Статті

Імовірнісна деградація ґрунту через наявність важких металів навколо Ташан-Каджі, район Торо (Нігерія)

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2025

Останнє оновлення: 26 серпня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1833

Authors:

Ібрагім Аувалу Ахмад, orcid.org/0009-0003-8980-897X, Університет Путра Малайзія, Кафедра цивільного будівництва, факультет інженерії, м. Селангор, Малайзія

Нік Норсяхаріаті Нік Дауд*, orcid.org/0000-0003-0021-3893, Університет Путра Малайзія, Кафедра цивільного будівництва, факультет інженерії, м. Селангор, Малайзія, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Сіті Нур Алія Рослан, orcid.org/0000-0002-9725-4378, Університет Путра Малайзія, Кафедра цивільного будівництва, факультет інженерії, м. Селангор, Малайзія

Адо Юсуф Абдулфатах, orcid.org/0009-0000-5123-5019, Університет Байєро Кано, Кафедра цивільного будівництва, факультет інженерії, м. Кано, Нігерія

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (4): 126 - 134

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-4/126

Abstract:

Мета. Оцінка впливу забруднення важкими металами, зокрема лантаном (La) і залізом (Fe), на геотехнічні характеристики ґрунту в селещі Ташан-Каджі, район Торо, Нігерія. У цій місцевості спостерігаються часті випадки руйнування інфраструктури, особливо доріг і будівель, що можуть бути пов’язані із деградацією ґрунту внаслідок присутності важких металів.

Методика. У рамках дослідження були відібрані десять зразків ґрунту з різних місць за допомогою бура-шнека. Зразки пройшли фізико-механічні випробування (визначення меж пластичності та стандартний Прокторський тест на ущільнення) й геохімічний аналіз методом рентгенофлуоресцентного аналізу (РФА). Результати були статистично проаналізовані для дослідження взаємозв’язку між вмістом важких металів і поведінкою ґрунту.

Результати. Ґрунти виявилися помірно- й високо пластичними та містили значні концентрації La і Fe. Високий вміст La (95–96 ppm) і низький вміст Fe (0–3 %) негативно впливали на ключові геотехнічні параметри. Збільшення концентрації La корелювало з підвищеною пластичністю, тоді як зниження вмісту Fe пов’язане зі зменшенням максимальної сухої щільності й оптимальної вологості. Встановлено чіткий статистичний зв’язок між концентрацією важких металів і змінами властивостей ґрунту.

Наукова новизна. Дослідження пропонує новий підхід до вивчення впливу La і Fe на пластичність ґрунту та його характеристики ущільнення в локалізованому регіоні Нігерії, що робить науковий внесок у розуміння причин геотехнічної деградації, спричиненої важкими металами.

Практична значимість. Отримані результати мають важливе значення для інженерів-екологів, даючи змогу оцінювати й, відповідно, зменшувати ризики інфраструктурних проблем у регіонах, забруднених важкими металами. Розуміння впливу La і Fe може стати основою для вибору матеріалів, проєктування фундаментів і обробки ґрунтів у подібних геотехнічних умовах.

Ключові слова: руйнування, пластичність ґрунту, Нігерія, Ташан-Каджі, залізо, лантан, РФА

References.

1. Hassan, W., Qasim, M., Alshameri, B., Shahzad, A., Khalid, M. H., & Qamar, S. U. (2024). Geospatial intelligence in geotechnical engineering: a comprehensive investigation into SPT-N, soil types, and undrained shear strength for enhanced site characterization. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 83(10). https://doi.org/10.1007/s10064-024-03884-7

2. Zhang, Z., Hou, Y., Li, P., & Wang, J. (2024). Enhancement of geotechnical properties of loess using nano clay and nano-iron oxide. Environmental Earth Sciences, 83(13). https://doi.org/10.1007/s12665-024-11716-w

3. Xu, P., Qian, H., Li, W., Ren, W., Yang, F., & Wang, L. (2023). New insights into the seepage behavior of heavy metal-contaminated loess and its underlying geochemical mechanism. Journal of Hydrology, 620, 129476. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129476

4. Karkush, M. O., Ali, S. D., Karkush, M., & Ali, S. (2020). Impacts of lead nitrate contamination on the geotechnical properties of clayey soil. Journal of Engineering Science and Technology, 15(2), 1032-1045.

