1- مقدمه

فلزات سنگین از جمله آلاینده‌های مهم و خطرناک محیط‌زیست دریا هستند، که به دلیل پایداری در بخش‌های مختلف بوم‌سازگان دریایی از جمله بافت‌های بدن آبزیان تجمع می‌کنند. این فلزات با تأثیر بر فرایندهای فیزیولوژیکی (کاراندام‌شناختی) و حیاتی موجودات زنده در بدن آنها سم ایجاد می‌کنند. در بسیاری از موارد، انتقال این فلزات از موجودی به موجود دیگر در طول زنجیرۀ غذایی به بزرگ‌نمایی زیستی، حتی انتقال این آلاینده‌ها به انسان، به‌عنوان مصرف‌کنندۀ نهایی آبزیان منجر می‌گردد، که این امر خطرات بالقوه‌ای را می‌تواند دربرداشته باشد (Zhou et al, 2007; Mance, 1990).

در این پژوهش، سعی شده است از توان و ظرفیت بارناکل‌ها استفاده شود؛ چراکه این موجودات از نظر تغذیه‌ای بسیار حائز اهمیت هستند. این موجودات با فیلتر کردن آب، مواد غذایی مورد نیاز خود را تأمین می‌کنند و از گیادروایان (فیتوپلانکتون‌ها)، زی‌دروایان (زئوپلانکتون‌ها) و سایر مواد مغذی موجود در آب تغذیه  می‌کنند. ‌ازاین‌رو، بارناکل‌ها فلزات سنگین و سایر آلاینده‌های موجود در آب را نیز با فیلتر کردن وارد بدن خود می‌کنند. از طرف دیگر، با مصرف گیادروایان (فیتوپلانکتون‌ها) و زی‌دروایان (زئوپلانکتون‌ها) که در قاعدۀ هرم غذایی در دریا هستند، آلاینده‌ها به‌ویژه فلزات سنگین را به هرم غذایی  اضافه می‌کنند. ماهیان بزرگ‌تر و پرندگان و پستانداران دریایی نیز به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم از این موجودات تغذیه می‌کنند، ‌ازاین‌رو می‌توان به دلیل تجمع زیستی، برای بررسی فلزات سنگین در پیکره‌های آبی از این موجودات به‌عنوان شاخص زیستی استفاده کرد.

در این پژوهش، علی‌رغم نظر عموم که بارناکل‌ها را موجوداتی ثابت و چسبیده به سازه‌ها و اشیاء می‌دانند، بارناکل‌هایی که به بخش زیرآبی بدنۀ کشتی چسبیده‌اند، به واسطۀ سفر دریایی کشتی‌ها در دریای خزر و تغذیه از آب محیط دریای خزر و بنادری که کشتی‌ها از آن عبور می‌کنند، شاخصی از آلاینده‌های آب کل دریای خزر و بنادر هستند. همان‌طور که پیشتر گفته شد، این موجودات در قسمت‌های پایین هرم غذایی قرار دارند و در مراحل بعد مورد تغذیۀ موجودات بزرگ‌تر قرار می‌گیرند و به‌صورت غیرمستقیم وارد چرخۀ غذایی انسان می‌شوند. به نوعی می‌توان به بررسی نقش این موجودات در ورود فلزات سنگین به بدن انسان و سایر موجوداتی پرداخت، که به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم از آنها استفاده می‌کنند.

در اینجا، تعدادی از کشتی‌هایی را انتخاب کرده‌ایم که حداقل در 10 سفر اخیر خود از پهنۀ آبی خزر خارج نشده‌اند و در بنادر حاشیۀ خزر تردد نموده‌اند. سپس، از بارناکل‌های موجود در قسمت‌های مختلف آبخور این کشتی‌ها نمونه‌برداری شده است.

شکل (1): نمونه‌ایازاجزاییکاکوسیستمآب (برگرفتهاز 1983 Moriarty باتغییراتجزئی)

آلودگی دریاها و اقیانوس‌ها که بر اثر افزایش یا آزادسازی مواد یا انرژی به درون دریا به وجود می‌آید، بر محیط‌زیست دریایی تأثیرات مخربی دارد و در نهایت، به کاهش کیفیت محیط‌زیست دریایی منجـر می‌شود. بسیـاری از این آلاینده‌ها بـرای موجـودات زندة دریایی سمـّی می‌باشند. بسیاری از آنها مصنوعـی‌اند و در طبیعت یافت نمی‌شوند، اما برخی نیز از منابع طبیعی مانند نشت طبیعی نفت و فوران‌های آتشفشانی نشأت می‌گیرند. این منابع طبیعی، منبع آلودگی در نظر گرفته نمی‌شوند، اما انسان با آزادسازی مواد موجود در طبیعت و فعالیت‌هایی مانند استخراج فلزات از معادن در دریاها و اقیانوس‌ها زمینة آلودگی این مناطق را فراهم آورده است.

تأثیـر انسـان بر کاهش کیفیـت محیط‌زیست دریایی بسیار اسـت. آلـودگی ممکن است به‌صورت مستقیم یا غیرمستقیم همۀ بخش‌هـای دریاها و اقیانوس‌ها را، از آب‌های ساحلی تا مناطق عمیق، تحت تأثیر قرار دهد. از طرف دیگر، آلودگی محیط‌زیست دریایی از طریق آلوده کردن منابع دریایی غذای انسان‌ها یا آبی که در آن شنا می‌کنند، سلامت جامعة بشری را در معرض خطر قرار می‌دهد.

