نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار گروه علوم و مهندسی محیط زیست دانشگاه گیلان
2 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر
3 دانش آموخته کارشناسی ارشد آلودگی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه گیلان، صومعه سرا
چکیده
فلزات سنگین به مقدار زیاد از منابع مختلف وارد اکوسیستم های آبی می شوند و به علت سمیت می توانند اثرات مخرب داشته باشند. این پژوهش به منظور بررسی میزان آلودگی فلزات سنگین (روی، سرب، کروم و کبالت) در رسوبات سطحی نواحی ساحلی دریای خزر در استان گیلان انجام شد. غلظت فلزات سنگین در بافت گاماروس و رسوبات پیرامون این گونه در 5 ایستگاه واقع در نواحی رضوانشهر، انزلی، کیاشهر، چمخاله و چابکسر در سواحل دریای خزر انجام شد. درهر ایستگاه 3 نمونه رسوب سطحی و 50 تا 70 گرم گاماروس با سه تکرار جمع آوری گردید. تمامی نمونه های زیستی و رسوبات با استفاده از دستگاه ICP-OES آنالیزگردید. میانگین غلظت عناصر روی، کروم، کبالت و سرب در رسوبات پنج ایستگاه به ترتیب 87/22، 72/16، 55/6 و02/6 میکروگرم بر گرم به دست آمد. الگوی تجمع فلزات در در نمونههای گاماروس به شکل کبالت < سرب< کروم < روی مشاهده شد و میانگین غلظت روی، کروم، سرب و کبالت در نمونههای گاماروس در پنج ایستگاه به ترتیب 68/8، 63/2، 13/1 و 94/0 میکروگرم بر گرم آنالیزشدند. مقایسه ی غلظت فلزات در رسوبات با استانداردهای جهانی نشان داد که رسوبات 5 ایستگاه در وضعیت غیر آلوده قرار دارند. همچنین براساس شاخص ژئوشیمیایی مولر (Igeo)، کیفیت رسوبات ایستگاه-های مورد مطالعه در کلاس صفر (غیر آلوده) قرار میگیرند. تجمع زیستی بالای عنصر سرب در گاماروس و سمیت زیاد این عنصر می تواند بعنوان یک تهدید برای زنجیره های غذایی این اکوسیستم مطرح باشد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
The study of Heavy Metals Concentration in Pontogammarus Maeoticus & Surficial Sediment in Coastal Areas of the Caspian Sea; Guilan Province
نویسندگان [English]
1 University of Guilan ; Scientific member
2 University of Malayer
3 Faculty of Natural Resources; university of Guilan
چکیده [English]
Heavy metals are frequently released into the aquatic ecosystems from various sources and can cause adverse effects on consumers due to their toxicity. The present research was carried out in order to evaluate the contamination level of heavy metals (Zn, Pb, Cr and Co) in coastal areas of the Caspian Sea at Guilan Province. The metals concentrations in Gammarus (Pontogammarus maeoticu) tissues as well as their surrounding sediment were investigated at five sampling sites including Rezvanshahr, Anzali, Kiashahr, Chamkhaleh and Chaboksar. Three surficial sediment samples and about 50-70 g Gamamarus Sp specimens were collected with three replicates at each site. All biota and sediment samples were analyzed by using ICP-OES spectrophometry. The average level of Zn, Cr, Co, and Pb in sediment samples were obtained 22.87, 16.72, 6.55 and 6.02 µg/g, respectively. In Gammarus tissues, metals bioaccumulation pattern was observed in the order of Zn > Cr > Pb > Co with the average amount of 8.86, 2.63, 1.13 and 0.94 µg/g, respectively. The results revealed that all metals levels were lower than NOAA sediment standard criteria. The quality assessment of sediment by Muller geochemical index (Igeo) illustrated that the sediment of the study area is categorized as an unpolluted class. Toxicity of lead and its high accumulation in Gammarus body can be regarded as a threat for food chain of the ecosystem.
