Source Apportionment and Toxicological Risk of Potentially Toxic Elements in River Osun Ecosystem Within Ilesha Gold Belt

तकनीकी सारांश: इलेशा गोल्ड बेल्ट के भीतर नदी ओसुन पारिस्थितिकी तंत्र में संभावित रूप से विषाक्त तत्वों का स्रोत निर्धारण और विषैला जोखिम

समस्या विवरण
यह अध्ययन ओसुन राज्य, नाइजीरिया के इलेशा गोल्ड बेल्ट के भीतर नदी ओसुन पारिस्थितिकी तंत्र में संभावित रूप से विषाक्त तत्वों (PTEs) से जुड़े पर्यावरणीय और सार्वजनिक स्वास्थ्य जोखिमों को संबोधित करता है। सोने के खनन कार्यों, विशेष रूप से कारीगर (artisanal) संचालन को औद्योगिक प्रक्रियाओं, प्रगलन (smelting) और अनुचित अपशिष्ट निपटान के माध्यम से जल और तलछट में छोड़े जाने वाले भारी धातु संदूषण के महत्वपूर्ण स्रोतों के रूप में पहचाना गया है। यह शोध पारिस्थितिक जोखिमों और दीर्घकालिक जोखिम (विशेष रूप से अंतर्ग्रहण/ingestion के माध्यम से) से उत्पन्न होने वाले संभावित मानव स्वास्थ्य खतरों का मूल्यांकन करने के लिए इन मैट्रिक्स में भौतिक-रासायनिक मापदंडों और धातु सांद्रता को चरित्रित करने पर केंद्रित है।

कार्यप्रणाली
इस शोध में क्षेत्र नमूनाकरण (field sampling), प्रयोगशाला विश्लेषण और सांख्यिकीय मॉडलिंग को शामिल करते हुए एक बहुआयामी दृष्टिकोण अपनाया गया:

• नमूनाकरण: सितंबर 2024 में गोल्ड बेल्ट के चार विशिष्ट स्थानों (ओरा के पास दो स्थल - ORS1 और ORS2, एक ओके-इबोडे में - OKS, और एक ओसोगबो में - OSS) से जल और तलछट के नमूने एकत्र किए गए। तलछट को एक एकमैन ग्रैब (Ekman grab) का उपयोग करके 0–25 सेमी की गहराई से एकत्र किया गया।
• भौतिक-रासायनिक विश्लेषण: pH, घुली हुई ऑक्सीजन, कुल घुलनशील ठोस (TDS), विद्युत चालकता और कुल कठोरता के लिए एक मल्टी-पैरामीटर प्रोब का उपयोग करके इन-सीटू (in-situ) माप लिए गए।
• नमिका तैयारी और पाचन (Digestion): जल के नमूनों को सांद्र नाइट्रिक एसिड (HNO₃) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) के साथ 90°C पर पचाया गया। तलछट के नमूनों को हवा में सुखाया गया, छाना गया (2mm), और HCl, HNO₃ और फास्फोरिक एसिड (H₃PO₄) के मिश्रण के साथ निकाला गया।
• उपकरण विश्लेषण: इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा-ऑप्टिकल एमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ICP-OES) के साथ एक एजीलेन्ट 720-ES सिस्टम का उपयोग करके भारी धातु सांद्रता को मापा गया।
• सांख्यिकीय और जोखिम मूल्यांकन:
  • स्रोत निर्धारण (Source Apportionment): पैटर्न की पहचान करने, समान भू-रासायनिक रुझानों वाले तत्वों को समूहित करने, और प्राकृतिक भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं बनाम मानवजनित इनपुट के बीच अंतर करने के लिए वारिमैक्स रोटेशन (varimax rotation) के साथ प्रिंसिपल कंपोनेंट एनालिसिस (PCA) का उपयोग किया गया।
  • पारिस्थितिक जोखिम: संदूषण कारकों और विषैले प्रतिक्रिया कारकों (हकांसन, 1980) के आधार पर पोटेंशियल इकोलॉजिकल रिस्क इंडेक्स (ERI) की गणना की गई।
  • मानव स्वास्थ्य जोखिम: संयुक्त राज्य अमेरिका के पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (USEPA, 2011) के मॉडलों का उपयोग करके एक गैर-कैंसरजन्य जोखिम मूल्यांकन किया गया। इसमें वयस्कों के अंतर्ग्रहण के माध्यम से संपर्क के लिए क्रोनिक डेली इनटेक (CDI) और हजार्ड क्वांटिएंट (HQ) की गणना शामिल थी।

