ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در رسوبات بندر امیرآباد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد بیولوژی دریا، آلودگی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

2 استادیار گروه شیمی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

3 استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوادکوه

چکیده

فلزات سنگین از آلاینده‌های اصلی محیط‌های دریایی ناشی از توسعة صنعت می‌باشند که در مقابل تجزیه مقاوم‌اند و در طول زنجیرة غذایی منتقل می‌شوند. این مطالعه به منظور ارزیابی آلودگی فلزات سنگین شامل کادمیوم، سرب، و مس در رسوبات منطقة بندرامیرآباد انجام شد. روش تحقیق روش آزمایشگاهی می‌باشد. به این صورت که نمونه‌ها در آبان 1393 از12 ایستگاه برداشت شد و پس از آماده‌سازی و هضم شیمیایی آنها، مقادیر فلزات سنگین یادشده به وسیلة دستگاه جذب اتمی تعیین و مشخص گردید. بیشترین میانگین غلظت فلزات بترتیب 61/2، 44/36 و 98/15 به دست آمد. میزان غلظت فلزات سنگین سرب وکادمیوم بیرون حوضچه بیشتر از داخل حوضچة بندر بود اما میزان غلظت فلز مس داخل حوضچه بیشتر از بیرون آن بود.
در مقایسه با استانداردها، غلظت کادمیوم در رسوبات منطقه از ERL کیفیت رسوب آمریکا و ISQGS محیط زیست کانادا بیشتر بود اما مقدار سایر فلزات مطابق با استانداردهای بین‌المللی بود.

کلیدواژه‌ها

1- ادبیات تحقیق

آلودگی دریا شامل ورود هرگونه مواد یا انرژی توسط انسان به شکل مستقیم یا غیرمستقیم به محیط زیست دریایی می‌باشد که اثر نامطلوبی در بر دارد و خطراتی را برای منابع زنده دریایی و سلامت انسان ایجاد می‌کند و یا مانع فعالیت‌های دریایی نظیر شیلات، و سبب کاهش کیفیت آب دریا می‌شود. البته این تعریف بیشتر بر آلودگی با منشاء انسانی تاکید دارد و بر آلودگی‌های طبیعی تاکید کمتری دارد (جعفرزاده، 1384). امروزه، آلودگی دریا به عنوان یک مشکل زیست‌محیطی مهم در سرتاسر دنیا تبدیل شده است. تحقیقات گسترده‌ای به منظور کاهش اثرات آلایندگی بر محیط‌های دریایی انجام شده است. به دلیل حساسیت زیاد آب‌های ساحلی به آلاینده‌ها، زیستگا ه‌های ساحلی نسبت به دیگر زیستگاه‌های دریایی استعداد بیشتری در برابر پذیرش اثرات آلودگی دارند.

تأییدپذیری آلودگی اکوسیستم‌های آبی به فلزات سنگین می‌تواند از طریق بررسی آب، رسوبات و موجودات زنده بررسی و آزموده شود. تجمع بالای فلزات سنگین در آب و رسوبات می‌تواند منجر به تغییرات جدی در اکولوژی شود. رسوبات جایگاه مهمی برای تجمع فلزات سنگین می‌باشند. فلزات سنگین ناشی از صنایع در رسوبات ذخیره می‌شوند و از این طریق به زنجیرة غذایی راه می‌یابند.

غلظت فلزات در رسوبات می‌تواند با غلظت‌های فلزی بالای ثبت‌شده در موجودات زنده پیوند داشته باشد (Pempkowiak et al., 1999). بنابراین، برخی از مکان‌ها با داشتن رسوبات ناپاک همیشه یک خطر حقیقی را برای موجودات زنده در سایر ایستگاه‌ها فراهم می‌کنند (Dias et al., 2009).