Keywords: Heavy Metals, Caspian Sea, Sediment, Gammarus
کلیدواژهها [English]
مطالعه غلظت فلزات سنگین در گونهPontogammarus maeoticusو رسوباتساحلی دریای خزر، واقع دراستان گیلان
محسن محمدی گلنگش1*، عیسی سلگی2 و زهرا بزرگ پناه1
1 صومعه سرا، دانشگاه گیلان، دانشکده منابع طبیعی، گروه علوم و مهندسی محیط زیست
2 ملایر، دانشگاه ملایر، دانشکدهمنابعطبیعیو محیطزیست، گروهمحیطزیست
تاریخ دریافت: 5/2/95 تاریخ پذیرش: 17/2/96
چکیده
فلزات سنگین به علت پایداری در محیطزیست و ایجاد سمیت در موجودات زنده، بهعنوان یکی از تهدیدات جدی در اکوسیستمهای طبیعی بشمار میروند. این پژوهش بهمنظور بررسی میزان آلودگی فلزات سنگین (روی، سرب، کروم و کبالت) در رسوبات سطحی مناطق بندری و توریستی سواحل استان گیلان و تجمع آنها در گونه (Pontogammarus maeoticus) در 5 ایستگاه واقع در نواحی رضوانشهر، انزلی، کیاشهر، چمخاله و چابکسر در سواحل دریای خزر انجامشده است. اینگونه متعلق به شاخهی سختپوستان و گروه ناجورپایان میباشد. درهر ایستگاه 3 نمونه رسوب و نیز 50 تا 70 گرم گاماروس با سه تکرار نمونهبرداری شدند. یافتهها نشان داد که غلظت فلزات در نمونههای رسوب بصورت سرب < کبالت < کروم < روی بوده است و میانگین غلظت عناصر روی، کروم، کبالت و سرب در رسوبات پنج ایستگاه به ترتیب 87/22، 72/16، 55/6 و02/6 میکروگرم برگرم به دست آمد. الگوی تجمع فلزات در نمونههای گاماروس به شکل کبالت < سرب< کروم < روی مشاهده شد و میانگین غلظت روی، کروم، سرب و کبالت در نمونههای گاماروس در پنج ایستگاه به ترتیب 68/8، 63/2، 13/1 و 94/0 میکروگرم برگرم به دست آمد. مقایسهی غلظت فلزات در رسوبات با استانداردهای جهانی نشان داد که رسوبات 5 ایستگاه در وضعیت غیرآلوده قراردارند. همچنین براساس شاخص ژئوشیمیایی مولر (Igeo)، کیفیت رسوبات ایستگاههای موردمطالعه در کلاس صفر (غیرآلوده) قرار میگیرند. مقایسه میانگین غلظت فلزات در گاماروس با استانداردهای جهانی نشان داد که میزان سرب وکروم از استاندارد FAO بیشتر است. گاماروس در رژیم غذایی ماهیانی چون کپور وجود دارد و به دلیل انتقال عناصر سنگین در زنجیره غذایی، پایش سلامت منطقه ضروری است.
واژههای کلیدی: فلزات سنگین، دریای خزر، رسوبات، Pontogammarus maeoticus
* نویسنده مسئول، تلفن: 09122377012، پست الکترونیکی:m_mohammadi@guilan.ac.ir
مقدمه
با توجه به روند روبه رشد تراکم جوامع انسانی در مناطق ساحلی و توسعه مراکز خدماتی و صنعتی دراین مناطق، اکوسیستمهای ساحلی تحتتأثیر انواع آلایندههای آلی، معدنی و زیستی قراردارند. به دلیل حساسیت اکولوژیکی مناطق ساحلی به آلایندهها، انتقال آلودگی در زنجیرهی غذایی در زیستگاههای ساحلی نسبت به سایر زیستگاههای دریایی دارای اهمیت فراوانی است (22). فلزات سنگین ازجمله آلایندههای متداول و غیرآلی پایدار در اکوسیستمهای دریایی هستند که بهعلت عدم تجزیهی زیستی، ایجاد سمیت در گونههای مختلف آبزی و بزرگنمایی زیستی (Bioaccumulation) درآنها، از اهمیت ویژهای برخوردار میباشند. بهگونهای که این آلایندهها در سطوح بالای زنجیره غذایی سلامت گونههای مصرفکننده بهویژه انسان را تهدید مینمایند (30). مطالعات نشان داده است که آلودگی ناشی از فلزات سنگین اثرات منفی بر سیستم فیزیولوژی، روش تغذیه، رشد، تولیدمثل و مهاجرت موجودات زنده داشته و سبب کاهش تنوع گونههای دریایی میشوند و درنهایت مصرف غذای دریایی آلوده، حیات زیستمندان را به مخاطره میاندازند (8). در بخش مطالعات زیستی، فلزات سنگین در دو گروه موردبررسی قرار میگیرند. فلزات سنگینی نظیر سرب و جیوه که هیچگونه نقش شناختهشدهای در بدن جانداران نداشته و غیرضروری به شمار میآیند و گروهی دیگر مانند روی و مس، جز فلزات ضروری محسوب میشوند. باوجوداینکه حذف عناصر ضروری مانند روی از رژیم غذایی زیستمندان سبب بروز بیماریهایی چون امراض پوستی میگردد، چنانچه مقادیر فلزات ضروری از حدود معینی فراتر رود، سبب به خطر افتادن حیات آبزیان میگردد (39). دریای خزر بزرگترین دریاچه بسته جهان میباشد که زمان ماندگاری آلایندههای مختلف در آن، طولانیمدت است. از مهمترین آلایندههای دریای خزر، فلزات سنگین میباشند که از طریق ورود فاضلابهای شهری، صنعتی، کشاورزی و نیز طی فرایندهای طبیعی فرسایش و رسوب وارد این اکوسیستم میشوند و میتوانند براساس غلظت، سمیت و تنوع گونهای، آسیبهای مختلفی را به اکوسیستمهای آبی وارد نمایند (35) .فلزات میتوانند در طول زمان در رسوبات و بدن موجودات دریایی همچون سختپوستان و صدفها تجمع یابند (32). توسعهی مراکز صنعتی و جوامع انسانی باعث شده است که اثرات آلودگیهایی با منشأ خشکی در سواحل دریای خزر گسترشیافته و انواع آلایندهها در بخشهای مختلف در بستر و سواحل از روند روبه رشدی برخوردار باشند، بطوریکه بررسی آلایندهها در رسوبات و آبزیان اکوسیستم خزر میتواند بیانگر روند تغییرات آلایندهها بخصوص آلایندههای پایدار مانند فلزات سنگین، جهت پایش کیفیت این اکوسیستم در بخشهای زیستی و غیرزیستی باشد (41). ازجمله آبزیان ساکن در دریای خزر گاماروسها هستند که این ناجورپایان (Amphipoda) از رده سختپوستان بوده و در سواحل جنوبی دریای خزر بهوفور یافت میشوند. این موجودات نور گریز، بیشتر در بستر محیطهای آبی زیست مینمایند (19). از فراوانترین ناجورپایان حاشیهی دریای خزر، جنس پنتو گاماروس است که گونه Pontogammarus maeoticus،گونهی غالب سواحل خزر میباشد. گاماروسهای خزر ازنظر بومشناختی بسیار بااهمیت هستند، چراکه بهطور طبیعی مورد تغذیه بسیاری از ماهیان باارزش اقتصادی ازجمله تاس ماهی، ماهی سوف، اردکماهی و کپور قرار میگیرند (16). بررسی و پایش وضعیت کیفی رسوبات و کفزیانی چون گاماروس در مناطق بندری و توریستی در سواحل دریای خزر، باتوجه به گستردگی منابع آلاینده در این نواحی، به لحاظ اکولوژیکی بسیار باارزش است. ازاینرو این پژوهش بهمنظور ارزیابی میزان آلودگی رسوبات سطحی مناطق بندری و توریستی به فلزات سنگین سرب، روی، کبالت و کروم و تجمع آنها در گونه Pontogammarus maeoticus در سواحل خزر و مقایسهی نتایج این مطالعه با استانداردهای جهانی و نتایج دیگر مطالعات انجامشده است.