मुख्य परिणाम

• धातु सांद्रता:
  • जल: विभिन्न स्थलों पर महत्वपूर्ण भिन्नताएं देखी गईं। ORW1 में अन्य स्थलों की तुलना में पोटेशियम (2.59 mg/L), कैल्शियम (3.59 mg/L), बेरियम (4.59 mg/L) और वैनेडियम (5.59 mg/L) की उल्लेखनीय उच्च सांद्रता देखी गई। आयरन (Fe) और मैंगनीज (Mn) के स्तर भी भिन्न थे, जिसमें ORW1 में उच्चतम Fe सांद्रता (1.30 mg/L) देखी गई।
  • तलछट: ORS1 स्थल ने कई तत्वों के लिए उच्चतम औसत सांद्रता प्रदर्शित की, जिनमें सोडियम (4.92 mg/kg), मैग्नीशियम (7.48 mg/kg) और एल्युमीनियम (1077.82 mg/kg) शामिल हैं। ORS2 में सिल्वर (8.88 mg/kg) और कैडमियम (0.38 mg/kg) के बढ़े हुए स्तर देखे गए।
• स्रोत निर्धारण (PCA): तीन प्रिंसिपल कंपोनेंट्स की पहचान की गई।
  • कंपोनेंट 1 ने अधिकांश भिन्नता (variance) को दर्शाया, जिसमें Na, Mg, K, Ba, V, Fe, Ni, Cu, Al, Se, Th, और U जैसे तत्वों को समूहित किया गया, जो एक सामान्य भू-रासायनिक या खनिज उत्पत्ति का सुझाव देते हैं।
  • कंपोनेंट 2 ने ट्रांजिशन मेटल्स और कैल्शियम-समृद्ध यौगिकों (Ca, Mn, Fe, Co, Pb, Cd) में भिन्नता को उजागर किया।
  • कंपोनेंट 3 में Cr, Ag, Cd, और Th की विशेषता थी, जो औद्योगिक या पर्यावरणीय कारकों से जुड़े विशिष्ट ट्रेस मेटल वितरण को दर्शाता है। सिल्वर (Ag) को एक आउटलायर के रूप में पहचाना गया, जो क्लस्टर्ड तत्वों से अलग व्यवहार करता है।
• पारिस्थितिक जोखिम: इकोलॉजिकल रिस्क इंडेक्स (ERI) ने संकेत दिया कि कैडमियम (Cd) और लेड (Pb) ने, विशेष रूप से तलछट के नमूनों में, महत्वपूर्ण पारिस्थितिक जोखिम पैदा किए।
• मानव स्वास्थ्य जोखिम:
  • हजार्ड क्वांटिएंट (HQ) विश्लेषण से पता चला कि कैडमियम (Cd), लेड (Pb) और निकल (Ni) ने दीर्घकालिक अंतर्ग्रहण के माध्यम से महत्वपूर्ण जोखिम पैदा किए।
  • तलछट अंतर्ग्रहण के लिए विशिष्ट HQ मान कई तत्वों के लिए एकता (unity) से अधिक थे, जिनमें कोबाल्ट (Co: 1.789), निकल (Ni: 1.897), कॉपर (Cu: 1.765), जिंक (Zn: 1.876) और यूरेनियम (U: 1.548) शामिल हैं, जो इन तलछटों के संपर्क में आने वाले वयस्कों के लिए संभावित गैर-कैंसरजन्य स्वास्थ्य जोखिमों को इंगित करते हैं।

महत्व और दावे
यह अध्ययन स्थापित करता है कि इलेशा गोल्ड बेल्ट के जल और तलछट में भारी धातु की सांद्रता संदूषण के विभिन्न स्तरों को प्रदर्शित करती है, जिसमें विशिष्ट स्थल (विशेष रूप से ORS1 और ORS2) महत्वपूर्ण से अत्यधिक संदूषण के संकेत दिखाते हैं। लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि देखे गए तत्वों के परिवर्तन खनन कार्यों और प्राकृतिक भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के संयोजन द्वारा संचालित होते हैं।

इस कार्य का प्राथमिक महत्व इसके विशिष्ट विषैले जोखिमों की पहचान में निहित है। निष्कर्षों से पता चलता है कि सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए उन क्षेत्रों में नियामक उपायों की आवश्यकता है जहाँ खनन गतिविधियाँ होती हैं। शोध पत्र स्पष्ट रूप से पर्यावरणीय खतरों को कम करने और जल की गुणवत्ता को बनाए रखने के लिए भारी धातुओं की सांद्रता की निरंतर निगरानी का आह्वान करता है। इसके अलावा, यह क्षेत्र की स्वर्ण खनन गतिविधियों से जुड़े संदूषण स्तरों को कम करने के लिए टिकाऊ खनन विधियों और उपयुक्त अपशिष्ट प्रबंधन रणनीतियों को अपनाने की वकालत करता है। यह अध्ययन नए प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल या इन नियामक और प्रबंधन सिफारिशों के परे भविष्य के अनुप्रयोगों का प्रस्ताव नहीं करता है।