تأثیر آلاینده‌های دریایی، نامحدود است. منابع این آلاینده‌ها نیز متعدد می‌باشند، اما منبع بیشترین آلاینده‌ها انسان است. انسان‌ها بسیاری از این آلاینده‌ها را از خشکی به محیط‌زیست دریایی وارد می‌کنند. تأثیرات سوء ناشی از شهرنشینی، حفاری نفت، کشاورزی، دریانوردی و استخراج معادن منشأ این آلاینده‌ها به شمار می‌روند.

1-1- بیان مسئله

بندر انزلی یکی از بنادر شمالی کشور که در سال 1306 شمسی تأسیس شده‌ است، در موقعیت جغرافیایی، طول جغرافیایی ۴۹ درجه و ۲۸ دقیقه و عرض جغرافیایی ۳۷ درجه و ۲۸ دقیقه قرار دارد و ارتفاع آن از سطح دریا منهای ۲۶ متر است. این بندر نقش بسزایی در رونق کریدور شمال ـ جنوب داشته است و به لحاظ امکانات بندری و موقعیت خاص جغرافیایی و راهبردی از بنادر حیاتی شمال کشور محسوب می‌شود. این بندر در دریای خزر و حتی در کشور به‌عنوان یکی از بنادر مهم محسوب می‌شود و در امر دریانوردی و حمل‌ونقل دریایی سابقه‌ای طولانی دارد.

از یک سو، بررسی فلزات سنگین در گونه‌های مختلف دریایی از دیدگاه بوم‌شناختی (اکولوژیکی) در زنجیرۀ غذایی و از سوی دیگر، عامل مناسب بودن در زمینۀ پایشگری از جنبه‌های دیگری است، که به آن پرداخته خواهد شد. چسبیدن بارناکل‌ها به بدنۀ کشتی‌ها همواره به‌عنوان یک عامل مزاحم در امر کشتیرانی و دریانوردی مطرح شده و مورد توجه بوده است، اما بررسی فلزات سنگین در اندام‌های نرم و سخت آنها ممکن است نشان‌دهندۀ محیط‌زیست منطقه و بنادری باشد که با آنها در ارتباط می‌باشند. صدف بارناکل که در آبخور کشتی تجمع می‌کند، بخشی از تجمع عناصر بر پیکرۀ کشتی است که در صورت عدم عایق‌کاری مناسب، در محیط‌زیست دریایی‌ای ایجاد می‌شود، که کشتی در آن توقف یا از آن عبور می‌نماید. بارناکل‌ها پالیده‌خوار/ فیلترفیدر هستند و عناصر را از آب جذب می‌کنند و بسته به نوع عنصر، در بخش‌های نرم، سخت یا پوستۀ بدن خود جذب می‌کنند. در نهایت، این عناصر در ساختار بدن و پوستۀ آنها تجمع می‌کنند. ‌ازاین‌رو، محیط‌زیست دریایی، به‌ویژه بنادری که کشتی‌ها در آنها به‌منظور تخلیه و بارگیری کالا و مسافر بیشترین توقف را دارند و بار آلودگی در آنها نسبت به پهنۀ آبی به مراتب بیشتر است، این جانوران به‌عنوان معیاری برای بررسی کیفی و شاخصی برای اندازه‌گیری این بار آلودگیِ، مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

در این پژوهش، از کشتی‌های باری نمونه‌گیری شد که فقط در دریای خزر و در بنادر حوزة این دریا (انزلی، نوشهر، امیرآباد، نکا (ایران) وآستاراخان و اولیا (روسیه)، ماخاچالا (جمهوری داغستان)، آکتائو (قزاقستان)، ترکمن‌باشی (ترکمنستان)، باکو (آذربایجان)) تردد داشته‌اند و در 10 سفر گذشته فقط در این بنادر و در حوزة آبی دریای خزر تردد داشته‌اند.

امید است در این پژوهش بتوان در زمینۀ فلزات سنگین، از این موجودات به‌عنوان یک پایشگر خوب و مناسب استفاده کرد و این موجودات میزان دقیقی از فلزات سنگین موجود در پهنۀ آبی خزر و به‌ویژه بنادر موجود در این دریا را ارائه دهند. همچنین، مشخص شود که کدام‌یک از اندام‌های سخت یا نرم این موجودات برای اندازه‌گیری کدام فلز سنگین مناسب است؛ تا پژوهش‌های بعدی با تمرکز بیشتری نسبت به عناصر موجود در یک بافت مشخص و با دقت بیشتری انجام شوند.

1-2- ادبیات پژوهش

بارناکل‌ها

بارناکل‌ها سخت پوستانی کف‌زی و دارای جایگاهی آهکی می‌باشند که در حالت بلوغ ساکن‌اند و با پایه‌ای خود را به اجسام داخل آب می‌چسبانند. این جانوران در حالت بالغ تک‌پایه‌اند به این معنا که آنها هر دو اندام تناسلی نر و ماده را دارا می‌باشند. بارناکل‌ها در اقیانوس‌ها، دریاها، بعضی دریاچه‌ها و مصب رودخانه‌ها و یا به عبارت دیگر در آب‌های شور و لب شور و در سطوح مختلف از عمق چند هزار متری تا مناطق فوق جزرومدی پراکنده‌اند چرخة زندگی بارناکل‌ها معمولاً شامل دو مرحله می‌باشد، مرحله لاروی با شنای آزاد و مرحله ثابت. مانند همه سخت‌پوستان، بدن بارناکل در اسکلتی که از کیتین ساخته شده پوشیده می‌شود بارناکل‌ها هنگامی که تخم‌ها از مرحله تکاملی جنینی عبور می‌کنند و سر از تخم بیرون می‌آورند به عنوان لارو شناگر وارد مرحلة پلانکتونی می‌شوند. مرحله ناپلیوسی، اولین مرحله لاروی است که خود دارای شش مرحله می‌باشد و پس از گذر از این مراحل لاروی به وسیله دگردیسی قبل از استقرار به لارو دیگری موسوم به سیپریس تبدیل می‌شود و سپس به وسیله دگردیسی بعد از استقرار به صورت یک فرد جوان بر روی سطح مستقر می‌گردد.مژه‌پایان (ردة سیریپدا)،گروهی از سخت‌پوستان هستند که 900 گونه جانور دریایی را شامل می‌شوند. این جانوران ”بارناکل“ نیز نامیده می‌شوند. این موجودات، به‌طور ثابت خود را به برخی از بسترها می‌چسبانند. در شکل (2) اعداد 1 تا 9 به ترتیب: بیضه، اندام تناسلی نر، مژه‌ها، مخرج، دهان، معده، روده، مجرای عبور تخمک و تخمدان را نشان می‌دهند. 