مواد و روشها
این مطالعه در سواحل دریای خزر که بطول تقریبی حدود 270 کیلومتر است، از بندر آستارا تا چابکسر انجام شد و نمونهبرداری از رسوبات و گاماروسهای سواحل دریای خزر در استان گیلان در بهار 1392 صورت گرفت. نمونهها از 5 ایستگاه در سواحل رضوانشهر، انزلی، کیاشهر، چمخاله و چابکسر در محدودهی فعالیتهای بندری و تمرکز فعالیتهای انسانی که احتمال ورود مواد آلاینده در آنها وجود داشت، انتخاب شدند (شکل1). موقعیت جغرافیایی هریک از ایستگاهها در جدول 1 آمده است.
موقعیت ایستگاههای نمونهبرداری براساس توان دسترسی به ایستگاه، همگن بودن منطقه و توان دسترسی به گونههای موردمطالعه مورد ارزیابی قرارگرفت. پیش از نمونهبرداری تمام ظروف با محلول شوینده شسته و به مدت 24 ساعت داخل ظرف حاوی اسید نیتریک 5 درصد قرارگرفتند و سپس با آب دو بار تقطیر آبکشی شدند (38).
جدول 1- مختصات جغرافیایی ایستگاههای موردمطالعه
شماره ایستگاه |
نام ایستگاه |
مختصات جغرافیایی |
فعالیتهای انسانی |
1 |
رضوانشهر |
49º 11' 07"E 37º 34' 47"N |
گردشگری - صنعتی |
2 |
انزلی |
49º 32' 39"E 37º 28'04" N |
بندری - گردشگری |
3 |
کیاشهر |
49º 58' 50"E 37º 25' 42"N |
بندری – گردشگری |
4 |
چمخاله |
50º 16' 07"E 37º 13' 24"N |
بندری - گردشگری |
5 |
چابکسر |
50º 32' 44"E 36º 59' 32"N |
گردشگری |
نمونهبرداری گاماروس: براساس بررسیهای اولیه در خصوص تراکم موجودات درهر ایستگاه، نمونههای گاماروس به وزن تقریبی 50 تا 70 گرم، بااستفاده از الک با چشمهی 1 میلیمتری و با سه تکرار جمعآوری شدند.
شکل1- موقعیت ایستگاههای موردمطالعه در سواحل استان گیلان
نمونهها پس از شستوشوی اولیه با آب دریا، از الک به داخل ظروف مخصوص جابجا شدند و سپس ظروف حاوی نمونه در یخدانهای پلیاتیلنی حاوی یخ قرارداده شدند و به آزمایشگاه منتقل شدند (29). بهمنظور آمادهسازی، نمونهها ابتدا با آب مقطر شستشو داده شدند و سپس حدود 15 گرم گاماروس در دمای 105 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت قرارگرفت تا خشک شوند. پس از ارزیابی وزن خشک براساس رسیدن به وزن ثابت، نمونهها در هاون کوبیده و همگن شدند. در مرحله بعدی یک گرم از هرنمونه بااستفاده از ترازوی دیجیتال با دقت 0001/0 گرم توزین شده و 10 میلیلیتر اسید نیتریک غلیظ به همراه 2 میلیلیتر آباکسیژنه به آن اضافه شد. سپس نمونهها جهت هضم اسیدی به مدت 3 ساعت در دمای 95 درجه سانتیگراد روی راکتور هضم قرارگرفتند (19) و محلول حاصل از هضم هریک از نمونهها توسط کاغذ صافی واتمن 42، صاف گردید و در بالن 25 میلیلیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد (9). پس از رسم خط کالیبراسیون بااستفاده از محلولهای استاندارد، نمونههای هضم شده با کمک دستگاه ICP-OES مدل Liberty RL آنالیز شدند.