5. Dehkordi, M. M., Nodeh, Z. P., Dehkordi, K. S., Salmanvandi, H., Khorjestan, R. R., & Ghaffarzadeh, M. (2024). Soil, air, and water pollution from mining and industrial activities: sources of pollution, environmental impacts, and prevention and control methods. Results in Engineering, 23, 102729. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102729

6. Tiwari, S. N., Raj, S. S., Kumar, D., & Gocher, A. K. (2024). Assessment of radionuclide transfer in terrestrial ecosystem. Handbook on Radiation Environment, 1, 121-159. https://doi.org/10.1007/978-981-97-2795-7_5

7. Negahdar, A., & Nikghalbpour, M. (2020). Geotechnical properties of sandy, clayey soil contaminated with lead and zinc. SN Applied Sciences, 2(8). https://doi.org/10.1007/s42452-020-3115-3

8. Ali, N., Metwally, M., Sawwaf, M. E., & Nazir, A. (2024). Study the correlation between microstructural features and geotechnical properties of collapsing soil at elevated temperatures. Geoenergy Science and Engineering, 238, 212923. https://doi.org/10.1016/j.geoen.2024.212923

9. Bai, B., Bai, F., & Hou, J. (2024). The migration process and temperature effect of aqueous solutions contaminated by heavy metal ions in unsaturated silty soils. Heliyon, e30458. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30458

10.      Singh, A., Pal, D. B., Mohammad, A., Alhazmi, A., Haque, S., Yoon, T., Srivastava, N., & Gupta, V. K. (2022). Biological remediation technologies for dyes and heavy metals in wastewater treatment: New insight. Bioresource Technology, 343, 126154. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126154

11.      Patel, A. V. (2012). A Study on Geotechnical Properties of Heavy Metal Contaminated Soil. Paripex ‒ Indian Journal of Research, 3(6), 62-63. https://doi.org/10.15373/22501991/june2014/20

12.      Qingya, W., Li, F., Jiang, X., Hao, J., Zhao, Y., Wu, S., Cai, Y., & Huang, W. (2022). Quantitative analysis of soil cadmium content based on the fusion of XRF and Vis-NIR data. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 226, 104578. https://doi.org/10.1016/j.chemolab.2022.104578

13.      Kayabali, K., Nagaraj, H. B., Balci, M.C., Yilmaz, D., Beyhan,  M., & Aras, K. (2023). Development of a Single-Point Method to Determine Soil Plastic Limit Using Fall-Cone Data. Geotechnical and Geological Engineering, 41(8), 4473-4485. https://doi.org/10.1007/s10706-023-02527-0

14.      Effiom, S. O., Ajor, J. A., Effiom, P. O., Edem, I., Ubi, P., Abam, F., & Diemuodeke, O. E. (2023). Experimental study on the optimal performance of gas turbine (GT) inlet air filtration system for offshore application. Journal of Engineering and Applied Science, 70(1). https://doi.org/10.1186/s44147-023-00303-8

15.      Spagnoli, G., & Shimobe, S. (2019). A statistical reappraisal of the relationship between liquid limit and specific surface area, cation exchange capacity, and activity of clays. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 11(4), 874-881. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2018.11.007

16.      Gkika, D. A., Chalaris, M., & Kyzas, G. Z. (2024). Review of Methods for Obtaining Rare Earth Elements from Recycling and Their Impact on the Environment and Human Health. Processes, 12(6), 1235. https://doi.org/10.3390/pr12061235

17.      Sharma, P., Jha, A.B., & Dubey, R.S. (2024). Addressing lanthanum toxicity in plants: Sources, uptake, accumulation, and mitigation strategies. The Science of the Total Environment, 929, 172560. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172560