شکل (2): ساختار داخلی بارناکل متصل به بستر

برخی از گونه‌های مژه‌پایان زندگی آزاد دارند و برخی دیگر انگل هستند. برخی از مژه‌پایان، خود را به بدن نهنگ‌ها، لاک‌پشت‌ها و سایر جانوران دریایی یا اجسام شناور مشابه می‌چسبانند و برخی دیگر بسترزی هستند و خود را به صخره‌ها یا الوارها می‌چسبانند. بارناکل‌ها، به سبب برخورداری از پوستة سخت کربنات‌کلسیمی به نرم‌تنان شباهت دارند، اما مراحل رشد لاروی و جزئیات کالبدشناسی نمونۀ بالغ آنها معرف ویژگی‌های معمولِ سخت‌پوستان است. بارناکل‌ها به سخت‌پوستانی مانند میگو‌ شباهت دارند، که روی سر خود ایستاده‌اند و با مژه‌هایی بر روی پاهای سینه‌ای خود آب را می‌روبند و ذرات غـذا را از میـان آن جمع‌آوری می‌کنند. دو نـوع بارناکل وجود دارد که زندگی آزاد دارند؛ بارناکل‌های بلوطی که در منطقة بین‌کشندی هستند و بارناکل‌های گردن‌غازی که در برخی از زیستگاه‌های مناطق بین‌کشندی یافت می‌شوند، اما بیشتر به اجسام شناور در آب می‌چسبند. هر دو گروه اسکلت پیشرفته‌ای از جنس کربنات کلسیم دارند. اسکلت یادشده شباهتی به اسکلت کیتینی خارجی سایر بندپایان ندارد و بیشتر مانند یک جفت جعبة خارجی است، که از صفحـات کربنات‌کلسیمی ساخته شـده اسـت. این صفحات در بارناکل‌های بلوطی به شکل مخروط با یکدیگر ترکیب شده‌اند و در بارناکل‌های گردن‌غازی از یکدیگر جدا هستند و با بافتی زنده به یکدیگر متصل شده‌اند. بارناکل‌های انگل فاقد این صفحات هستند. تمامی گونه‌های بارناکل دارای لارو معمول در سایر سخت‌پوستان هستند. لارو این جانوران می‌تواند شنا کند و قبل از دگردیسی و تبدیل به نمونۀ بالغ به سطوح اجسام می‌چسبد.

شکل (3): بارناکل‌های چسبیده به پوست نهنگ

منابع ورود فلزات سنگین به محیط‌های آبی

(1) منابع طبیعی: آب ورودی به رودخانه‌ها در صورت عبور از روی سنگ معدن، فلزات سنگین آنها را جذب می‌کند و با خود به رودخانه‌ها می‌برد و از آنجا به دریا می‌رساند. جوّ و هوا نیز عامل ورود فلزات سنگین با منشأ طبیعی به دریاها هستند. مسیرهای طبیعی متعددی برای ورود فلزات به جوّ وجود دارند. انتقال از طریق جوّ از منابع مهم ورود فلزات به دریا است. از مثال‌های این دسته می‌توان به آلومینیوم موجود در غبار ناشی از فرسایش صخره‌ها، سنگ‌ها و پوستة زمین به همراه باد و جیوة ناشی از فعالیت آتشفشانی و تخلیة گاز پوستة زمین اشاره کرد. برای برخی از فلزات مانند سرب، در پی فعالیت‌های انسانی، میزان ورودی به جوّ بسیار بیشتر و در برخی موارد بسیار بیشتر از ورودی‌های طبیعی است.

ارتباط میان دریا و هوا فرایندی یک‌طرفه نیست. حباب‌های موجود در سطح دریا ذرات نمک را در جوّ رها می‌کنند. این ذرات در هنگام تشکیل از سایر آلاینده‌ها غنی می‌شوند. بنابراین، دریا به همان نسبت که پذیرای آلاینده‌های جوّی است، منبع آلودگی جوّ نیز به شمار می‌رود. بسیاری از رودخانه‌ها سهم عمده‌ای در ورود فلزات به دریا دارند. ماهیت این عوامل ورودی به وجود فلزات و مواد زائد در حوضة آبخیز بستگی دارد. در هنگام عبور یک رودخانه از مناطق شهری، ذخیرة فلزی در نتیجة فاضلاب و مواد زائد انسانی افزایش می‌یابد. در پی فرایند رسوب‌گذاریِ مصب‌ها مقادیر زیادی از فلزات جذب‌شده در سطح ذرات رسوبی در این مناطق ته‌نشین می‌شوند. رسوبات موجود در مصب‌های صنعتی یا بنادر مهم حاوی فاضلاب‌های تخلیه‌شده طی زمان‌های طولانی هستند. لایروبی کانال‌های کشتیرانی در این نواحی مقادیر زیادی لجن لایروبی تولید می‌کند، که به استثنای موارد بسیار آلوده در دریا دفن می‌شوند.

