نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 عضو هیات علمی گروه محیط زیست دانشگاه گیلان
2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه گیلان
3 دانشگاه گیلان، دانشکده علوم پایه،گروه زیست شناسی دریا
چکیده
در این تحقیق، میزان غلظت فلزات سنگین نیکل، آهن، کادمیوم، آلومینیوم، کروم، مس، روی، سرب و وانادیوم در رسوبات و پوسته صدف Cerastodema lamarcki در 10 ایستگاه از سواحل جنوب غربی دریای خزر در محدوده استان گیلان در بهمن ماه 1393 مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت فلزات در نمونه های پوسته و رسوب، پس از آمادهسازی و هضم اسیدی با استفاده از دستگاه ICP - OES تعیین شدند. نتایج نشان دادند که پوسته صدف مورد مطالعه توانایی مناسبی برای تجمع فلزات مس، سرب، روی, کروم و کادمیوم دارد و می تواند برای این عناصر بعنوان یک پایشگر زیستی مناسب در سواحل استان گیلان مورد استفاده قرار گیرد. نتایج آنالیز خوشهای نشان داد که عناصر آهن و آلومینیوم در رسوبات، مستقل ازسایر عناصر می باشند. محاسبه فاکتور غنی شدهگی(EF)، نشان داد که رسوبات سواحل غربی گیلان برای فلزات مس، سرب، وانادیوم، کروم و نیکل از غنی شدگی متوسطی برخودار هستند. مقایسه غلظت فلزات مورد مطالعه با استانداردهای جهانی نشان می دهد که رسوبات سواحل گیلان از نظر غلظت عناصر مس، نیکل و کادمیوم دارای آلودگی متوسط هستند. باتوجه به روند توسعه شهری، کشاورزی و صنعتی در منطقه و منابع ارزشمند اکوژیک دریای خزر، مدیریت یکپارچه منابع آلاینده برای حفظ سلامت عمومی و محیط زیست دریای خزر ضروری است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Heavy metal accumulation capability in the shells of Cerastoderma lamarcki in the south west coast of the Caspian sea; Guilan province
نویسندگان [English]
1 University of Guilan ; Scientific member
2 University of Guilan
3 Guilan University
چکیده [English]
In this survey, concentration of some heavy metals (Ni, Fe, Cd, Al, Cr, Zn, Pb, and V) in the sediment and bivalve shell of Cerastodema lamarcki were investigated at10 sampling site along the south west coast of the Caspian Sea in Guilan province region in February 2015.After sample preparation and acid digestion, the specimens were analyzed using by ICP-OES.The results showed that the bivalve shells hve suitable potential for accumulation of Cu, Pb, Zn, Cr, and Cd and also can use as a biomonitoring agent at the study areas.Statistical cluster analysis demonstrated that iron and aluminum in sediment samples are independent from the other measured elements.On the base of enrichment factor(EF) calculation, the sediment of the areas classified in mordant enrichment for Cu, Ni and Cd levels. Compression of metal levels with some international standards shows that the sediment quality categorized at the medium level of pollution. By the trend of urbanization, agriculture and industrial development at the region beside the valuable ecological resources of Caspian Sea, overall management of pollutants sources for public health an environmental protection is essential.
کلیدواژهها [English]
توانایی تجمع فلزات سنگین در پوسته دوکفهای Cerastoderma lamarcki در سواحل جنوب غربی دریای خزر، استان گیلان
محسن محمدی گلنگش1*، مارال کوپی2 و علی بانی3
1 ایران، رشت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه گیلان، پژوهشکده حوزه آبی خزر، گروه علوم و مهندسی محیطزیست
2 ایران، رشت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه گیلان، گروه محیطزیست
3 ایران، رشت، دانشگاه گیلان، دانشکده علوم پایه، گروه زیستشناسی
تاریخ دریافت: 17/9/96 تاریخ پذیرش: 21/3/97
چکیده
در این تحقیق، میزان غلظت فلزات نیکل، آهن، کادمیوم، آلومینیوم، کروم، مس، روی، سرب و وانادیوم در رسوبات و پوسته صدف Cerastodema lamarcki در سواحل جنوبغربی دریای خزر در محدوده استان گیلان در بهمنماه 1393 موردبررسی قرار گرفت. نمونهها از 10 ایستگاه در سواحل جنوبغربی دریای خزر در محدوده استان گیلان در بهمنماه 1393 جمعآوری گشته و پس از آمادهسازی اولیه و هضم اسیدی نمونهها بااستفاده از دستگاه ICP - OES آنالیز شدند. نتایج نشان دادند که پوسته صدف موردمطالعه از توانایی مناسبی برای تجمع فلزات مس، سرب، روی, کروم و کادمیوم برخوردار میباشد و میتواند بهعنوان یک پایشگر زیستی مناسب برای این عناصر در منطقه مورداستفاده قرارگیرد. نتایج آنالیز خوشهای نشان داد که در بین عناصر موردمطالعه، عناصر آهن و آلومینیوم در رسوبات، در یک گروه مستقل قرارگرفتند. نتایج آنالیز همبستگی پیرسون نشان داد که همبستگی مثبت و معنیداری بین عناصر نیکل، وانادیوم، کروم و کادمیوم در نمونههای رسوب و صدف وجود دارد. نتایج فاکتور غنیشدگی(EF)، نشان داد که رسوبات منطقه برای فلزات مس، سرب، وانادیوم، کروم و نیکل از غنیشدگی متوسطی برخوردار هستند. مقایسه غلظت فلزات موردمطالعه با استانداردهای جهانی نشان میدهد که رسوبات ازنظر غلظت عناصر مس، نیکل و کادمیوم از آلودگی متوسط برخوردار هستند. باتوجه به روند روبه رشد توسعه شهری، کشاورزی و صنعتی در منطقه، ورود آلایندهها میتواند بطور قابلملاحظهای سلامت انسان و محیطزیست را تهدید کند. بنابراین پایشگری زیستی آلایندهها بااستفاده از پوسته سخت دوکفهایها روش سودمندی است که میتواند اطلاعات مفیدی از حضور آلایندهها را در طول سالها ارائه دهد.
