Evaluation of heavy metals in agricultural soils from Katsina State Nigeria

Resumen:
This work contributes to the monitoring of Agricultural soil pollution in Katsina State, North western Nigeria by assessing the degree of heavy metal pollution in Agricultural soil samples. The study was conducted in the year 2017 within some catchment areas located within the 3 senatorial zones that constitute to make up the state (Katsina senatorial zone: Birchi, Dutsinma and Katsina; Daura senatorial zone: Daura, Ingawa and Zango; Funtua senatorial zone: Dabai, Funtua, Kafur, Malunfashi and Matazu). Analysis for the concentration of these heavy metals; Cr, Cd, Fe, Ni, Mn, Pb and Zn was conducted by the use of AAS (by Atomic Absorption Spectrophotometry) method. . Several indices were used to assess the metal contamination levels in the Agricultural soil samples, namely; Geoaccumulation Index (Igeo), Enrichment Factor (EF), Contamination Factor (CF), Degree of Contamination (Cd) and Pollution Load Index (PLI). The result of this study has shown that generally among the heavy metals evaluated, the highest concentration was observed for Fe (range: 20.195-38.347 ppm), followed by Zn (range: 0.528-1.134 ppm), Pb (range: 0.256-0.627 ppm), Mn (range: 0.261-0.572 ppm) and Cr (range: 0.093-0.344 ppm). While Cd has the lowest concentration (range: 0.022-0.043 ppm). For all the site sampled the heavy metal Ni was below detection level (BDL). From the results of heavy metals I-geo values, according to Muller’s classification, soil samples from Birchi, Daura, Dutsinma, Kafur and Zango were unpolluted (class 0) while soil samples from Dabai, Funtua, Ingawa, Katsina, Malunfashi and Matazu are moderately polluted (class 1). The result for the enrichment factor has shown that with the exception of the heavy metal Fe, which shows significant enrichment for all the sites sampled all the other heavy metals show deficiency to minimal enrichment. Also based on the contamination factors for all soil samples the heavy metal Fe has a CF values range of 1.2861-2.3240, indicating that the Agricultural soil samples are moderately contaminated with Fe. In contrast, the rest of the heavy metals exhibit low contamination in general. The value of PLI ranges from 0.2408 to 0.4935, indicating unpolluted to moderate pollution, with the sampling site for Katsina displaying the highest PLI value while the sampling site of Ingawa has the lowest PLI. The Eri values for all samples are all < 40, presenting low ecological risk. The results suggest that the Agricultural soils samples from Katsina state has low contamination by the heavy metals evaluated
 
Este trabajo contribuye al monitoreo de la contaminación del suelo agrícola en el estado de Katsina, noroeste de Nigeria, mediante la evaluación del grado de contaminación por metales pesados en muestras de suelo agrícola. El estudio se realizó en el año 2017 dentro de algunas áreas de captación ubicadas dentro de las 3 zonas senatoriales que constituyen el estado (zona senatorial de Katsina: Birchi, Dutsinma y Katsina; zona senatorial de Daura: Daura, Ingawa y Zango; zona senatorial de Funtua: Dabai, Funtua, Kafur, Malunfashi y Matazu). Análisis para la concentración de estos metales pesados; Cr, Cd, Fe, Ni, Mn, Pb y Zn se llevaron a cabo mediante el uso del método AAS (por espectrofotometría de absorción atómica). . Se utilizaron varios índices para evaluar los niveles de contaminación de metales en las muestras de suelo agrícola, a saber; Índice de geoacumulación (Igeo), Factor de enriquecimiento (EF), Factor de contaminación (CF), Grado de contaminación (Cd) e Índice de carga de contaminación (PLI). El resultado de este estudio ha demostrado que, generalmente, entre los metales pesados evaluados, se observó la concentración más alta para Fe (rango: 20.195-38.347 ppm), seguido de Zn (rango: 0.528-1.134 ppm), Pb (rango: 0.256-0.627 ppm), Mn (rango: 0.261-0.572 ppm) y Cr (rango: 0.093-0.344 ppm). Mientras que Cd tiene la concentración más baja (rango: 0.022-0.043 ppm). Para todo el sitio muestreado, el Ni de metales pesados estaba por debajo del nivel de detección (BDL). De los resultados de los valores de I-geo de metales pesados, según la clasificación de Muller, las muestras de suelo de Birchi, Daura, Dutsinma, Kafur y Zango no estaban contaminadas (clase 0), mientras que las muestras de suelo de Dabai, Funtua, Ingawa, Katsina, Malunfashi y Matazu son moderadamente contaminado (clase 1). El resultado del factor de enriquecimiento ha demostrado que, con la excepción del Fe de metales pesados, que muestra un enriquecimiento significativo para todos los sitios muestreados, todos los demás metales pesados muestran una deficiencia de enriquecimiento mínimo. También basado en los factores de contaminación para todas las muestras de suelo, el Fe de metales pesados tiene un rango de valores de CF de 1.2861-2.3240, lo que indica que las muestras de suelo agrícola están moderadamente contaminadas con Fe. En contraste, el resto de los metales pesados exhiben baja contaminación en general. El valor de PLI varía de 0.2408 a 0.4935, lo que indica contaminación no contaminada a moderada, con el sitio de muestreo para Katsina mostrando el valor de PLI más alto, mientras que el sitio de muestreo de Ingawa tiene el PLI más bajo. Los valores de Eri para todas las muestras son <40, presentando bajo riesgo ecológico. Los resultados sugieren que las muestras de suelos agrícolas del estado de Katsina tienen baja contaminación por los metales pesados evaluados
 

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