(2) منابع انسانی: به‌طور عمده، معادن، صنایع فلزی، نیروگاه‌ها، لایروبی، دود خودروها، لجن‌های به‌جامانده از تصفیة فاضلاب و رنگ‌های ضدکشتی‌چسب منابع انسانی ورود فلزات سنگین به آب‌ها به شمار می‌روند. مقادیر بسیار کم فلزات، با تخلیة مستقیم فاضلاب صنایع مختلف از طریق خط لوله یا دفن لجن فاضلاب شهری و صنعتی در دریا به آب‌های آزاد وارد می‌شوند. با اینکه میزان این مواد بسیار اندک است، در صورت انتقال به نواحی دریایی با جریان‌های آبی محدود تأثیر منطقه‌ای مشخصی خواهند داشت.

شکل (4): ورود جهانی فلزات به جوّ بر حسب 000 ,1 تن در سال

رفتار فلزات سنگین در محیط آبی

فلزات سنگین به دو صورت محلول و معلق وجود دارند. اما از آنجا که این فلزات به سرعت در مواد معلق آب جذب می‌شوند، بیشتر به‌صورت معلق یافت می‌شوند. با ورود آب رودخانه‌ها به مصب یا خور، فلزات سنگین به همراه مواد معلق ته‌نشین می‌شوند و از این راه از ستون آبی خارج می‌شوند. برای مثال، در خلیج چساپیک، 98% از مواد معلق ته‌نشین می‌شوند و در نتیجه، مقدار محدودی از فلزات به دریا وارد می‌شوند. فلزات سنگین و مواد معلق ته‌نشین‌شده ممکن است بر اثر عواملی مانند توفان و لایروبی دوباره به ستون آب وارد شوند. گاهی رسوبات بستر سه تا پنج برابر آب حاوی فلزات سنگین هستند. گیاهان آبزی، فلزات سنگین را جذب و بار دیگر به چرخة غذایی وارد می‌کنند. برای مطالعة میزان ورودی فلزات سنگین به محیط‌های آبی، با استفاده از نمونه‌بردار مغزه‌گیر از رسوبات نمونه‌برداری می‌شود.

آلودگی با فلزات سنگین

آلودگی ناشی از نفوذ مواد غیرآلی مانند سرب، روی و مس به بوم‌سازگان‌های دریایی، بر موجودات زندة دریایی تأثیر منفی به جا می‌گذارد. فلزات سنگین در صورت تجمع در محیط‌زیست دریایی بسیار سمّی هستند. این مواد حتی در مقادیر بسیار اندک نیز به آبزیان آسیب می‌زنند. فلزات سنگین به دلیل مداخله در سوخت‌وساز طبیعی یاختة موجودات زنده فعالیت آنها را مختل می‌کنند.

سرب و جیوه از خطرناک‌ترین فلزات سنگین برای محیط‌زیست دریایی شناخته‌ شده‌اند. میزان نشت این فلزات به محیط‌زیست دریایی بر اثر فعالیت‌های انسانی به‌ترتیب در جیوه پنج برابر و در سرب 17 برابر بیشتر از میزان نشت ناشی از استخراج منابع طبیعی آنها در دریاها و اقیانوس‌ها بوده است. مسمومیت ناشی از جیوه و سرب در دو دهة اخیر افزایش بسیاری یافته است. عمده‌ترین اثر ناشی از این مسمومیت آسیب‌دیدگی مغز و بروز اختلالات رفتاری در کودکان است. غلظت سرب در برخی از مناطق کم‌عمق بر اثر ورود ذرات سرب ناشی از پسماندهای صنعتی، دفن زباله‌ها و سوخت بنزین در هنگام بارش باران از خشکی به محیط‌زیست دریایی افزایش می‌یابد و موجودات زنده‌ای را که از بستر تغذیه می‌کنند، در معرض خطر قرار می‌دهد. انسان‌ها نیز باید از مصرف غذاهای دریایی که در نزدیکی سواحل مجاور مناطق صنعتی تهیه می‌شوند، پرهیز کنند (دایره‌المعارف دریایی).

مس، فلز سنگین دیگری است، که بر موجودات زندة دریایی تأثیرات مهلکی به جا می‌گذارد. این ماده مدت‌های طولانی در ساخت ضدزنگ‌های دریایی کاربرد داشته است. آلودگی ناشی از آزادسازی مس در آب‌های دور از ساحل هلند در سال 1965 باعث مرگ‌ومیر 000,100 ماهی و تخریب بستر ماسل‌های دارای ارزش تجاری شد (دایره‌المعارف دریایی).

تریبوتیل قلع نیز افزودنی دیگری است که در ساخت ضدزنگ‌ها کاربرد داشته است. استفاده از این فلز در ضدزنگ‌ها، از اواخر دهة 1980 در امریکا تحریم شد. با این حال، هنوز هم مقادیری از این فلز در بافت بدن برخی از دلفین‌ها یافت می‌شود. با وجود اینکه در حال حاضر، این ترکیب از سواحل آلوده پاک شده است، اما همچنان در زنجیره‌های غذایی وجود دارد. تریبوتیل قلع عامل بازدارندة دستگاه دفاعی بدن است، که می‌تواند به دستگاه دفاعی جانوران در برابر بیماری‌های باکتریایی و ویروسی آسیب برساند. تجمع قلع در بافت بدن نهنگ‌های کوچکی که در کناره‌های دریاها و اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند، به‌طور غیرمعمول زیاد است. علاوه بر مواد یادشده، خاکستر زغال‌سنگ، ابزارهای برقی، محصولات فولادی و آهنی، سوخت مایع، مکمل‌های سوختی و آتش‌‌خاموش‌کن‌ها منابع اصلی ورود فلزات سنگین آلوده‌کننده به محیط‌زیست دریایی به شمار می‌روند. میزان سم فلزات سنگین، نسبت به میزان سم ناشی از پسماندهای مواد آلی و رادیواکتیوی باعث اختلالات بیشتری در سلامت موجودات زندة دریایی می‌شود(دایره‌المعارف دریایی).