نمونهبرداری از رسوبات: در هریک از ایستگاههای نمونهبرداری، برای برداشت رسوب از بیلچه پلاستیکی استفاده شد و نمونهبرداری با تهیه 3 نمونه مرکب در طول تقریبی یک کیلومتر در هر ایستگاه از رسوبات سطحی در پیرامون نمونههای گاماروس انجام شد. نمونهها در ظروف پلیاتیلنی که قبلاً اسید شویی و سپس با آب دیونیزه آبکشی شده بودند قرارداده جمعآوری شدند. در زمان نمونهبرداری تمامی نمونهها در یخدان حاوی یخخشک نگهداری شد و در پایان به آزمایشگاه دانشکده منابع طبیعی دانشگاه گیلان منتقل گردید (20). بهمنظور آمادهسازی نمونهها، رسوبات برداشتشده به مدت 48 ساعت در آون در دمای 80 درجه سانتیگراد قرارداده و بطور کامل خشک شدند. نمونههای خشکشده بااستفاده از هاون چینی پودر شده و سپس از الک 63 میکرون عبور داده شدند. جهت هضم رسوبات، 10 میلیلیتر مخلوط اسید نیتریک خالص غلیظ (65 درصد) و اسیدکلریدریک به نسبت 4:1 به یک گرم رسوب خشکشده افزوده شد (42). سپس نمونههای رسوب بااستفاده از راکتور هضم (Digesting Reactor) در دمای 40 درجه به مدت 2 ساعت و باردیگر به مدت 3 ساعت در دمای 140 درجه هضم شدند. پسازآن نمونهها در دمای اتاق قرار داده شدند. از آب دیونیزه جهت رقیقسازی استفاده شد و نمونهها به حجم 50 میلیلیتر رسانده شدند. نمونهها بااستفاده از کاغذ صافی واتمن 42 میکرون فیلتر شده و به حجم رسانده شدند (7). آنالیز غلظت فلزات سنگین در نمونههای رسوب بااستفاده از دستگاه ICP-OES مدل Liberty RL انجام شد.
پردازش دادهها: پساز دریافت نتایج، بهمنظور مطالعات آماری در ابتدا دادههای هرایستگاه با سه تکرار وارد نسخه 23 نرمافزارSPSS شد و از آزمون Shapiro-wilk جهت بررسی نرمال بودن دادهها استفاده گردید. پساز نرمال بودن دادهها (05/0geo)(Geochemical Accumulation Index) براساس رابطه (1) استفاده گردید (27).
] (Igeo=Log2[ C n/(1.5×Bn رابطه(1)
که در این فرمول، Cn، غلظت فعلی فلز سنگین در رسوبات و Bn، غلظت زمینهای فلز سنگین در پوسته زمین است. ضریب 5/1 به جهت کمینه کردن اثر تغییر احتمالی در غلظتهای زمینه که بطور معمول، به تغییرات سنگشناسی رسوبات و تأثیر عوامل زمینی نسبت داده میشود، منظور شده است. در جدول 2 شدت آلودگی رسوبات بااستفاده از مقادیر Igeo نمایش دادهشده است. دراین مطالعه جهت تعیین درجه آلودگی رسوبات به فلز سنگین، از مقادیر بهکاررفته در مطالعه نصرآبادی و همکاران (2010) در سواحل دریای خزر، بهعنوان غلظت زمینهای فلزات استفاده شد (28).
جدول 2- درجهبندی آلودگی رسوبات به فلزات سنگین براساس شاخص تجمع ژئوشیمیایی مولر
مقادیرIgeo |
Igeo ≤0 |
1geo≤ 0 |
1geo≤2 |
2 geo≤ 3 |
3geo≤4 |
4 geo≤ 5 |
5 < Igeo |
میزان آلودگی |
غیرآلوده |
غیر آلوده تا متوسط |
متوسط |
متوسط تا زیاد |
زیاد |
زیاد تا شدید |
آلودگی شدید |
نتایج
براساس آنالیز نمونهها، میانگین غلظت فلزات در رسوبات سطحی و گاماروس در جدول های (3و 4) ارائه شده است. نتایج آزمون ANOVA یکطرفه نشان داد که غلظت فلزات سنگین موردمطالعه در رسوبات 5 ایستگاه، دارای تفاوت معنیداری است (05/0P<). بررسی نتایج روند توالی تغییرات غلظت فلزات در رسوبات تمام ایستگاهها نشان داد که توالی از الگوی تغییراتZn > Cr > Co > Pb برخوردار بوده است و میانگین غلظت روی، کروم، کبالت و سرب در پنج ایستگاه به ترتیب 87/22، 72/16، 55/6 و 02/6 میکروگرم برگرم به دست آمد. بیشترین غلظت سرب به مقدار 33/7 میکروگرم برگرم و کمترین غلظت کروم، کبالت و روی به ترتیب به مقدار 06/9، 3/4 و 01/18 میکروگرم برگرم در ایستگاه کیاشهر مشاهده شد. بیشترین میزان کروم و کبالت در ایستگاه رضوانشهر به ترتیب با مقادیر 6/28 و 04/9 میکروگرم برگرم بدست آمد. در چابکسر، بیشترین میزان روی و کمترین مقدار سرب به ترتیب با غلظت 1/27 و 23/5 میکروگرم برگرم مشاهده گردید (جدول 3). نتایج آزمون ANOVA یکطرفه نشان داد که غلظت فلزات سنگین موردمطالعه در نمونههای گاماروس ایستگاههای مختلف، دارای تفاوت معنیداری است (05/0 P<). توالی غلظت فلزات در نمونههای گاماروس براساس الگوی تغییرات Co Zn > Cr > Pb > مشاهده شد و میانگین روی، کروم، سرب و کبالت در گاماروس های پنج ایستگاه به ترتیب 68/8، 63/2، 13/1 و 94/0 میکروگرم برگرم به دست آمد. در نمونههای گاماروس ایستگاه چابکسر با بیشترین میزان کروم، سرب و کبالت به ترتیب با مقادیر 3/6، 7/1 و 21/1 میکروگرم برگرم گزارش گردید. بیشترین میزان روی در کیاشهر با غلظت 1/13میکروگرم برگرم و کمترین میزان کروم، سرب و کبالت به ترتیب با مقادیر 42/1، 7/0 و 7/0 میکروگرم هر سه در ایستگاه چمخاله مشاهده شدند. کمترین مقدار روی نیز با غلظت 04/3 در ایستگاه چابکسر بدست آمد (جدول 4).
