Speciation and Distribution of Selected Heavy Metals in Kuwait`s Marine Sediments

تم جمع عينات من رواسب الأعماق من 21 محطة من البيئة البحرية الكويتية لتحليل مركبات العناصر الكيميائية الثقيلة )الكوبالت، الكروم، النحاس، النيكل، والرصاص، والزنك( باستخدام طريقة استخراج متتابعة .BCR تم تحديد حجم الحبيبات، ومحتوى إجمالي الكربون العضوي وأيضا كربونات الكالسيوم. كان متوسط وفرة تركيزات العناصر الكيميائية الثقيلة الكلية على النحو التالي: الرصاص >الكوبالت >النحاس >الزنك >الكروم >النيكل. وأظهر التحليل أن حجم الحبيبات في منطقة الدراسة يحتوي معظمها على الطمي في معظم المواقع مع القيمة المتوسطة (٪81.2) من الطمي، )٪12.6( من الرمل )٪6.23( من الطين. وأظهر تحليل محتوى الكربون العضوي الإجمالي قيمة متوسطة ،٪1.53 بينما أظهرت كربونات الكالسيوم قيمة متوسطة .٪30.0 مؤشر الترسيب الجيولوجي يشير إلى أن منطقة الدراسة بصورة عامة غير ملوثة بالعناصر الكيميائية الثقيلة مثل الكوبالت، الكروم، النحاس، النيكل والرصاص والزنك. ونتيجة لهذه الدراسة تبين أيضا أن مجموع تركيزات متوسط النحاس والرصاص والزنك في الرواسب أقل من معايير جودة الرواسب لبعض الدول، في حين كان الحد الأقصى للنتائج من تركيزات العناصر الكيميائية الثقيلة الكروم والنيكل فوق بعض معايير جودة الرواسب المستخدمة في بعض الدول. وفي الرواسب كان الجزء الغالب المحتوي على تركيز عناصر الكوبالت، الكروم، النحاس، النيكل والزنك هو الجزء المتبقي، تليها الاختزال ومن ثم الجزء العضوي القابل للأكسدة. وكان الجزء القابل للتبادل الأقل أهمية بالنسبة لمعظم العناصر الكيميائية الثقيلة. ومع ذلك، كان جزء الاختزال هو الجزء الأكثر أهمية بالنسبة للرصاص. أما في الرواسب فكان ترتيب التنقل من الجزء القابل للتبادل في العناصر الكيميائية الثقيلة كما في الترتيب الأقل الرصاص< النيكل< الزنك< الكوبالت< النحاس< الكروم؛ الترتيب الأقل لجزء الاختزال هو الرصاص< النحاس< الزنك< الكوبالت< النيكل< الكروم؛ الترتيب الأقل للجزء العضوي القابل للأكسدة هو الرصاص< الكروم< النحاس< النيكل< الكوبالت< الزنك والترتيب الأقل للجزء المتبقي هو الكوبالت< الكروم< النيكل< الزنك< النحاس< الرصاص. تم تطبيق الإحصاء لتحليل الانحدار الخطي المتعدد على مجموعات البيانات للأجزاء القابلة للتبادل في الرواسب، والقابلة للأكسدة والقابلة للاختزال والجزء المتبقي وتوقع محتوى إجمالي الكربون العضوي هو العامل الرئيسي الذي يؤثر في توقعات معظم تركيزات العناصر الكيميائية الثقيلة مع وجود التأثير الإيجابي.

Core sediment samples were collected from 21 stations from Kuwait marine environment for the speciation of heavy metals such as cobalt (Co), chromium (Cr), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb) and zinc (Zn) using the Bureau Community of Reference (BCR) sequential extraction procedure. Grain sizes, total organic carbon (TOC) and carbonate were also determined. The average abundance of the total concentrations of heavy metals increased as follows: Pb < Co< Cu < Zn < Cr < Ni. Grain-size analysis showed that study area contained mostly silty fraction at most locations with mean value of 81.2% silt, 12.6% of sand and clay, 6.23%. The analysis of TOC showed a mean value of 1.53%; whereas, the carbonate showed a mean value of 30.0% calcium carbonate (CaCO3). The geoaccumulation index (Igeo) suggested that sediment was not contaminated by Co, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn. Results of this study showed that the total concentrations of Cu, Pb, and Zn in the sediments were below the national sediment quality guidelines; whereas, the maximum total concentrations of Cr and Ni were above some of the national sediment quality guidelines. In the sediments, the dominant fractions as hosts for Co, Cr, Cu, Ni, and Zn were the residual fraction, followed by the reducible, and then the oxidizable fractions. The exchangeable fraction was the least important for most metals. However, reducible fraction was reported the most important fraction for Pb. In sediments, the mobility order of exchangeable fraction of the heavy metals studied decreased in the order Pb> Ni> Zn> Co> Cu> Cr; the reducible fractions decreased in the order Pb> Cu> Zn> Co> Ni> Cr; the oxidizable fractions decreased in the order Pb> Cr> Cu> Ni> Co> Zn, and the residual fractions in sediments decreased in the order Co> Cr> Ni> Zn> Cu> Pb. Multiple linear regression analysis that was applied on sediment datasets for exchangeable, reducible, and oxidizable fraction predicted that TOC was the main factor influencing predictions of most heavy metal concentrations with a positive effect.