تأثیر فلزات سنگین بر جانداران

فلزات سنگین در بدن جانداران آبزی تجمع می‌یابند و بر بدن آنها تأثیر می‌گذارند. میزان دسترسی و خواص فلزات سنگین در این تأثیر تعیین‌کننده است. جذب فلزات سنگین در بدن جانداران بیشتر از طریق دریافت فلزات موجود در غذا و آب به‌صورت چسبیده به مواد معلق یا محلول است. در ماهی‌ها فلزات سنگین موجود در غذا در دستگاه گوارش و فلزات سنگین موجود در آب در آبشش‌ها جذب می‌شوند. به‌طور کلی، فرایند جذب و تجمع فلزات سنگین در بدن جانداران از عوامل متعدد محیطی و زیستی تأثیر می‌پذیرد. عوامل محیطی متعددی بر جذب فلزات سنگین در بدن جانداران آبزی مؤثر هستند. میزان فلزات سنگین موجود در آب و غذا، دمای آب، شوری آب، وجود سایر فلزات و مواد در جذب فلزات نقش مهمی ایفا می‌کنند.

عوامل زیستی مؤثر بر جذب فلزات سنگین در آبزیان به این شرح می‌باشند: (1) نوع تغذیة جانداران: در بدن موجودات بسترزی‌ یا موجوداتی که از نظر تغذیه به بستر وابسته‌ هستند، به دلیل ارتباط بیشتر این موجودات با فلزات موجود در بستر، جذب فلزات سنگین افزایش می‌یابد، (2) وضعیت جانداران در چرخة حیات: موجوداتی که مراحلی از زندگی خود را در خورها می‌گذرانند یا سخت‌پوستانی که در مرحلة پوست‌اندازی هستند، بیشتر از آبزیان دریایی در معرض فلزات سنگین قرار دارند و (3) عمر جاندار: موجوداتی که عمر طولانی‌تری دارند، با تجمع فلزات سنگین مقدار بیشتری از آنها را در بدن خود نگه می‌دارند. این حالت، به‌ویژه در موجودات گوشت‌خوار بیشتر مشاهده می‌شود.

برخی از جانداران می‌توانند تجمع فلزات سنگین در بدن خود را تا یک اندازۀ معیّن تنظیم کنند. این جانداران فلزات سنگین را از طریق مدفوع، تخم و پوستة پوست‌اندازی‌شدة خود دفع می‌کنند. جاندارانی که در معرض فلزات سنگین قرار می‌گیرند، اغلب دچار مشکلات مختلفی مانند تورم پوست، زخم‌های پوستی، کاهش رشد، تغییرات کاراندام‌شناختی، تغییر در دستگاه تولیدمثل و تغییرات ژنتیکی می‌شوند. رفتارهای تغذیه‌ای، تنفسی و توانایی جذب نیز ممکن است تحت تأثیر این مشکلات قرار گیرند.

اندازه‌گیری تجمع فلزات سنگین در بدن جانداران مبنایی برای تعیین میزان آلودگی محیط است. جانورانی که برای این امر استفاده می‌شوند، ”شاخص‌های زیستی“ نامیده می‌شوند. استفاده از این شاخص‌های زیستی آسان نیست و با این محدودیت‌ها همراه است: (1) تجمع فلزات سنگین در بدن جانور به محل استقرار و میزان دسترسی به این فلزات بستگی دارد، و میزان فلزات سنگین موجود در محیط بر این امر تأثیرگذار نیست، (2) جانور مورد نظر ممکن است در محیط‌های مختلف موجود نباشد. برای مثال، ممکن است جانداری که برای ارزیابی یک محیط انتخاب می‌شود، در ساحل مورد نظر یافت نشود یا بسیار کمیاب باشد، (3) تغییر در عواملی مانند شوری، کدورت، درجة حرارت و اسیدینگی ممکن است میزان سوخت‌وساز جانور را تغییر دهد و در نتیجه، مقدار فلزات سنگین به‌طور مصنوعی متفاوت می‌شود. میزان جذب یا تجمع فلزات سنگین در هر یک از اندام جانداران برحسب وظیفۀ آنها متفاوت است.

1-3- ضرورت انجام پژوهش

با توجه به اینکه میزان فلزات سنگین در بخش سخت و نرم صدف بارناکل در کشتی‌های بندر انزلی و به‌طور عام، اندازه‌گیری فلزات سنگین در این صدف در دریای خزر یک موضوع تازه است و مطالعات پایه‌ای خاصی در این زمینه در محدودۀ خزر انجام نشده است، ‌این پژوهش از اهمیت بسیاری برخوردار است. همچنین، از آنجا که این موجودات پالیده‌خوار/ فیلترفیدر هستند و با تغذیه از آب و دروایان/ پلانکتون‌های موجود در آب بخش عمده‌ای از این فلزات را جذب می‌کنند و به چرخۀ غذایی موجوادات وارد می‌کنند، از اهمیت بالایی برخوردار هستند. چراکه این موجودات در قسمت‌های پایین هرم غذایی قرار دارند و در مراحل بعد موجودات بزرگ‌تر از آنها تغذیه می‌کنند و به‌صورت غیرمستقیم وارد چرخۀ غذایی انسان‌ها می‌شوند. به نوعی، می‌توان با بررسی نقش این موجودات در ورود فلزات سنگین به بدن انسان و سایر موجوداتی پرداخت، که به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم استفاده می‌کنند.