جدول 3-میانگین غلظت فلزات (μg/g) در رسوبات(حروف متفاوت بیانگر تفاوت معنیدار غلظت در ایستگاههای مختلف است(05/0P <).
|
Pb |
Cr |
Co |
Zn |
رضوانشهر |
c05/0 ±85/5 |
a2/0 ±6/28 |
a04/0 ±04/9 |
b05/0 ±04/26 |
انزلی |
d25/0 ±49/5 |
c2/0 ±36/13 |
c04/0 ±02/6 |
d05/0 ±3/21 |
کیاشهر |
a04/0± 33/7 |
e05/0 ±06/9 |
e11/0 ±3/4 |
e05/0 ±01/18 |
چمخاله |
b04/0± 34/6 |
d05/0 ±85/11 |
d11/0 ±5/5 |
c05/0 ±03/22 |
چابکسر |
d04/0±23/5 |
b15/0 ±76/20 |
b05/0 ±86/7 |
a05/0 ±1/27 |
میانگین± انحراف معیار |
04/0± 02/6 |
33/7 ±72/16 |
7/1 ±55/6 |
05/0 ±87/22 |
جدول4 -میانگین غلظت فلزات (μg/g) در نمونههای گاماروس(حروف متفاوت، نشانگر تفاوت معنیدار غلظت فلزات در ایستگاههای مختلف است(05/0P <).
|
Pb |
Cr |
Co |
Zn |
رضوانشهر |
b02/0 ±51/1 |
b08/0 ±09/2 |
b05/0 ±93/0 |
c1/0 ±1/9 |
انزلی |
d01/0 ±81/0 |
c05/0 ±65/1 |
b05/0 ±81/0 |
b15/0 ±1/12 |
کیاشهر |
c01/0 ±9/0 |
c1/0 ±7/1 |
b05/0 ±95/0 |
a06/0 ±1/13 |
چمخاله |
e01/0 ±7/0 |
d02/0 ±42/1 |
b05/0 ±74/0 |
d02/0 ±02/6 |
چابکسر |
a04/0 ±7/1 |
a01/0 ±30/6 |
a05/0 ±21/1 |
e04/0 ±04/3 |
میانگین± انحراف معیار |
42/0 ±13/1 |
91/1 ±63/2 |
17/0 ±94/0 |
89/3 ±68/8 |
جدول 5 - همبستگی بین غلظت فلزات مختلف در رسوبات وگاماروس
گاماروس رسوب |
Pb |
Cr |
Co |
Zn |
|
Pb |
**91/0r = 004/0P = |
|
|
|
|
Cr |
|
**82/0r = 001/0P = |
|
|
|
Co |
|
|
*52/0r = 0P = |
|
|
Zn |
|
|
|
**77/0r = 004/0P = |
|
* همبستگی با احتمال خطای کمتر05/0معنیدار است.**همبستگی با احتمال خطای کمتر01/0معنیدار است.
براساس آنالیز آماری پیرسون، همبستگی قوی بین فلز سرب (91/0r =) و کروم (82/0r =) و نیز همبستگی مثبتی میان فلز کبالت (52/0r =)، روی (77/0r =) در رسوبات و نمونههای گاماروس ایستگاههای مختلف برقرار بوده است. (جدول5). نتایج محاسبه شاخص زمین انباشت مولر مطابق جدول6 نشان میدهد که فلزات روی، کروم، کبالت و سرب در 5 ایستگاه موردبررسی، > Igeo0 قراردارند.