رسوبات به عنوان حامل و منبع ذخیره برای آلودگی در اکوسیستم‌های آبی محسوب می شوند. آلاینده‌های فلزی موجود در رسوبات از دو منشأ طبیعی و انسانی ناشی می شوند (Duyusen and Gorkem, 2008). منشأ طبیعی فلزات در اکوسیستم‌های آبی ناشی از هوازدگی سنگ‌ها و فرسایش خاک‌ها می‌باشد و از مهم‌ترین منشأهای انسانی می‌توان به فعالیت‌های شهری، صنعتی و کشاورزی اشاره کرد (Singh et al., 2005).

در ارزﻳﺎﺑﻲ ﺷﺮاﻳﻂ آﻟﻮدﮔﻲ ﻣﺤﻴﻂ‌ﻫﺎی درﻳﺎﻳﻲ، آﻧﺎﻟﻴﺰ رﺳﻮﺑﺎت ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﻲ اﻳﻔﺎ ﻣﻲکند. اﻣﺮوزه، آﻟﻮدﮔﻲ رﺳﻮﺑﺎت ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻳﻜﻲ از وﺧﻴﻢ‌ﺗﺮﻳﻦ ﻣﺸﻜﻼت ﺑﻮم ﺳﺎﻣﺎﻧﻪﻫﺎ می‌باشد. در ﺳﺮاﺳﺮ ﺟﻬﺎن، آﻟﻮدﮔﻲ رﺳﻮﺑﺎت ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﻴﻦ در ﻧﺰدﻳﻜﻲ بنادر ﺻﻨﻌﺘﻲ و ﺷﻬﺮی ﮔﺰارش شده است (Caplat et al., 2005).

گونه‌های بنتیک و اپی بنتیک به شدت در معرض آلاینده‌های موجود در رسوبات و محلول در آب می‌باشند. تجمع زیستی فلزات سنگین توسط گونه‌های کف‌زی برای شبکة غذایی و انتقال آنها به انسان‌ها بسیار اهمیت دارد. به‌طوری که این موجودات یکی از مهم‌ترین بخش‌های اکوسیستم می‌باشد و به عنوان منبع اقتصادی محسوب می‌شود و تغییرات جمعیتی آنها بر همة جوامع تاثیر گذاشته و اکوسیستم را تهدید می‌کند.

آلاینده‌های تأثیرگذار بر محیط زیست دریایی شامل گسترة وسیعی از انواع مواد با ویژگی‌های متفاوت می باشد که از جمله می‌توان به فلزات سنگین، هیدروکربن‌های نفتی، آفت‌کش‌ها، مواد آلی ناشی از فاضلاب‌های خانگی، صنعتی، معادن و کشاورزی اشاره کرد. بیشترین مقادیر فلزات در اکوسیستم‌های آبی مربوط به عناصری نظیر مس، روی، سرب، کادمیوم و جیوه می باشد (Rand, 1995).

2- روش تحقیق

روش این پژوهش، روش آزمایشگاهی است. به این صورت که نمونه‌ها در یک زمان مشخص از ایستگاه‌های معین به تکرار مورد نیاز، برداشت شد و پس از آماده‌سازی و هضم شیمیایی آنها، مقادیر فلزات سنگین یادشده به وسیلة دستگاه جذب اتمی تعیین و با استانداردهای کشورهای پیشرفتة مورد نظر، مقایسه و نتایج استخراج گردید.