واژههای کلیدی: فلز سنگین، رسوب، Cerastoderma lamarcki، دریای خزر
* نویسنده مسئول، تلفن: 01333668441 ، پست الکترونیکی: mohammadi2g@gmail.com
مقدمه
دریای خزر بزرگترین دریاچه بسته جهان است که 750 کیلومتر از نوار ساحلی آن در سه استان گیلان، مازندران و گلستان در کشور ایران واقعشده است (21). افزایش جمعیت، توسعه انواع صنایع و کشاورزی در سواحل جنوبی دریای خزر موجب شده است تا مقدار زیادی از فاضلابهای شهری، صنعتی و پسابهای کشاورزی با انواع آلایندههای آلی، معدنی و بیولوژیک، اکوسیستمهای آبی منطقه را تحت تأثیر قرار دهد. این آلایندهها براساس خواص فیزیکی و شیمیایی خود و شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط پذیرنده، ابتدا در بخشهای غیرزنده محیط توزیع میشوند و سپس بهمرور در پیکره زیستمندان اکوسیستم تجمع مییابند (17). دراین میان، فلزات سنگین از خطرناکترین آلایندههایی هستند که از منابع متعدد طبیعی و مصنوعی، وارد اکوسیستمهای آبی میشوند (7). این آلایندهها عمدتاً به دلیل سمیت بالا، پایداری، تجزیهناپذیری توسط فرایندهای بیولوژیکی و توانایی تجمعزیستی در بسیاری از گونههای آبزی ازنظر مطالعات اکولوژیکی و بهداشتی از اهمیت بالایی برخوردارند (8). وجود انواع منابع آلاینده طبیعی، مصنوعی و مسیرهای ورودی متعدد در مقیاس منطقهای، ملی و قرارگرفتن منطقه موردمطالعه در مرز آبی مشترک با کشور آذربایجان باعث شده است تا این مناطق علاوه بر منابع آلاینده منطقهای تحت تأثیر انواع آلایندههای بینالمللی نیز قرارگیرند. باتوجه به وجود کاربری کشاورزی و صنعتی در اطراف مناطق ساحلی و روند افرایش فرسایش خاک در حوزههای آبخیز، منابع آلاینده مختلف غیرنقطهای سواحل منطقه را تحت تأثیر قرار میدهند (27). اگرچه بسته بودن این دریاچه و تغییرات توپوگرافی، جریانهای دریایی در سایزبندی و انتشار رسوبات و آلایندهها دراین اکوسیستم، بهعنوان عوامل طبیعی نقش مؤثری دارند (19). تراکم جوامع انسانی و کاربریهای مناطق ساحلی باعث شده است تا آلودگی ابتدا در آب و رسوبات مناطق ساحلی وارد شوند و در ادامه براساس شرایط محیطی و نوع آلاینده توسط گونههای مختلف گیاهی و جانوری دریافت و سپس در اندامهای مختلف آنها تجمع یابند و به سطوح بالاتر زنجیره غذایی منتقل شوند. مطالعات نشان میدهد که غلظت برخی از فلزات در رسوبات و بدن برخی از جانداران آبزی از مقادیر آنها در آب بیشتر است، لذا تجزیهوتحلیل تجمعزیستی عناصر سنگین در رسوبات و گونههای مختلف آبزیان، انباشتگی این آلایندهها را در سیستمهای اکولوژیکی در طول زمان نشان میدهد (4). اگرچه پایشگری زیستی آلایندهها در اندامهای موجودات زنده، گزارش تاریخی از سیر آلایندهها در محیطزیست منطقه است اما براساس دادههای بدست آمده میتوان بطور غیرمستقیم آسیبهای وارده بر سلامت انسان را نیز در منطقه مورد تجزیهوتحلیل نمود (6). طی مطالعهای که توسط باقری و همکاران (2014)، بهمنظور ارزیابی ریسک زیستمحیطی فلزات سنگین در رسوبات سطحی دریایی خزر در دو فصل مختلف انجام شد، مشخص گردید که، اگرچه تفاوت معناداری بین غلظت نیکل، آرسنیک و سرب در دو فصل زمستان و تابستان وجود دارد اما ازنظر کیفی رسوبات