18.      Jiménez-Reyes, M., & Solache-Ríos, M. (2014). Chemical Behavior of Lanthanum in the Presence of Soils Components: Adsorption and Humate Complexes. Water Air & Soil Pollution, 225(12). https://doi.org/10.1007/s11270-014-2213-5

19.      Tao, Y., Shen, L., Han, S., Li, Z., Cui, Y., Lin, Y., Qu, J., & Zhang, Y. (2023). Metagenomic study of carbon metabolism in black soil microbial communities under lead-lanthanum stress. Journal of Hazardous Materials, 446, 130666. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130666

20.      Kou, B., Yuan, Y., Zhu, X., Ke, Y., Wang, H., Yu, T., & Tan, W. (2024). Effect of soil organic matter-mediated electron transfer on heavy metal remediation: Current status and perspectives. The Science of the Total Environment, 917, 170451. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170451

21.      Tang, W. J., Zhang, J. X., Wen, M. L., Wei, Y., Tang, T. T., Yang, T. T., Bai, H. T., …, & An, M. W. (2023). Preparation of polyvinyl alcohol/chitosan nanofibrous films incorporating graphene oxide and lanthanum chloride by electrospinning method for potential photothermal and chemical synergistic antibacterial applications in wound dressings. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials/Journal of Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 148, 106162. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2023.106162

22.      Gontijo, V. L., Teixeira, L. V., Majuste, D., & Ciminelli, V. S. (2022). A review of thermodynamic data for lanthanum, iron, and thorium applied to rare earth extraction. Hydrometallurgy, 213, 105951. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2022.105951

23.      Doerrer, L. H. (2002). Iron, nature’s universal element: Why people need iron and animals make magnets (Vorburger, Eugenie Mielczarek; McGrayne, Sharon Bertsch). Journal of Chemical Education, 79(7), 806. https://doi.org/10.1021/ed079p806

24.      Yang, L., Hou, C., Zhu, W., & Li, L. (2023). Effect of roughness on shear behavior of the interface between cemented paste backfill and rock. Construction and Building Materials, 411, 134312. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.134312

25.      Wu, Y., Yue, H., Zhang, X., Zang, X., Sun, Y., Zhang, C., …, & Chau, N. X. Q. (2024). Research on the heavy metal migration and distribution patterns of low permeability copper and zinc contaminated soil during bottom vacuum leaching. Process Safety and Environmental Protection, 186, 252-263. https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.04.017

26.      Suganya, S., & Jeyalakshmi, R. (2019). Corrosion of Mild Steel Buried Underground for 3 Years in Different Soils of Varying Textures. Journal of Materials Engineering and Performance, 28(2), 863875. https://doi.org/10.1007/s11665-019-3855-7

27.      Amadi, A. N., Akande, W. G., Okunlola, I. A., Jimoh, M. O., & Deborah, G. F. (2015). Assessment of the Geotechnical Properties of Lateritic Soils in Minna, North Central Nigeria for Road Design and Construction. American Journal of Mining and Metallurgy, 3(1), 15-20. https://doi.org/10.12691/ajmm-3-1-3

28.      Jiadong, Q., Ohl, J. P., & Tran, T. T. (2024). Predicting clay compressibility for foundation design with high reliability and safety: A geotechnical engineering perspective using artificial neural network and five metaheuristic algorithms. Reliability Engineering & System Safety, 243, 109827. https://doi.org/10.1016/j.ress.2023.109827

29.      Huo, L., Yang, P., Yin, H., & Zhang, E. (2024). Enhanced nutrient control efficiency in sediments using modified clay inactivation coupled with aquatic vegetation in the confluence area of a eutrophic lake. Science of The Total Environment, 907, 168149. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168149

30.      Tao, Z., Zhou, Q., Zheng, T., Mo, F., & Ouyang, S. (2023). Iron oxide nanoparticles in the soil environment: Adsorption, transformation, and environmental risk. Journal of Hazardous Materials, 459, 132107. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132107

• < Попередня
• Наступна >