3- تجزیة و تحلیل داده‌ها

3-1- مواد و روش‌ها

ایستگاه‌های نمونه‌برداری براساس موقعیت هر ایستگاه در ارتباط با تخلیه آلاینده‌ها انتخاب شدند. نمونه‌برداری از رسوبات و آب در 8 آبان 93 از 12 ایستگاه و با 3 تکرار به کمک یدک‌کش توسط گرب ون وین انجام گرفت. سپس نمونه گرفته‌شده در داخل پلاستیک بسته‌بندی و شماره‌گذاری شد و بلافاصله درون ظرف یخ قرار داده شد و به آزمایشگاه منتقل گردید. نمونه‌ها تا زمان سنجش فلزات در دمای°C20- نگهداری شدند. ایستگاه 1 دهانة حوضچة بندر در شمال، ایستگاه 2 شمال شرقی در داخل حوضچة بندر مقابل اسکلة ناجی، ایستگاه 3 جنوب اسکلة 7، ایستگاه 4 در شمال شرقی روبه‌روی اسکلة شیلات، ایستگاه‌های 5، 6، 7 و 8 در شمال شرقی موج‌شکن و ایستگاه‌های 9، 10، 11 و 12 در شمال غرب موج‌شکن در نظر گرفته شدند. نقشة ایستگاه نمونه‌برداری ازحوضچه ولنگرگاه بندرامیرآباد درشکل (1) و مختصات جغرافیایی درجدول (1) ارائه شده‌اند.

 

                       

شکل (1): نقشة ایستگاه‌های نمونه‌برداری بندر امیرآباد

 

جدول (1): مختصات جغرافیایی ایستگاه‌های موردمطالعه

عرض جغرافیایی (N)

طول جغرافیایی (E)

شمارة ایستگاه

36°:51':751"

53°:22':36"

1

36°:51':292"

53°:22':055"

2

36°:51':055"

53°:22':023"

3

36°:51':523"

53°:22':391"

4

36°:51':972"

53°:21':977"

5

36°:53':   288"

53°:22':049"

6

36°:55':174"

53°:22':180"

7

36°:57':070"

53°:22':123"

8

36°:51':998"

53°:23':013"

9

36°:53':510"

53°:22':958"

10

36°:55':450"

53°:23':065"

11

36°:57':466"

53°:23':291"

12

 

3-2- آماده‌سازی نمونه‌ها

نمونه رسوبات روزنه داران داخل الک 63  میکرون شستشو داده شد و به مدت 7 یا 8 ساعت در دمای 70 تا 80 درجة سانتی‌گراد، درون آون قرار داده شد. نمونه‌های خشک شده به داخل بشر ریخته شد و حدود سه برابر حجم  رسوب، به آن تتراکلراید کربن (برای جدا سازی روزنه داران) اضافه گردید و سپس از کاغذ صافی ALBET DP 5893 عبور داده شد. پس از خشک‌شدن کامل، به وسیلة برس (03) نمونه‌ها به تیوپ‌های کوچکی انتقال داده شد. براى مشاهده و شمارش میوبنتوز، از استریومیکروسکوپ استفاده شد. مقداری از رسوب (به اندازة تقریبی یک قاشق غذاخوری ) به درون پتری دیش منتقل، و به مدت 8 ساعت در درجه حرارت 70 تا 80 درجة سانتی‌گراد، در داخل آون، کاملا خشک شد. برای جداسازی ذرات رسوب، مقدار 25 گرم از رسوب خشک، توزین شد و در داخل بشر به آن 250 سانتی‌متر مکعب آب معمولی و10 سانتی‌متر مکعب محلول سدیم هگزا متا فسفات 2/6 گرم در لیتر اضافه گردید. پس از آنکه مخلوط فوق به مدت حدود 15 دقیقه، هم زده شد، به مدت 48 ساعت به طور کاملأ بی‌حرکت در یک مکان آرام، قرار داده شد تا مواد جامد آن ته‌نشین شود.