منطقه موردمطالعه ازنظر بار آلودگی فلزات، غیرآلوده گزارش شدند (4). بنابراین برای مطالعات دقیقتر علاوه بر مطالعه رسوبات بعنوان بستر پذیرنده آلاینده ها، میتوان از برخی جانداران در مطالعات پایشگری زیستی برای ارزیابی کیفی اکوسیستم ها استفاده نمود. این جانداران، گونه های گیاهی و جانوری هستند که می توانند مقادیر بالایی از آلاینده ها را در اندام های خود انباشت نمایند و خود نیز از پایداری بیشتری در محیط زیست برخوردار باشند (25). سالهاست که آبزیانی مانند دوکفهایها و ماهیان بهعنوان گونههایی مناسب برای نظارت پیوسته اکوسیستم آبی توسط سازمانهایی مانند NOAA=National Oceanic and Atmospheric Administration و EPA=Environmental Protection Agency مورد استفاده قرار میگیرند (15) و پایش آلایندهها در اندامهای مختلف صدفها از سال 1984 در امریکا مطرح شد (30). هوآنکسین و همکاران (2000)، طی مطالعهای بر روی پوسته صدفهای دوکفهای، بیان کردند که جذب بالای فلزات در پوسته صدف متأثر از غلظت فلز در محیط اطراف صدف است (14). یاپ و همکاران (2003)، پوسته صدف Perna viridis را بعنوان پایشگر مناسب برای پایش عناصر کادمیوم، سرب و روی معرفی کردند (32) گیلی کین و همکاران (2005) در مطالعهای جهت بررسی میزان آلودگی فلز Pb در پوسته صدف دوکفهای Crassostrea gigas در شمال کارولینا، عامل تغییرات غلظت این فلز در پوسته را ناشی از روان آبهای حاصله از منابع آلودهکننده واقع در مناطق بالادست عنوان کردند (12). مطالعات طولانیمدت استفاده از صدفها در شبهجزیره مالزی بعنوان تجربهای موفق در پایش انواع آلایندهها نشان میدهد که تغییرات مرفولوژیک، فیزیولوژیک و ژنتیکی صدفها، اطلاعات مفیدی از کیفیت محیطزیست خود ارائه مینمایند (31). دراین راستا، باتوجه به سابقه طولانی و موفق پایشگری صدفی و کمبود این نوع از پایشگری در سواحل دریای خزر و همینطور پراکنش مناسب پوسته صدف در بخشهای مختلف نوار ساحلی خزر، کمبود مطالعه پایشگری زیستی در این سواحل به خوبی احساس می شود. در این راستا، این تحقیق با هدف بررسی غلظتهای فلزات سرب، روی، مس، کروم، آلومینیوم، کادمیوم، آهن، نیکل و وانادیوم در پوسته صدف Cerastoderma lamarcki و رسوبات سواحل استان گیلان انجام شد تا توان انباشتگری عناصر مذکور در صدف مورد مطالعه بررسی شود و منشأ آلایندهها مشخص گردد. سپس جهت بررسی کیفیت رسوبات منطقه، غلظت فلزات با حدود مجاز تعیین شده از سوی سازمانهای بین المللی مقایسه شد(20)(19). می توان بر اساس وضعیت موجود، برنامه های مدیریتی ویژه در راستای ارتقای کیفی محیط زیست ساحلی استان گیلان ارائه نمود.
مواد و روشها
دراین پژوهش جهت اندازهگیری میزان فلزات آهن، آلومینیوم، سرب، کادمیوم، وانادیوم، نیکل، کروم، روی و مس در رسوبات و در صدف دوکفهایCerastoderma lamarcki از 10ایستگاه واقع در سواحل غربی دریای خزر مطابق جدول 1 نمونهبرداری انجام شد. منطقه موردمطالعه در بخش جنوبغربی دریای خزر (سواحل استان گیلان) در بین مختصات 49 درجه 23 دقیقه و 45 ثانیه تا 49 درجه و 27 دقیقه و88 ثانیه و نیز عرض37 درجه و 29 دقیقه و38 ثانیه تا 37 درجه و28 دقیقه و62 ثانیه واقعشده است (شکل1).
