V. (36), P. (211-213).

Mounteney I, Burton A. K, Farrant A. R, Watts M. J, Kemp S. J. & Cook J. M., 2018. Heavy mineral analysis by ICP-AES a tool to aid sediment provenancing. Journal of Geochemical Exploration, 184, 1–10.

Potts, P. J., 1987. A Handbook of Silicate rock analysis. Blackie and Son Ltd, 549 p

Siiro P, Rasanen M, Gingras M, Harris C, Irion G, Pemberton G, Ranzi. A., 2005. Application of Laser diffraction grain-size analysis to reveal depositional processes in tidally influenced systems. Fluvial Sedimentology VII, Special Publication Number 35 of the International Association of Sedimentologists. Vol. 159-180.

Wiederkehr P, Yoon S.J., 1998. Air qualityindicators. In: Fenger J, Hertel O, Palmgren F(eds) Urban air pollution European aspects. Kluwer. Dordrec.