پس از آن، همة موارد زیر انجام شد: (1) محتوای بشر، دوباره به مدت 15 دقیقه هم زده و سپس در آون خشک شد، (2) رسوب خشک، توسط الک‌های استاندارد 4، 2، 1، 5/0، 25/0، 125/0 و 063/0 میلی‌متر الک شد. (3) رسوبات باقی‌مانده روی هر الک توزین شد و درصد وزنی هر گروه از کل نمونه اولیة 25 گرمی محاسبه شد (اختلاف مجموع جرم رسوبات باقی‌مانده روی هر یک از الک‌ها با کل رسوب 25 گرمی اولیة مربوط به ذرات سیلت و رس بود که باید محاسبه شود، (4) نمونه‌برداری از رسوب و آب برای اندازه‌گیری فلزات سنگین مطابق با دستورالعمل (MOOPAM, 1999) انجام شد، (5) ابتدا تمام ظروف مورداستفاده در این مرحله، با اسید نیتریک 65% و آب مقطر اسید شسته شد، (6) برای محاسبة درصد رطوبت، وزن پتری دیش‌های خالی یادداشت، و رسوبات داخل آنها ریخته شد و مجدداً توزین گردید، (7) نمونه‌ها  به مدت 24 ساعت با دمای 80 درجه سانتی‌گراد در آون قرار داده شد، (8) پس از خنک شدن، نمونه‌ها وزن آنها یادداشت شد، (9) سپس نمونة رسوب خشک‌شده از الک 63 میکرون عبور داده شد و ذرات درشت از آنها جدا گردید و مقدار 1 گرم از آن با 2 سی‌سی اسید نیتریک، 2 سی‌سی اسید پرکلریدریک و 6 سی‌سی اسید کلریدریک مخلوط و به مدت 5 دقیقه به حال خود رها شد، (10) محلول حاضر به مدت 3 ساعت روی دستگاه گرمکن با دمای 95 درجه قرار داده شد، (11) روی هر نمونه به اندازه نصف آن آب مقطر ریخته و از کاغذ صافی عبور داده شد، (12) حجم محلول‌ها به 50 سی‌سی رسانده شد و به بالن ژوژه انتقال داده شد و (13) غلظت فلزات سنگین هر نمونه توسط دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شد.

3-3- پردازش داده‌ها

مقایسة فاکتورهاى محیطى میان ایستگاه‌هاى نمونه‌برداری، با استفاده از روش آنالیز واریانس یک‌طرفه (ANOVA) و تعیین همبستگى میان فاکتورهاى محیطى با تنوع و تراکم روزنة داران، از طریق آزمون همبستگى پیرسون انجام شد. برای طراحی و رسم جداول، نمودارها از نرم‌افزار رایانه‌اى Microsoft Office Excel 2010 و براى تحلیل داده‌ها از نرم‌افزار SPSS 19 استفاده شد.

3-4- بررسی غلظت فلزات در رسوبات بندر امیرآباد

اولین اقدام برای تخمین وجود و یا عدم وجود آلودگی در منطقه مقایسه با استانداردها است. هدف اولیه استانداردهای کیفیت رسوب[1]، حفاظت از موجودات آبزی نزدیک رسوبات می‌باشد. بنا به گفتة کریدی استانداردهای کیفیت رسوب برای مشخص‌کردن آلاینده‌ها در مناطق مختلف به جهت ارزیابی الگوی زمانی آلاینده‌های رسوب و یا برای طراحی برنامه‌های مانیتورینگ مورداستفاده قرار می گیرد (Mc Cready et al., 2006).

در جدول (2) غلظت رسوبات مطالعه‌شده در منطقه با برخی از استانداردهای کیفیت رسوب در دنیا از جمله استاندارد کیفیت رسوب آمریکا (NOAA)[2] و استاندارد کیفیت رسوب کانادا (ISQGS)[3] و مقادیر PEL[4] (سطوحی که موجب اثرات زیان‌آور می‌شود) که توسط محیط زیست کانادا (CCME)[5] تعیین شده، مقایسه گردیده است (CCME, 1999). در کیفیت رسوب NOAA دو خطر برای آلودگی فلزات سنگین بیان شده است که به صورت ERL[6] (حدی است که کمتر از 10% جوامع بیولوژیک در خطر را نشان می‌دهد) و [7]ERM ( حدی است که کمتر از 50% جوامع بیولوژیک در خطر را نشان می‌دهد)، ارائه شده است (Long et al., 1995).