درهر ایستگاه، پس از جمعآوری نمونههای پوسته صدف، نمونه ترکیبی از رسوبات سطحی توسط بیلچه پلاستیکی در محیط پیرامون، نمونههای صدف در دی و بهمنماه 1393 با 3 تکرار انجام شد. نمونهها در ظروف پلیاتیلنی زیپ بگ، قرارداده شدند و سپس با استفاده از یخدان یونیلیتی حاوی یخ خشک به آزمایشگاه منتقل شدند. نمونههای رسوب در دمای 72 درجه سانتیگراد در آون به مدت 24 ساعت خشک شدند و پس از عبور دادن از الک 63 میکرون در هاون چینی کوبیده شد و با استفاده از ترازوی دیجیتال از هریک از نمونههای رسوب یک گرم بطور جداگانه وزن گردید و با استفاده از اسیدنیتریک و اسید کلریدیک (به نسبت 1:3) عملیات هضم برای هر نمونه انجام شد، ابتدا به مدت یک ساعت در دمای 40 درجه با استفاده از حمام آبی و سپس برای هضم کامل، به مدت 1 ساعت در دمای 90 درجه و 2 ساعت در دمای 120 درجه در راکتور هضم قرارگرفتند و پس از سرد شدن، توسط کاغذ واتمن 42 فیلتر شدند و با آب دیونیزه به حجم 50 میلیلیتر رسانده شد (23). نمونههای صدف در آزمایشگاه ابتدا با آب مقطر شستوشو داده شدند تا جسمهای خارجی از آنها جدا شوند، صدفها توسط آون در دمای 70 درجه به مدت 24 ساعت خشک گردید. سپس در هاون، پودر شدند و پس از عبور دادن از الک 63 میکرون، یک گرم از نمونه پودر صدف برای هضم اسیدی آماده شدند. عملیات هضم نمونههای پوسته صدف با استفاده از اسید نیتریک غلیظ در دو مرحله ابتدا به مدت 1 ساعت در 40 درجه سانتیگراد و سپس 3 ساعت در 140 درجه در راکتور هضم انجام شد (32). درنهایت غلظت فلزات سنگین در نمونههای رسوب و صدف توسط دستگاه (ICP-OES) مورد آنالیز قرارگرفتند نتایج بدست آمده در دامنه بازیابی 96 تا 102 درصد مورد پذیرش قرارگرفت و نتایج عناصری که خارج از دامنه بازیابی قرارداشتند حذف شدند.
شکل1- موقعیت ایستگاههای نمونهبرداری
جدول1- موقعیت جغرافیایی ایستگاههای نمونهبرداری در سواحل استان گیلان
شماره ایستگاه |
نام ایستگاه |
مختصات جغرافیایی |
1 |
آستارا |
48º 88' 06"E 38º42'26"N |
2 |
لووندویل |
48º 87' 89"E 38º 31'05"N |
3 |
پره سر |
49º 15'70" E 37º 59' 68"N |
4 |
رضوانشهر |
49º 16' 26"E 37º 59'35" N |
5 |
زیباکنار |
49º 94' 05"E 37º 47' 01"N |
6 |
کیاشهر |
49º 94' 57"E 37º 46' 53"N |
7 |
چمخاله |
50º 27' 07"E 37º 22' 02"N |
8 |
شلمان |
50º 27' 48"E 37º 21' 20"N |
9 |
رودسر |
50º 37' 79"E 37º 09' 97"N |
10 |
کلاچای |
50º 38' 08"E 37º 09' 82"N |
آنالیز آماری نتایج بدست آمده، بااستفاده از نسخه 23 نرمافزار SPSS انجام شد و از آزمون تجزیه واریانس یکطرفه (One-way ANOVA) بهمنظور بررسی اختلاف یا عدم اختلاف معنیدار غلظت عناصر در بین ایستگاهها استفاده شد. جهت تفکیک منشأ طبیعی و انسانزاد آلودگی، شاخص غنیشدگی EF= Enrichment Factor با استفاده از فرمول 1 محاسبه گردید که در آن، HSو HC غلظت فلزات سنگین در نمونه و زمینه مرجع و ALSو ALC نیز محتویات آلومینیوم در نمونه و زمینه مرجع میباشند.
(فرمول 1) EF = (HS /ALS) / (HC /ALC)
باتوجه به اینکه عنصر مرجع در تعیین ضریب غنیشدگی، عنصری است که منشأ کاملاً زمینشناسی داشته باشد، در منطقهی موردمطالعه، عنصر Al به دلیل ماهیت ژئوشیمیایی، تغییرات بسیار ناچیز و تحرک کمی که در محیط ژئوشیمیایی از خود نشان میدهد، و بهعنوان عنصر مرجع انتخاب شد (10). در جدول 2 مقادیر شاخص غنیشدگی آورده شده است که باتوجه به مقادیر محاسبهشده EF، کیفیت رسوبات را میتوان بررسی نمود (2).
در ادامه بر حسب کاربرد تحلیل خوشهای، بهمنظور گروهبندی عناصر با خصوصیات ژئوشیمیایی یکسان، خوشهبندی سلسله مراتبی تراکمی (Agglomerative Hierarchical Clustering) با استفاده از روش پیوستگی Ward، بهمنظور تعیین میزان مشابهت استفاده شد.
جدول2- مقادیر شاخص ضریب غنیشدگی( EF)
میزان غنیشدگی |
EF |
فاقد غنیشدگی تا غنیشدگی کم |
2> |
غنیشدگی متوسط |
2-5 |
غنیشدگی زیاد |
5-20 |
بسیار غنیشده |
20-40 |
بهشدت غنیشده |
40< |
روش وارد، روشی شناختهشده جهت ارزیابی فاصله بین خوشهها بر مبنای نگرش بر واریانس دادهها میباشد، بهگونهای که نشاندهنده درجه شباهت توزیع و واریانس میان فلزات است. همچنین همبستگی بین غلظت آلایندهها در نمونههای رسوب و صدف، با استفاده از آزمون همبستگی پیرسون بررسی گردید.
