Distribution and provenance of heavy metals in sediments of the Vrbas River, Bosnia and Herzegovina

Abstract

Heavy metals are naturally occurring elements, but they are regarded as significant environmental pollutants due to their high density and high toxicity even at low concentrations. The aim of this paper is the evaluation of the pollution level of heavy metals in the river and riverbank sediments, as well as the estimation of their origin and spatial differences along the course of the Vrbas River through Banja Luka. The concentrations of metals have been assessed using the Inductively coupled plasma – optical emission spectrometry and Advanced mercury analyzer for mercury determination. The anthropogenic impact on heavy metal concentration in sediments was estimated by the calculating of pollution indices: geoaccumulation index (Igeo ), contamination factor (Cf ), pollution load index (PLI) and potential ecological risk index (Er). Obtained results indicate that there is no statistically significant spatial difference in metal concentration, indicating that heavy metals in sediments have a constant source. The anthropogenic impact expressed by the values of pollution indices showed that sites are generally uncontaminated by Co, Cr and V and moderately contaminated by Zn, Cu and Ni. On the contrary, lead, mercury and cadmium pose the highest ecological risk. The anthropogenic source of Pb, Hg and Cd is industry, municipal waste and the combustion of fossil fuels. The obtained results demonstrate the high ecological risk and the need for environmental monitoring, with the aim to support an efficient strategy to reduce local pollution and contamination of the investigated system.

Тешки метали су елементи природног порекла, али се сматрају значајним полутантима животне средине због велике густине и токсичности, чак и при малим концентрацијама. Циљ овог рада је процена нивоа загађености речних и приобалних седимената тешким металима, као и процена њиховог порекла и просторне расподеле дуж тока реке Врбас кроз Бањалуку. Концентрације тешких метала одређиване су помоћу индуктивно спрегнуте плазме – оптичке емисионе спектрометрије и наменског живиног анализатора. Антропогени утицај на концентрацију тешких метала у седиментима процењен је израчунавањем различитих индекса загађења: индекса геоакумулације (Igeo),фактора контаминације (Cf), индекса оптерећења загађењем (PLI) и индекса потенцијалног еколошког ризика (Er). Добијени резултати указују да не постоје статистички значајне просторне разлике у концентрацији метала, што указује на то да тешки метали у испитиваним седиментима имају константан извор. Антропогени утицај изражен у вредностима индекса загађења показао је да су локације генерално незагађене кобалтом, хромом и ванадијумом, а умерено загађене цинком, бакром и никлом. С друге стране, кадмијум, жива и олово представљају највећи еколошки ризик. Антропогени извори ових метала су индустрија, комунални отпад и сагоревање фосилних горива. Добијени резултати показују висок еколошки ризик и потребу за мониторингом животне средине, подржавајући развој ефикасне стратегије за смањење локалног загађења и загађења испитиваног подручја.