 

جدول (2): میزان غلظت مس، سرب و کادمیوم در رسوب برحسب g/gµ وزن خشک

ایستگاه

سرب

مس

کادمیوم

1

83/27

18/02

90/01

2

83/35

25/06

36/02

3

00/34

55/06

65/02

4

00/36

45/07

50/02

5

83/28

51/07

46/02

6

00/29

70/16

38/02

7

83/37

18/17

61/02

8

00/44

43/18

86/02

9

50/35

01/20

75/02

10

83/34

58/22

66/02

11

33/43

38/23

05/03

12

33/50

86/23

26/03

میانگین

44/36

34/14

62/02

بیشترین

33/50

86/23

26/03

کمترین

83/27

18/01

90/01

 

طبق جدول (3) مشخص شد میزان غلظت فلزات سرب و کادمیوم بیرون حوضچه بیشتر از داخل حوضچه بندر است اما میزان غلظت فلز مس داخل حوضچه بیشتر از بیرون آن می‌باشد.

 

جدول (3): مقایسه میزان غلظت فلزات سنگین در رسوبات

داخل و بیرون حوضچه برحسب g/gµ وزن خشک

فلزات

داخل حوضچه

بیرون حوضچه

کادمیوم

30/02

65/02

مس

45/21

25/12

سرب

41/33

95/37

 

 

 

 

جدول (4): مقایسه غلظت های استاندارد آستانة تاثیر آلاینده‌ها بر

بنتوزهای بستر با رسوبات بندر امیرآباد (برحسب g/gµوزن خشک)

استاندارد

-

مس

کادمیوم

سرب

کیفیت رسوب   آمریکا NOAA

ERM

270

60/9

00/218

ERL

34

20/1

70/46

محیط ‌زیست کانادا   (CCME)

PEL

108

20/4

00/112

ISQGS

7/18

70/0

20/30

رسوبات بندر امیرآباد

-

34/14

62/2

44/36

 

 

4-  نتیجه‌گیری

مقایسه میزان غلظت فلزات سنگین در رسوبات بندر امیرآباد با استانداردهای کیفیت جهانی رسوب نشان داد (1) غلظت مس از هر دو استاندارد مورد نظر کمتر می‌باشد، (2) غلظت کادمیوم از ERL کیفیت رسوب آمریکا و ISQGS محیط زیست کانادا بیشتر است و (3) غلظت سرب ازاستاندارد ISQGS محیط زیست کانادا بیشتر می‌باشد.

بنابراین بر اساس این پژوهش ترتیب غلظت فلزات سنگین در رسوب ایستگاه‌های مختلف در بندر امیرآباد به ترتیب Pb>CU>Cd به دست آمد، که با نتیجة میانگین غلظت آنها حاصل از پژوهش حبیبی و همکاران (1388) در مورد تجمع غلظت فلزات سنگین مس، سرب، نیکل و کادمیوم بر رسوبات ساحلی استان بوشهر، با ترتیب کادمیوم< سرب< مس< نیکل، مطابقت ندارد. همچنین نتیجة تحقیق قنادپور و همکاران در سال 1389که در مورد تجمع غلظت فلزات سنگین سرب، روی، نیکل و کادمیوم در گیاه لویی و رسوبات رودخانه اروندرود و بهمنشیر انجام شده است و نتیجة میانگین غلظت آنها به ترتیب کادمیوم< نیکل< سرب< روی می‌باشد، با مطالعه حاضر مطابقت ندارد. در مطالعه فاطمه عین‌الهی و همکاران در سال 1390 که در مورد تجمع غلظت فلزات سنگین مس، سرب و نیکل بر رسوبات و دوکفه‌ای (Saccostrea cucullata) در ناحیه بین جزر و مدی چابهار بود و نتیجه میانگین غلظت آنها به ترتیب نیکل< سرب< مس به‌دست آمد، با مطالعه حاضر مطابقت ندارد.