نتایج
دراین بررسی غلظت فلزات سنگین Cd, Pb, Cr, Ni, V, Al و فلزات ضروری Cu, Zn و Fe در رسوبات و پوسته صدف Cerastoderma lamarcki در سواحل استان گیلان موردمطالعه قرارگرفت. نتایج سنجش غلظت فلزات سنگین در صدف و رسوب در جداول 3 و 4 و نیز در نمودارهای 1 الی 4 نشان دادهشده است. در بین عناصر موردمطالعه باتوجه به غلظت بالای عناصر آهن و آلومینیوم مقادیر آنها در جدول بهصورت درصد بیانشده است. نتایج نشان میدهد که بیشترین غلظت مس و کادمیوم در صدفهای ایستگاه 3، بیشترین غلظت کروم و نیکل در صدفهای ایستگاه 1 و بالاترین مقدار سرب و کمترین میزان روی و کروم در صدفهای ایستگاه 5 مشاهده شد. همچنین رسوبات ایستگاه1، دارای بالاترین مقادیر وانادیوم، نیکل و کروم بوده و بیشترین غلظت سرب و کادمیوم در رسوبات ایستگاه 6 و بیشترین مقدار آلومینیوم و مس در رسوبات ایستگاه 2، بدست آمد. بهمنظور ارزیابی جامع از وضعیت آلودگی رسوبات، ضریب غنیشدگی هریک از فلزات محاسبه و نتایج آن در جدول5 آورده شده است. همچنین در جدول 6 نتایج این مطالعه با حدود توصیهشده فلزات در رسوبات توسط استاندارهای بینالمللی NOAAو ISQGs= Interim Sediment Quality Guidelines مقایسه شده است. استاندارد ISQGs با دو شاخص
PEL= Probable Effect Level و TEL= Threshold Effect Level و استاندارد NOAA با شاخصهای ERM= Effect Range Median و ERL=Effect Range Low تعریف شدهاند، بطوریکه ERL نشاندهنده کمترین میزان تأثیر و شاخص ERM نشاندهندهی تاثیرمتوسط میباشند. در شکل2، دندروگرام حاصل از آنالیز خوشهای نمایش داده شده است. هرچه این میزان کاهش یابد، میزان ارتباط معنیدار خوشهها افزایش مییابد. در نمودار درختی موجود در شکل 2، عناصر موردبررسی در دو خوشه A وB قرارگرفتهاند که در خوشه A آهن و آلومینیوم و در خوشه B کادمیوم، سرب، کروم، نیکل، وانادیوم، مس و روی دیده میشود. همچنین نتایج آنالیز همبستگی بین فلزات در نمونههای رسوب و پوسته صدف در جدول 7 نشان داده شده است.
بحث
براساس نتایج بدست آمده دراین تحقیق ترتیب غلظت عناصر در رسوبات، از الگوی Pb<Ni< Zn Fe
جدول3- غلظت فلزات( میکروگرم برگرم) در نمونه صدفهای ایستگاههای مختلف(میانگین ± انحراف از معیار)
ایستگاه |
V |
Ni |
Cr |
Cd |
Pb |
Zn |
Cu |
%Al |
%Fe |
1 |
5±/15 11/0 |
6 ± 1/0 |
60 ± 4/0 |
5/4 ± 01/0 |
5/9 ± 25/0 |
5/35 ± 25/1 |
5/78 ± 2/0 |
008/0 01/±0 |
03/0 01/±0 |
2 |
5/13 ± 03/1 |
5/2 ± 4/0 |
5/21 ± 15/0 |
5/3 ± 2/0 |
9 ± 1/0 |
32 ± 15/0 |
5/81 ± 13/0 |
06/0 ± 003/0 |
008/0 ± 05/0 |
3 |
12 ± 08/0 |
4 ± 05/0 |
35 ± 2/0 |
02/6 ± 15/0 |
5/9 ± 5/0 |
30 ± 2/2 |
93 ± 05/0 |
01/0 ± 05/0 |
01/0 ± 002/0 |
4 |
5/9 ±0/1 |
5/3 ±1/2 |
32 ±1/2 |
5/4 ±0/2 |
5/5 ±0/5 |
28 ±0/4 |
93 ±1/2 |
009/0 ±0/01 |
015/0 ±0/01 |
5 |
5/13 ±0/1 |
5/2 ±0/05 |
5/15 ±0/5 |
03/5 ±0/4 |
5/11 ±0/16 |
5/22 ±1/1 |
5/78 ±0/6 |
03/0 ±0/05 |
06/0 ±0/015 |
6 |
16 ±0/14 |
4 ±1/01 |
5/18 ±1/07 |
5/4 ±0/01 |
5/8 ±0/44 |
24 ±1/5 |
90 ±1/5 |
03/0 ±0/021 |
081/0 ±0/01 |
7 |
18 ±0/78 |
3 ±0/5 |
5/19 ±0/55 |
5/3 ±0/25 |
10 ±1/1 |
26 ±0/41 |
91 ±0/77 |
01/0 ±0/044 |
05/0 ±0/01 |
8 |
14 ±0/2 |
5/1 ±0/63 |
17±1/01 |
5/1 ±0/01 |
9±0/05 |
23±1/2 |
80±1/05 |
01/0 ±0/002 |
08/0 ±0/015 |
9 |
14 ±0/25 |
5 ±0/15 |
28 ±0/05 |
5/4 ±0/22 |
8 ±0/04 |
38 ±1/14 |
83 ±0/05 |
008/0 ±0/015 |
054/0 ±0/02 |
10 |
15 ±0/32 |
5/5 ±1/02 |
34 ±1/2 |
2 ±0/01 |
5/6 ±0/5 |
31 ±0/25 |
5/85 ±1/03 |
008/0 ±0/02 |
056/0 ±0/01 |