جدول 6- درجهبندی آلودگی رسوبات به فلزات سنگین موردمطالعه
|
Co |
Cr |
Zn |
Pb |
مقادیرIgeo |
0 < |
0 < |
0 < |
0 < |
بحث
مقایسه بین غلظت فلزات سنگین در رسوبات ایستگاههای مختلف نشان میدهد که مقادیر قابلتوجهی از فلزات موردمطالعه در رسوبات ساحلی انباشتهشدهاند و وجود اختلاف معنیدار بین غلظت فلزات در ایستگاههای مختلف مطابق جدول (3) نشاندهنده تأثیرگذاری منابع مختلف آلایندهها در منطقه میباشد. باتوجه به اینکه گاماروسها در رسوبات مناطق ساحلی زندگی میکنند، به دلیل رژیم غذایی ریزهخواری بهشدت در معرض آلایندههایی قراردارند که در رسوبات تجمع مییابند. در مطالعات اکولوژیکی، جذب زیستی یکی از مهمترین مباحث مهم در ارزیابی کیفی اکوسیستمها به شمار میرود که به عوامل متعددی مانند خصوصیات فیزیکو شیمیایی نظیر، pH و درجه حرارت وابسته میباشد. اما همواره نوع عنصر و ضروری بودن آنها در چرخهی زیستی توانسته است نقش قابلملاحظهای در فرایند جذب زیستی ایفا کند (23). در بین عناصر موردمطالعه، عنصر روی بهعنوان یک عنصر ضروری با میانگین غلظت 68/8 بیش از 3 برابر کروم، بیش از 5/7 برابر سرب و بیش از 9 برابر کبالت، از بیشترین تجمع زیستی در بین عناصر موردمطالعه برخوردار بوده است. اگرچه غلظت بالای روی در بدن گاماروسها میتواند به غلظت بالای این عنصر در رسوبات وابسته باشد اما تمایل این عنصر برای اتصال به گروه سولفیدریل
(R-SH) در متالوتیونینها که بهعنوان منبع تأمین عناصر ضروری برای فعالیتهای آنزیمی نقش مهمی دارند نیز مورد توجه میباشد (11 و 33). البته این عنصر در کنار مس علاوه بر میل ترکیبی با گروههای گوگردی با گروههای اکسیژنی و نیتروژنی نیز از میل ترکیبی مناسبی برخوردار میباشند که بر همین اساس در ساختار گروههای نکلئوفیل اسیدهای نوکلئیک، پپتیدها و پروتئینها نیز وجود دارند و در فعالیتهای آنزیمی، متابولیسم، تولیدمثل و تنظیم اسمزی نقش مهمی ایفا میکنند (40). اگرچه وجود برخی از عناصر برای فرایندهای زیستی ضروری میباشند (2) اما مطالعات نشان میدهند که تجمع عناصر ضروری با غلظتهای بالا نیز در بدن موجودات زنده ایجاد مسمومیت مینمایند (2و 34). پس از عنصر روی، جذب زیستی گاماروس برای عنصر کروم با میانگین غلظت μg/g62/2 و سپس عنصر سرب با میانگین غلطت μg/g 13/1 به ترتیب در اولویتهای جذب دوم و سوم قرار میگیرند. کروم یکی از عناصری است که منبع آلودگی آن بیشتر به صنایع وابسته است و به دو شکل 6 ظرفیتی و 3 ظرفیتی در محیطزیست یافت میشود. کروم 6 ظرفیتی، بسیار سمی و سرطانزا اما ناپایدار است و بهراحتی به عنصر 3 ظرفیتی تبدیل میشود. کروم 3 ظرفیتی نهتنها سمی نیست بلکه در فعالیتهای زیستی نظیر متابولیسم چربیها، پروتئینها و انسولین نقش دارد (8). باتوجه به غلظت μg/g 72/16 عنصر کروم در رسوبات، میتوان نتیجه گرفت که وجود صنایع کوچک و بزرگ و صنایع فلزی و آبکاری در شهرکهای صنعتی اطراف منطقه، نقش مهمی در افزایش غلظت این آلاینده دارند. ازطرفی همبستگی مثبت و معنیدار این عنصر در رسوب و گاماروس توان انتقال این عنصر در زنجیره غذایی را نشان میدهد. باتوجه به اینکه ضریب جذب کروم 6 ظرفیتی این عنصر تا 10 برابر بیشتر از شکل 3 ظرفیتی آن گزارششده است (11)، نگرانی مربوط به آلوده بودن مناطق به کروم 6 ظرفیتی با منشأ صنعتی و جذب زیستی آن در سواحل را نمیتوان بهدوراز انتظار دانست. پس از کروم در بین عناصر موردمطالعه، کبالت با میانگین غلظت μg/g55/6 و سرب با میانگین غلظت μg/g02/6 در رسوبات، از یک دامنهی نزدیک به هم را برخوردار بودند، اما علیرغم اینکه عنصر سرب یک عنصر غیرضروری زیستی شناختهشده است و غلظت آن در رسوبات بستر به نسبت کمتر از کبالت است اما از وضعیت جذب زیستی بالاتری برخوردار میباشد. در این بخش شاید میتوان به شکلهای آلی این عنصر در رسوبات اشاره کرد که در مقایسه با شکلهای معدنی از ضریب جذب بیشتری برخوردار میباشند (13 و 36). باتوجه به آسیبهای جدی ناشی از سرب مانند آسیبرسانی به سیستم عصبی، سیستم ایمنی کلیهها و جانشینی سرب بجای کلسیم در استخوانها، تجمع زیستی این عنصر در کفزیان و انتقال آن در زنجیرهی غذایی، تهدیدی جدی برای سلامت اکوسیستم و انسان بهعنوان مصرفکنندهی نهایی به شمار میرود (1). نتایج بهدستآمده از آنالیز آماری نشان میدهد که اختلاف معنیداری بین غلظت سرب در گاماروس و رسوبات در تمامی ایستگاهها دیده میشود (05/0P< ). این موضوع، وجود منابع مستقل تأثیرگذار بر آلودگی مناطق موردمطالعه را نشان میدهد. باتوجه به وجود منابع متعدد طبیعی و مصنوعی برای آلودگی سرب، تغییرات بار آلودگی در سواحل استان گیلان، متأثر از انواع پسابهای کشاورزی، صنعتی، حملونقل جادهای و دریایی در حاشیهی نوار ساحلی، تمرکز جوانع انسانی در کنار تأثیرپذیری از منابع طبیعی بویژه بهرهبرداری منابع سرب و روی از حوضهی آبخیز سفیدرود میباشند. باتوجه به جهت جریانهای دریایی خزر که از غرب به شرق میباشند، آلودگی رودخانهها و سایر منابع آلاینده در غرب، میتوانند مناطق شرقی مانند چمخاله و چابکسر را تحت تأثیر قرار دهند (5). در مناطق غربی اثر انتقال بار آلودگی رودخانههای منتهی به تالاب انزلی، حملونقل دریایی و فعالیتهای بندری در بنادر انزلی و آستارا، تمرکز جوامع ساحلی، وجود کارخانهی چوب و کاغذ، نیروگاه سیکل ترکیبی در کنار بار آلودگی دریافتی از کشور آذربایجان میتوانند از منابع مؤثر برآلودگی ایستگاههای غربی رضوانشهر و انزلی باشند (24). عنصر روی نیز با غلظت بالایی در نوار ساحلی وجود دارد که مراکز صنعتی کوچک و بزرگ محلی، سموم کشاورزی، مدیریت ناقص پسماندهای شهری و صنعتی از منابع تأمینکننده مصنوعی این عنصر میباشند که در کنار منابع طبیعی ورودی این عنصر نقش دارند (14).