جدول (5): مقایسه غلظت فلزات مس، سرب و کادمیوم در رسوبات بندر امیرآباد با سایر نقاط

(برحسب g/gµ وزن خشک)

Areas

Cd

Pb

Cu

References

Khour-e-Musa creeks, northwest of Persian Gulf

Ahmady and Zangy

0.23

0.23

0.33

0.53

0.51

0.69

1.74

1.70

1.37

 

Dehghan Madiseh, 2008

 

Persian Gulf North-west

-

44

22

Karbassiet, 2005

Persian Gulf

Kuwait- Emirate

5

122

7

ROPME, 1999

Shridah, 1999

Caspian sea

Northern parts

Southern part

0.02-0.3

0.1-0.2

0.7-15

11-25

 

-

-

De Mora and Sheikholeslami, 2002

Lake Balaton Hungary

0.1-0.7

2-160

0.7-36

Nguyen et al., 2005

Lzmir bay turkey

0.1-0.8

7-103

4-79

Kucuksezgin, 2001

 

مقایسه غلظت فلزات موردمطالعه در رسوبات بندر امیرآباد با سایر نقاط دنیا که در جدول (5) آمده است نشان می‌دهد: (1) میزان غلظت کادمیوم در رسوبات بندر امیرآباد نسبت به خلیج فارس (کویت و امارات) کمتر و از بقیة مناطق موردمطالعه بیشتر است، (2) میزان سرب در این مطالعه از ماهشهر و دریای خزر قسمت شمال و جنوب بیشتر گزارش شده، و از شمال غرب خلیج فارس، کویت، امارات، خلیج ازمیر و دریاچه مالاتون کمتر بود. میزان غلظت مس در این مطالعه از دریاچه بالاتون مجارستان، ازمیر ترکیه و شمال غرب خلیج فارس کمتر و ازخلیج فارس (کویت و امارات) و ماهشهر بیشتر بود. بیشترین میزان سرب مربوط به خلیج مالاتون مجارستان می‌باشد. زیرا در کنار شهرهای پرجمعیت قرار دارد و از مناطق مهم گردشگری می‌باشد.



[1]. Sediment Quality Guide Lines

[2]. National Oceanic and Atmospheric Administration

[3]. Canadian Interim Marine Sediment Quality

[4]. Probable Effects Level

[5]. Canadian Council of Ministers of the Environment

[6]. Effect Range Low

[7]. Effect Range Medium

1. Caplat, C., Texier, H., Barillier, D., Lelievre, C., (2005). Heavy metals mobility in harbor contaminated sediments:The case of Port-en-Bessin. Marine Pollution Bulletin, 50: 504 -516.
2. De Mora, Sheikholeslami., (2002). ASTP Contaminant Screening Program, Final Report:Interpretation of Caspian Sea Sediment Data.
3. Dias, J.F., Fernandez, W.S., Boufleur, L.A., dos Santos, C.E.I., Amaral, L., Yoneama, M.L., Dias J.F., (2009). Biomonitoring study of seasonal anthropogenic influence at the Itamambuca beach (SP, Brazil), Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 267: 1960–196.
4. Duyusen, G., Gorkem, A., (2007). Heavy metals partitioning in the sediments of Izmir Inner Bay. Journal of Environmental Sciences, 20(4), 413-418.
5. Long, E.R., MacDonald, D.D., Smith, S.L. and Calder, ED. (1995). Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments. Environ, Manage. 19, 81-97.
6. Pempkowiak, J., Sikora, A., Biernacka, E., (1999). Speciation of heavy metals imarine sediments vs. their bioaccumulation by mussels. Chemosphere, 39: 313–321.
7. Singh, K. P., Mohan, D., Singh, V.K., Malik, A., (2005). Studies on distribution and fractionation of heavy metals in Gomti river sediments a tributary of the Ganges, India. Jornal of Hyrology, 312 (1-4): 14-27.
دوره 3، شماره 4
اسفند 1396
صفحه 64-68
  • تاریخ دریافت: 13 خرداد 1395
  • تاریخ پذیرش: 11 دی 1395