میانگین |
11/14 ± 22/2 |
75/3 ± 38/1 |
11/28 ± 6/2 |
96/3 ± 31/0 |
71/8 ± 65/1 |
01/29 ± 08/5 |
31/89 ± 21/6 |
02/0 ± 002/0 |
04/0 ± 01/0 |
جدول4- غلظت فلزات( میکروگرم بر گرم) در نمونه رسوبات ایستگاههای مختلف(میانگین ± انحراف از معیار)
ایستگاه |
V |
Ni |
Cr |
Cd |
Pb |
Zn |
Cu |
%Al |
%Fe |
1 |
5/95 06/±2 |
27 ±0/6 |
57 ± 4/0 |
5/3 ± 25/0 |
5/8 ± 5/0 |
26 ±1/01 |
5/66 2/±2 |
2/1 15/±0 |
99/0 05/±0 |
2 |
5/43 ± 15/0 |
19 ± 12/1 |
18 ± 15/0 |
5/4 ± 18/0 |
8 ± 2/0 |
23 ± 52/0 |
5/79 ± 5/0 |
39/1 ± 1/0 |
92/0 ± 12/0 |
3 |
42 ± 05/1 |
22 ± 5/0 |
29 ± 2/0 |
4 ± 11/0 |
5/8 ± 01/0 |
5/22 ± 02/1 |
79 ± 25/2 |
16/1 ± 15/0 |
88/0 ± 01/0 |
4 |
5/36 ±1/02 |
18 ±1/1 |
26 ±1/2 |
5/3 ±1/1 |
8 ±0/15 |
5/22 ±0/0 |
79 ±1/5 |
12/1 ±0/002 |
83/0 ±0/2 |
5 |
39 ±1/5 |
5/9 ±1/1 |
11 ±0/5 |
5/4 ±0/03 |
10 ±0/2 |
5/12 ±0/15 |
58 ±0/25 |
83/0 ±0/05 |
57/0 ±0/02 |
6 |
46 ±1/5 |
12 ±0/22 |
15 ±1/07 |
5 ±1/1 |
5/10 ±0/5 |
14 ±2/25 |
60 ±0/5 |
95/0 ±0/01 |
72/0 ±0/05 |
7 |
36 ±0/17 |
10 ±0/05 |
15 ±0/55 |
5/2 ±0/02 |
5/7 ±0/8 |
5/15 ±0/15 |
60 ±1/5 |
71/0 ±0/002 |
73/0 ±0/01 |
8 |
5/22 ±0/75 |
8 ±0/02 |
13±1/01 |
5/1 ±0/04 |
7±0/01 |
14 ±0/88 |
58 ±0/15 |
7/0 ±0/01 |
59/0 ±0/05 |
9 |
5/35 ±0/66 |
5/18 ±0/05 |
5/23 ±0/05 |
5/3 ±0/05 |
5/6 ±0/5 |
5/26 ±0/2 |
68 ±0/12 |
003/1 ±0/002 |
98/0 ±0/01 |
10 |
5/41 ±1/02 |
5/20 ±1/12 |
25 ±1/2 |
2 ± 1/0 |
5 ±0/02 |
25 ±0/2 |
5/68 ±1/5 |
1/1 ±0/001 |
99/0 ±0/15 |
میانگین |
8/43 ± 6/8 |
45/16 ± 03/6 |
26/23 ± 8/1 |
45/3 ± 2/1 |
96/7 ± 54/1 |
±16/20 31/5 |
66/67 ± 5/8 |
01/1 ±0/2 |
82/0 ± 1/0 |
نمودار1- میانگین غلظت فلزات سنگین( میکروگرم برگرم) در صدفهای متعلق به ایستگاهای مختلف
نمودار2- میانگین غلظت فلزات آهن و آلومینیوم ( میکروگرم برگرم) در صدفهای متعلق به ایستگاهای مختلف
نمودار3- میانگین غلظت فلزات سنگین( میکروگرم برگرم) در رسوبات متعلق به ایستگاهای مختلف
نمودار4- میانگین غلظت فلزات آهن و آلومینیوم ( میکروگرم برگرم) در رسوبات متعلق به ایستگاهای مختلف
جدول 5- فاکتور غنیسازی(EF)فلزات مختلف در سایتهای نمونهبرداری
Cd |
V |
Ni |
Al |
Fe |
Cr |
Zn |
Cu |
Pb |
ایستگاه |
2> Ef |
5 < Ef <2 |
5 < Ef <2 |
2> Ef |
2> Ef |
5 < Ef <2 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
1 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2 Ef < |
2> Ef |
2 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2 Ef < |
2> Ef |
3 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2 Ef < |
2> Ef |
4 |
5 < Ef <2 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
5 < Ef <2 |
5 |
5 < Ef <2 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
5 < Ef <2 |
6 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
7 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
8 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
9 |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
2> Ef |
10 |
جدول6- مقایسه میانگین غلظت فلزات ( میکروگرم بر گرم) در رسوبات سواحل گیلان با استانداردهای بینالمللی
منبع |
Cd |
V |
Ni |
Cr |
% Fe |
% Al |
Zn |
Cu |
Pb |
|
(20) |
2/1 |
- |
9/20 |
81 |
2%/1 |
- |
150 |
34 |
7/46 |
NOAA (ERL) |
(20) |
6/9 |
- |
6/51 |
370 |
7%/3 |
- |
410 |
270 |
218 |
NOAA(ERM) |
(2) |
6/0 |