به عبارت دیگر، با بررسی این موجودات با توجه به محیط و عادات غذایی آنها می‌توان بخشی از منابع ورود فلزات سنگین به بدن انسان را رهگیری کرد و به نوعی، از ورود و تجمع این فلزات در بدن انسان جلو‌گیری نمود. از سوی دیگر، توجه صنایع و سازمان محیط‌زیست کشور‌های منطقۀ منحصربه‌فرد خزر با موجودات نادری که در آن زندگی می‌کنند را به آثار و پیامد‌های وجود فلزات سنگین در بدن موجودات معطوف نمود. علاوه‌براین، با شناسایی منابعی که بر اثر فعالیت‌های انسانی منجر به ورود این فلزات به خزر می‌شوند، ورود آنها را کاهش داد و در شرایط آرمانی به صفر رساند.

1-4- پیشینۀ پژوهش

فصل‌بهار و همکاران (1388)، هدف از این پژوهش، بررسی تجمع فلزات در بافت آبزیان و اثبات تأثیر آنها بر بوم‌سازگان بوده است، برخی از آلاینده‌های آلی و غیرآلی سبب تنش‌های اکسایشی در ‌اندامگان‌های آبزی می‌شوند. ازاین‌رو، شاخص‌های زیستی مانند برخی از گروه‌های دوکفه‌ای‌ها، ماهی‌ها و بارناکل‌ها به‌منظور تعیین مناطق آلوده ابزار مفیدی هستند، که از طریق آنها می‌توان میزان مواد آلایندۀ واردشده به بدن آبزیان و محیط‌های آلوده را بررسی کرد. از سوی دیگر، سکو‌های نفتی به دلیل نشر مواد هیدروکربوری که در فلزات سنگین به وفور یافت می‌شوند، محیط مناسبی برای ارزیابی رابطۀ بین آنزیم‌ها و فلزات هستند. بر این اساس، تغییرات سطح آنزیم سوپراکسیدیسموتاز در بارناکل به‌عنوان نشانگر زیستی، انتخاب و در هشت ایستگاه منطقۀ نفتی بهرگان، همراه با نمونه‌های آب دریا به‌منظور اندازه‌گیری نیکل، وانادیوم و کبالت جمع آوری شد. در میان پارامترهای محیطی و مواد مغذی، فقط پارامتر TDS همبستگی معنی‌داری مثبت نشان داد.

مینورو و همکاران (1982)، از بین کادمیوم، مس، روی، سرب، نقره، نیکل، 238Pu و 239 + 240Pu که مورد بررسی قرار داده‌اند، فقط سرب و پلوتونیوم دارای کوواریانس قوی بین غلظت بافت سخت و پوستۀ نرم هستند. به‌طور کلی، جذب فلزات سنگین در پوسته نسبت به بافت نرم از رابطۀ قوی‌تری برخوردار است. به عبارت دیگر، در درازمدت پوسته در مقایسه با بخش نرم در برابر فلزات سنگینِ موجود در محیط‌زیست دارای حساسیت بیشتری است.

ژفر و همکاران (2002)، غلظت عناصر آهن، منگنز، کروم، نیکل، روی، مس، نقره، سرب، کادمیوم، جیوه و کبالت در بافت‌های نرم، پوسته و لیف ابریشمی (byssas) صدف آبی[1]  در 23 سایتی که در امتداد ساحل لهستان از دریای بالتیک قرار گرفته‌اند، را با استفاده از روش AAS مشخص کردند. درنتیجه، در مقایسه با بافت نرم، لیف ابریشمی بیشترین تأثیر را از سرب، مس، کروم، و به‌ویژه نقره، نیکل، منگنز و آهن پذیرفته است. اثر متوسط مربوط به جیوه و روی بوده و کمترین اثر مربوط به کادمیوم بوده است. تفاوت معنی‌داری بین منطقه و میزان غلظت فلزات سنگین در هر دو بافت نرم و byssus ثبت شد. ارتباط بسیار معنی‌داری بین بافت نرم و byssal (P>0.05 & P<0.01) و غلظت کادمیوم، سرب، نیکل و نقره مشاهده شده است. از اطلاعات به‌دست‌آمده در این مطالعه، به نظر می‌رسد که برای شناسایی مناطق ساحلی‌ای که در معرض آلاینده‌های فلزات سنگین قرار دارند، بافت نرم به‌ویژه byssus صدف آبی، در مقایسه با پوسته شاخص زیستی بهتری است.

یاپ و همکاران (2003)، توزیع کادمیوم، سرب و روی در کل بافت نرم و کل پوسته از صدف viridis را مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که کادمیوم، سرب و روی به آسانی در تمام پوسته انباشته می‌شوند. با این وجود، میزان کادمیوم و سرب در پوسته همیشه بیشتر از بافت‌های نرم است، درحالی‌که مقدار روی در بافت نرم بیشتر از پوسته است. در مقایسه با بافت نرم، درجۀ تغییر‌پذیری غلظت سرب و کادمیوم در پوسته پایین‌تر است. تغییر‌پذیری کمتر و معنی‌دار (P<0,05) و ضرایب همبستگی سرب و کادمیوم در پوستۀ صدف نشان‌دهندۀ یک مادۀ مناسب برای زیست‌پایش[2] است و نسبت به بافت نرم از دقت بیشتری برخوردار است. نتایج حاضر نشان می‌دهند که پوستۀ viridis یک مادۀ بالقوه برای زیست‌پایش آلودگی طولانی‌مدت با کادمیوم، سرب و روی ‌است.