جدول 7- مقایسه غلظت فلزات سنگین (μg/g) در رسوبات با سایر مطالعات
منطقه |
سرب |
کبالت |
کروم |
روی |
منبع |
دریای خزر |
18 |
- |
2/85 |
3/85 |
(12) |
سواحل بوشهر |
5/21 |
- |
- |
2/26 |
( 34) |
چین |
7/34 |
- |
4/101 |
1/131 |
(15) |
تالاب انزلی |
24 |
22 |
118 |
120 |
(14) |
کره |
24/3-02/1 |
- |
11/4-5/0 |
61/64-08/40 |
(10) |
تالاب میقان-اراک |
- |
60-10 |
- |
263-64 |
(37) |
یونان |
77 |
- |
47 |
184 |
(11) |
خور احمدی |
14/2 |
24/12 |
- |
- |
(6) |
رودخانه Liao- چین |
- |
4/23 |
- |
- |
(20) |
تالاب انزلی |
04/59 |
|
85 |
- |
(31) |
سواحل بوشهر |
12/21 |
- |
- |
19/29 |
(3) |
گیلان- دریای خزر |
02/6 |
55/6 |
72/16 |
87 /22 |
مطالعه حاضر |
میانگین غلظت سرب با مقدار μg/g02/6 در مطالعه کنونی از میانگین غلظت سرب گزارششده در سواحل خزر توسط دمورا و همکاران (2004) و نیز پایدار و همکاران (2003) کمتر میباشد(12و 31). اما همین مقدار آلودگی نیز از غلظت سرب گزارششده توسط عبداله پور و همکاران (2012) در رسوبات خور احمدی در جنوب ایران بیشتر میباشد (6). وضعیت آلودگی روی نیز مطابق با جدول (7) در بین مطالعات موردبررسی در داخل و خارج از کشور کمتر از همه قرارداشت. باتوجه به اینکه این عنصر یکی از عناصر ضروری زیستی است، در مقایسه باسایر سواحل از وضعیت نسبتاً مناسبی برخوردار است. نتایج بدست آمده، نشان میدهد که مقادیر فلز روی در ایستگاههای غربی و شرقی نسبت به ایستگاههای مرکزی از غلظت بیشتری برخوردار میباشند. منابع روی و سرب بخشی وابسته به فرسایش خاک و بخشی دیگر وابسته به منابع مصنوعی مانند صنایع فلزی، آبکاری و فعالیتهای صنعتی میباشند (18). در بخش غربی و ایستگاه رضوانشهر وجود کارخانه چوب و کاغذ و نیروگاه سیکل ترکیبی و فاضلاب تخلیهشده در رودخانههای منطقه بالاخص رودخانه شفا رود را میتوان از عوامل تأثیرگذار برای تغییر غلظت کروم نسبت به سایر ایستگاه مرتبط دانست (24). غلظت کبالت نیز میتواند وابسته به مصرف سوختهای فسیلی و نیروگاه رضوانشهر باشد (37). احداث سد شفا رود و عملیات خاکبرداری در عرصههای منابع طبیعی و انتقال از طریق رودخانههای اطراف ازجمله رودخانه شفا رود نیز میتواند برافزایش غلظت این عنصر مؤثر باشند. البته این الگوی تغییرات با در نظرگرفتن کاربری کشاورزی مشابه برای تمام ایستگاهها، اثرات مهم سدسازی برروی رودخانه شفا رود در غرب و اثرات سدسازی بر روی رودخانه پلرود در شرق، میتوانند اثر منابع طبیعی این آلایندهها را تقویت کند. اثرات نامطلوب کبالت در شکلهای رادیواکتیو و جایگزینی بهجای کلسیم از مشکلاتی است که در خصوص این عنصر گزارششده است (26). براساس مطالعات موردبررسی در جدول (7) میانگین غلظت کبالت در مطالعهی حاضر از سایر مطالعات کمتر میباشد. اما غلظت کروم از میزان اندازهگیری شده این فلز در رسوبات سواحل کره توسط چوون و هیون (2012) بیشتر میباشد (10).