- |
9/15 |
3/52 |
2% |
4/%1 |
124 |
7/18 |
2/30 |
(ISQG (TEL |
(2) |
21/4 |
- |
8/42 |
160 |
4/%3 |
- |
271 |
108 |
112 |
ISQG (PEL) |
مطالعه حاضر |
45/3 |
8/43 |
45/16 |
26/23 |
82/0 |
01/1 |
16/20 |
66/67 |
96/7 |
|
شکل2- نمودار درختی حاصل از آنالیز خوشهای فلزات سنگین در رسوبات ساحلی دریای خزر
جدول 7- ماتریس همبستگی فلزات در نمونههای رسوب و صدف سواحل جنوبغربی دریای خزر
V |
Ni |
Fe |
Cd |
Al |
Cr |
Cu |
Zn |
Pb |
صدف رسوب |
|
|
|
|
|
|
|
|
*0.554 |
Pb |
|
|
|
|
|
|
|
**0.934 |
|
Zn |
|
|
|
|
|
|
**0.681 |
|
|
Cu |
|
|
|
|
|
**0.994 |
|
|
|
Cr |
|
|
|
|
*0.247 |
|
|
|
|
Al |
|
|
|
**0.901 |
|
|
|
|
|
Cd |
|
|
*0.348 |
|
|
|
|
|
|
Fe |
|
**0.819 |
|
|
|
|
|
|
|
Ni |
**0.998 |
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
* همبستگی با احتمال خطای کمتر از 05/0معنیدار است. **همبستگی با احتمال خطای کمتر از 01/0معنیدار است
کودهای شیمیایی حاوی مقادیر بالایی از کادمیوم بوده و فلز مس نیز در ترکیبات این کودها وجود دارد. این عناصر طی فرایند آبشویی به رودخانهها و در نهایت به سواحل منتقل میگردند(11) وجود فلز کروم در رسوبات میتواند به دلیل ورود فاضلاب شهری، صنعتی و کشاورزی ونیز عملیات رنگآمیزی، تعمیرات کشتی در اسکله باشد(29). در مطالعه حاضر رسوبات ایستگاه آستارا از بیشترین غلظت عنصر وانادیوم، نیکل و کروم برخوردار بوده است که تاثیرفعالیتهای کشتیرانی و حملونقل دریایی و فراوردههای نفتی در کنار استقرار صنایع مختلف در آستارا، از عوامل اصلی این امر میباشد. در مطالعه انجامشده توسط پورنگ و همکاران (2005) غلظت بالای وانادیوم و نیکل را در خلیجفارس به دلیل آلودگی نفتی ناشی از تردد کشتیهای نفتکش عنوانشده است (22). ایستگاه کیاشهر دارای بالاترین غلظت سرب و کادمیوم در رسوبات بوده است که از مهمترین منابع ورودی سرب به رسوبات، فاضلابهای صنعتی و عملیات رنگآمیزی کشتیها در اسکله را میتوان برشمرد (24). براساس نتایج ضریب غنیشدگی، ایستگاه رودسر و کلاچای دو عنصر کادمیوم و سرب و در ایستگاه لووندویل، عنصر کروم، نیکل و وانادیوم در محدودهی غنیشدگی متوسط قراردارند که این امر را میتوان به دلیل فعالیتهای بالای کشاورزی و ورود پسابهای کشاورزی حاوی بقایای سموم کشاورزی بالاخص در منطقه شرق استان گیلان و تمرکز نواحی و مراکز صنعتی محلی در غرب استان و بطور خاص اثر فعالیتهای وابسته به صنعت گردشگری را در فصول توریست پذیر در این مناطق دانست. براساس جدول 6، غلظت نیکل در رسوبات بین TEL، PEL و غلظت کادمیوم و مس بین ERL، ERM و نیز بین TELو PEL قرار میگیرند که نشانگر آلودگی متوسط میباشد که این امر ممکن است سبب بروز اثرات نامطلوب بر روی زیستمندان شوند (13). در نمودار درختی موجود در شکل 2، در خوشه A آهن و آلومینیوم و در خوشه B کادمیوم، سرب، کروم، نیکل، وانادیوم، مس و روی جای گرفتهاند. به نظر میرسد منشأ آهن و آلومینیوم اندازهگیری شده در این بررسی، مربوط به اثرات ژئوشیمیایی حوزه آبخیز منطقه میباشد. درحالیکه منابع ورودی سایر فلزات ناشی از فعالیتهای انسانی در محدوده موردمطالعه است (18). فاصله خوشهای در نمودار دندروگرام نشاندهنده درجه شباهت توزیع و واریانس میان فلزات است. هرچه این میزان کاهش یابد، میزان ارتباط معنیدار خوشهها افزایش مییابد، نتایج تحلیل خوشهای بر تأثیر فعالیتهای انسانی در تغییرات غلظت فلزات سرب، وانادیوم، مس، کروم، روی، نیکل و کادمیوم و عوامل طبیعی بر غلظت آلومینیوم و آهن تأکید دارد. مانتا و همکاران (2002) منبع ورود برخی عناصر سنگین