خالد (2004)، توزیع هشت فلز سنگین (کادمیوم، کروم، مس، آهن، منگنز، نیکل، سرب و روی) در عضلات، آبشش، کبد و استخوان از پنج گونه ماهی یعنی Sargus sargus، Siganus rivulatus، cephalus در Mugil، crysos Caranx را مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که غلظت آهن، روی و مس در کبد بیشتر است، درحالی‌که غلظت کادمیوم در cromium و غلظت سرب در آبشش و استخوان نسبت به اندام‌های دیگر بیشتر است.

براندا و همکاران (2010)، در پژوهش خود نشان دادند که بالاترین غلظت مس به مقدار  (194±24.4 μg/g dw)درcaemum  و کادمیوم به مقدار (32.9±0.000 μg/g dw) در غدد گوارشی، آهن به مقدار  (971±2.50 μg/g dw) operculum و نیکل و سرب در پوسته مشاهده گردید.

2- روش تحقیق

در محدودۀ اسکله‌های بندر انزلی با 1567 متر طول و 10 پست اسکله که قابلیت پهلودهی به 12 فروند کشتی را به‌طور هم‌زمان دارند و در موقعیتی به طول 49 درجه و 28 دقیقه و عرض جغرافیایی 37 درجه و 28 دقیقه قرار دارد، مطابق شکل زیر ایستگاه‌های نمونه‌برداری انتخاب شدند. در این پژوهش، پس از مطالعات میدانی و بررسی‌های آماری ابتدا اطلاعات پایۀ مربوط به تعداد و نوع شناورهای ورودی به بندر انزلی و 10 بندر آخری که این کشتی‌ها در آنها پهلودهی شده‌اند، برای 15 فروند کشتی تهیه گردید. این کشتی‌ها نباید به مدت 12 ماه از حوزة دریای خزر خارج شده باشند و فقط باید در بنادر محدودۀ دریای خرز تردد نموده‌ باشند، ازاین‌رو پرسشنامه‌ای براساس 10 بندر آخر و مشخصات کشتی‌ها تنظیم شد و 10 پست اسکلۀ بندر برای 12 ماه یعنی از سال 93 بررسی شد. از این 15 کشتی فقط پنج فروند به‌عنوان ایستگاه‌های نمونه‌برداری انتخاب شدند.

3- تجزیه‌وتحلیل داده‌ها

میزان فلزات سنگین و تأثیر آنها بر محیط‌زیست براساس میزان غلظتشان در بخش سخت و نرم صدف بارناکل‌های چسبیده به بدنۀ کشتی‌های موردمطالعه تجزیه‌وتحلیل کیفی می‌شود. بر اساس اختلاف معنی‌دار میزان غلظت فلزات سنگین به‌دست‌آمده در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استانداردهای جهانی از آزمون t گروه‌های مستقل استفاده می‌شود. درصورتی‌که اختلاف غلظت میانگین با حد مجاز معنی‌دار باشد، میزان آلودگی در سطح احتمال 95% روشن خواهد شد.

همبستگی فلزات سنگین در دو بخش سخت و نرم صدف در سطح 95% به روش t گروه‌های مستقل و با توجه به نرمال بودن داده‌ها انجام می‌شود. سپس، نتایج مربوط به غلظت فلزات سنگین در دو بخش این صدف و جذب متفاوت آنها در این دو بخش مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

نمودار (1): نمودار مقایسه فلز سنگین مس  Cu در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (1) نشان می‌دهد، میزان فلز مس در بافت نرم (گوشته) بیشتر از بافت سخت (پوسته) بارناکل ‌است. در همۀ موارد، به استثنای مس موجود در گوشتۀ نمونۀ  JAHAN_1که از استاندارد WHO اندکی بیشتر است، این میزان در پوسته و گوشتۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  کمتر ‌است.

نمودار (2): نمودار مقایسه فلز سنگین روی  Zn در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (2) نشان می‌دهد، میزان فلز روی در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. در همۀ موارد، این میزان در پوسته و گوشتۀ بارناکل از استاندارد ایران وWHO  کمتر بوده است.

نمودار (3): نمودار مقایسه فلز سنگین سرب Pb در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (3) نشان می‌دهد، میزان فلز سرب در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. در همۀ موارد، این میزان فلز سرب در پوستۀ بارناکل از استاندارد ایران و FDA وWHO  بیشتر یا برابر با آنها است، که البته این تفاوت باFDA  بسیار محسوس است. البته، میزان فلز یادشده در نمونۀ پوستۀ VAFA_3 اندکی از استاندارد ملی ایران و WHO کمتر است. اما در همۀ موارد، میزان سرب در گوشته پایین‌تر از استاندارد‌های یادشده ‌است.

نمودار (4): نمودار مقایسه فلز سنگین قلع Sn  در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (4) نشان می‌دهد، میزان فلز قلع در بافت نرم (گوشته) بیشتر از بافت سخت (پوسته) بارناکل ‌است؛ به استثنای نمونۀ NILUFAR ABI، که در پوسته بیشتر از گوشته ‌است. همچنین، برای فلز قلع در استانداردهای فوق عددی ارائه نشده است.