جدول 8- مقایسه غلظت فلزات سنگین (μg/g) در رسوبات با استانداردهای جهانی
منبع |
Zn |
Co |
Cr |
Pb |
|
(17) |
121 |
- |
4/43 |
8/35 |
SQGs(TEC) |
(17) |
459 |
- |
111 |
128 |
SQGs(PEC) |
(21) |
150 |
- |
81 |
47 |
NOAA(ERL) |
(21) |
410 |
- |
370 |
218 |
NOAA(ERM) |
مطالعه حاضر |
87/22 |
55/6 |
72/16 |
02/6 |
|
جدول 9-مقایسه غلظت فلزات سنگین (μg/g) در نمونههای گاماروس با استانداردهای جهانی
منبع |
Zn |
Co |
Cr |
Pb |
|
(13) |
50 |
- |
20 |
2 |
UK(MAFF) |
(32) |
150 |
- |
10 |
5/1 |
NHMRC |
(36) |
100 |
- |
1 |
5/0 |
FAO |
مطالعه حاضر |
68/8 |
94/0 |
63/2 |
13/1 |
|
در (جدول 8)، مقایسه بین نتایج این مطالعه باحد مجاز توصیهشده فلزات در رسوبات توسط دو استاندارد بینالمللی NOAA و SQGs انجام شده است (17و 21). استاندارد SQGs بادو شاخص غلظت احتمال تأثیر PEC (Probable Effect Concentration) و غلظت آستانه تأثیر TEC (Threshold Effect Concentration) و استاندارد NOAA با شاخصهای دامنه اثر متوسط ERM (Effects Range Meadian) و دامنه اثر کمERL (Effects Range Low) تعریف شدهاند، بطوریکه ERL نشاندهنده کمترین میزان تأثیر و شاخص TEC نشاندهنده آستانه تأثیر غلظت میباشند. براساس این جدول میزان روی، سرب و کروم در رسوبات 5 ایستگاه کمتر از حد استانداردهای جهانی قرارداشتند که بیانگر غیرآلوده بودن رسوبات منطقهی موردمطالعه است. همچنین در جدول6 نتایج شاخص تجمع زمین انباشت مولر برای کلیهی فلزات در تمامی ایستگاهها کمتر از صفر بدست آمد که بیانگر بیخطر بودن رسوبات ایستگاههای موردمطالعه ازنظر آلودگی به فلزات روی، سرب، کروم و کبالت میباشد. از مقایسهی میزان فلزات مشاهدهشده در گاماروس با استانداردهایFAO ، MAFF ( Ministry of Agriculture, Fisheries and Food)، NHRMC (Australian National Health and Medical Research Council)(جدول9)، میزان سرب و کروم از حدود استاندارد FAO، فراتر است. بالاتر بودن غلظت عناصر در رسوب نسبت به گاماروس درهر ایستگاه نشان میدهد، باوجود اینکه گاماروسها توانایی جذب فلزات سنگین را دارا هستند، اما نمیتوانند بعنوان شاخص برای پایشگری زیستی فلزات سنگین محسوب شوند. ازآنجایی که ناجورپایان دارای کاروتنوئید و اسید چرب ضروریDHA و EPA هستند و نقش مهمی را در اکوسیستمهای آبی بهعنوان غذا برای ماهیان، پرندگان و پستانداران دریایی ایفا میکنند (25) و باتوجه به اینکه گاماروس در رژیم غذایی بسیاری از ماهیان خزر نظیر ماهیان خاویاری، سوف و کپور وجود دارد و ازاینگونه بهعنوان غذای زنده در پرورش ماهیان سرد آبی نیز استفاده میشود (4)، همواره امکان انتقال فلزات از طریق اینگونه در زنجیرههای غذایی اکوسیستمها وجود دارد و این امر میتواند تهدیدی برای سلامت زیستمندان منطقه باشد.
1. بدری، ن.، امراللهی بیوکی، ن.، و رنجبر، م.، 1395. مطالعهی رفتارجهتگیری خرچنگ منزوی(Heller, 1865) savarus Diogenes تحتتأثیر نشانههای شیمیایی و آلودگی سرب، مجله پژوهشهای جانوری، 29(3)، صفحات 325-336.
2. حسینی، م.، نبوی، م.، گلشنی، ر.، نبوی، ن.، و رئیسی سرآسیاب، ع.، 1394. آلودگی فلزات سنگین (نیکل، مس، سرب، کبالت و کادمیوم) در رسوب و بافتهای کبد و ماهیچه کفشک ماهیPsettodes erumei در استان بوشهر، خلیجفارس، مجله پژوهشهای جانوری، 28(4)، صفحات 449-441.
3. حیدری چهارلنگ، ب.، ریاحی بختیاری، ع.، یاوری، و.، و سلحشور، س.، 1390. بررسی اندازهگیری غلظت فلزات سنگین کادمیوم، سرب و روی در صدفهای دوکفهای Saccostrea cuculata وSolen brevis مناطق بین جزر و مدی بندرلنگه، مجله آبزیان و شیلات، 2(7)، صفحات46-58.
4. عظیمی، ع.، حسینی، س. ع.، سوداگر، م.، اصلان پرویز، ح.، 1390. جایگزینی پودرگاماروس بابخشی از پودر ماهی کیلکای دریای خزر بر عملکرد رشد، ضریب تبدیل غذایی و بقاء بچه ماهیان قزلآلای رنگینکمان (Oncorhynchus mykiss)، مجله علمی شیلات ایران، 20(3)، صفحات63-74.
5. لرستانی، ق.، 1391. هیدرودینامیک دریای خزر و تأثیر آن بر مورفولوژی خط ساحلی دلتای سفیدرود، رسالة دکترای جغرافیای طبیعی ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران،72 صفحه.