را در ایتالیا بااستفاده از روش تحلیل خوشهای بررسی نمودند و نتایج آنها نشان داد که سرب، روی، مس و جیوه دارای منشأ طبیعی و در یک گروه قرارگرفتند و عناصر نیکل، کروم و کادمیم در گروه دیگر بوده و از منشأ فعالیتهای انسانی برخوردار بودند (16). شای و همکاران (2008) توزیع مکانی برخی عناصر سنگین را در خاکهای سطحی شانگهای موردبررسی قراردادند. نتایج آنها نشان داد عوامل انسانی از مهمترین منابع ورودی روی، سرب و مس در این منطقه میباشند (26). در این تحقیق، علاوه بر بررسی غلظت عناصر سنگین در رسوبات سواحل استان گیلان، غلظت آنها در پوسته صدفCerastodema lamarcki نیز اندازه گیری شده است. دو کفهای ها به دلیل خاصیت فیلتر خواری قادرند فلزات سنگین را از محیط دریافت کنند (15و 30) و بدین ترتیب که این موجودات میتوانند فلزات سنگین را از طریق محلولهای آبی، غذا و یا بلعیدن ذرات حاوی فلزات دریافت نمایند (28). در این تحقیق، توالی غلظت فلزات در پوسته صدف به صورت >Fe>Al Cu>Zn>Cr>V>Pb>Cd> Ni بدست آمد. بختیاری و مرتضوی (2007)، میزان عناصر سرب و کادمیوم را در پوسته صدف مروارید ساز محار بررسی کردند و میانگین این دو فلز در پوسته صدف به ترتیب87/10 و 08/2میکروگرم بر گرم و برای هر دو عنصر بالاتر از مقدار موجود در رسوب گزارششده است (5). همچنین در مطالعهای توسط دمترا (2007) از پوستههای دو نوع حلزون برای حذف فلز آرسنیک با غلظتهای مختلف از آب استفاده شد. نتایج نشان داد که هرچه غلظت ابتدایی فلزات بالاتر باشد، میزان جذب توسط پوستهها افزایش مییابد (9). همچنین یوسفی و همکاران(2013) از پوسته صدف جمعآوریشده از سواحل مازندران برای حذف عنصر سرب از آب استفاده کردند و نتایج حاکی از آب بود که پوسته صدف دوکفهای از توانایی خوبی برای جذب یونهای دو ظرفیتی فلز سرب برخوردار میباشد که نوع جذب دارای مکانیسمهای جذب سطحی و تبادل یون میباشد (33). براساس نتایج آنالیز همبستگی پیرسون مطابق جدول 7، فلزات روی، مس، کروم، کادمیوم، نیکل و وانادیوم در بافت سخت صدف همبستگی مثبت و بسیار معنیدار (01/0>P)را با غلظت این فلزات در رسوبات داشته و نیز عناصر آهن، آلومینیوم و سرب دارای همبستگی مثبت و معناداری (05/0>P)بین رسوب و صدف میباشند که با توجه به اینکه در شکل 2، قرارگرفتن عناصری مانند آهن و آلومینیوم که بهعنوان عناصر شاخص برای منشأ طبیعی در یک گروه عناصر عمده که منشأ فعالیتهای انسانساخت بودند دریک گروه دیگر قرارگرفتند نتایج همبستگی بالا در بسیاری از عناصر و همبستگی مثبت در تمامی عناصر بین رسوب و پوسته صدف باتوجه به اینکه این بخش بیشترین تأثیرپذیری را از محیط پیرامون خود دارد نشان میدهد که توانسته است بخش قابلتوجهی از عناصر محیط را در خود تجمع دهد بنابراین براساس توان تجمع زیاد و برخورداری از همبستگی مثبت و بالا با محیط میتواند بهعنوان اندام مناسب برای پایش محیط برای عناصر موردمطالعه مورداستفاده قرارگیری(7) و (31).صدف
Cerastoderma lamarcki در سواحلاستان گیلان ازپراکنشوسیعیبرخوردار میباشد.استفاده از پوسته صدف Cerastoderma lamarcki به دلیل توان انباشتگری بالا برایفلزاتمس، سرب، روی، کرومو کادمیومبهخوبی میتواند نشاندهندهیوضعیت حضورفلزات مذکور در محیطاطراف در طول زمانباشد. لازم به ذکر است که چنانچه روند ورود آلایندهها از منابع صنعتی، کشاورزی و حملونقل دریایی کنترل نشود، در آیندهای نهچندان دور غلظت آلایندهها از مرز استانداردهای ملی و بینالمللی فراتر خواهد رفت. براین اساس، بهمنظور جلوگیری از روند گسترش آلودگی در سواحل، پایش زیستمحیطی مستمر در منطقه توسط سازمانهای ذی ربط ضروری است.