نمودار (5): نمودار مقایسه فلز سنگین آرسنیک  As در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (5) نشان می‌دهد، میزان فلز آرسنیک در در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. در بیشتر موارد، این میزان فلز آرسنیک در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  کمتر است، به استثنای نمونه‌های ADRINA و NILUFAR ABI که میزان آرسنیک موجود در پوسته از میزان استانداردهای یادشده بیشتر است.

نمودار (6): نمودار مقایسه فلز سنگین نیکل Ni  در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (6) نشان می‌دهد، میزان فلز نیکل در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. با توجه به این جدول در همۀ موارد، میزان فلز نیکل در گوشته کمتر از استانداردهای یادشده ‌است. اما مقدار این فلز در پوسته به استثنای JAHAN -1 نسبت به WHO بیشتر است و به استثنای NILUFAR ABI نسبت به FDA  کمتر است و به استثنای GIRVAS وNILUFAR ABI  نسبت به استاندارد ملی ایران کمتر است.

نمودار (7): نمودار مقایسه فلز سنگین آلومینیوم  Al در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (7) نشان می‌دهد، میزان فلز آلومینیوم به استثنای VAFA_3  و JAHAN -1، در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. اما در همۀ موارد، میزان فلز آلومینیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  بیشتر است.

نمودار (8): نمودار مقایسه فلز سنگین باریوم  Ba در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (8) نشان می‌دهد، میزان فلز باریوم در گوشته و پوستۀ بارناکل بسیار ناچیز ‌است. اما در همۀ موارد، میزان فلز باریوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  بسیار کمتر است.

نمودار (9): نمودار مقایسه فلز سنگین وانادیوم  Vدر دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (9) نشان می‌دهد، میزان فلز وانادیوم در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل  ‌است. در بیشتر موارد، میزان فلز وانادیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران کمتر است. برای این فلز از سوی WHO و FDA استانداردی ارائه نشده است.

نمودار (10): نمودار مقایسه فلز سنگین کادمیوم Cd  در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران ، FDA و WHO

همان‌طور که نمودار (10) نشان می‌دهد، میزان فلز کادمیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل بسیار ناچیز ‌است؛ به استثنای نمونۀ VAFA-3 که اندکی زیاد است. در همۀ موارد، میزان فلز کادمیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ایران و FDA و WHO کمتر است.

4- نتیجه‌گیری

همان‌طور که نتایج تجزیه‌وتحلیل نمونه‌ها نشان می‌دهد، میانگین فلزات آلومینیوم، آرسنیک، باریوم، روی، نیکل، سرب ، و وانادیوم در پوستۀ بارناکل بیشتر از گوشتۀ آن ‌است. فقط میزان فلز مس و قلع در بافت نرم (گوشته) بیشتر از بافت سخت (پوسته) است. از سوی دیگر، میزان فلز کادمیوم در پوسته و گوشته بسیار ناچیز است، به‌طوری‌که توسط دستگاه ICP دانشگاه علوم پزشکی گیلان به‌صورت TRACE قرائت شده است. به عبارت دیگر، میزان فلز صفر نیست، بلکه بسیار ناچیز است. از طرف دیگر، میزان فلز سرب در گوشته بسیار بیشتر از پوسته است و میزان آن در پوسته بسیار ناچیز است، که به‌صورت TRACE نشان داده شده است. به عبارت دیگر، میزان سرب نیز مانند کادمیوم صفر نیست، بلکه توسط دستگاه ICP دانشگاه علوم پزشکی گیلان قابل قرائت نیست و بسیار ناچیز است.

براساس نتایج به‌دست‌آمده، توالی غلظت فلزات سنگین در بافت سخت (پوسته) صدف بارناکل در کشتی‌های ترددکننده در بندر انزلی به‌عنوان ایستگاه‌های سیار نمونه‌برداری از دریای خزر و بنادر حاشیۀ آن به‌صورت زیر است:

کادمیوم < باریوم < وانادیوم < آرسنیک < سرب < قلع < نیکل < مس < روی < آلومینیوم

در همین رابطه، توالی غلظت فلزات سنگین در بافت نرم (گوشته) صدف بارناکل، در کشتی‌های ترددکننده در بندر انزلی به‌عنوان ایستگاه‌های سیار نمونه‌برداری از دریای خزر و بنادر حاشیۀ آن به‌صورت زیر است:

کادمیوم و سرب < باریوم < آرسنیک < وانادیوم < نیکل < قلع < روی < مس < آلومینیوم

این روند نشان می‌دهد که فلز آلومینیوم، آرسنیک، باریوم، نیکل، سرب، وانادیوم و روی در بافت سخت (پوسته) صدف بارناکل تجمع بیشتری دارند. پیرو همین مطلب، فلز مس و قلع در بافت نرم (گوشته) صدف بارناکل دارای تجمع بیشتری هستند. میزان فلز کادمیوم نیز بسیار ناچیز و به‌صورت TRACE ‌است.

با مقایسۀ نمودارها یعنی مقایسۀ فلزات سنگین در دو بخش سخت و نرم صدف بارناکل با استاندارد ملی ایران، FDA و WHOاین نتایج به‌دست آمده است:

(1) میزان فلز مس در بافت نرم (گوشته) بیشتر از بافت سخت (پوسته) بارناکل ‌است و به استثنای مس موجود در گوشتۀ نمونۀ JAHAN_1 که از استاندارد WHO اندکی بیشتر است، در همۀ موارد این میزان در پوسته و گوشتۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA و WHO کمتر ‌است، (2) میزان فلز روی در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است و در همۀ موارد، میزان این فلز در پوسته و گوشتۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و WHO کمتر است، (3) میزان فلز سرب در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. در همۀ موارد، میزان فلز سرب در پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA و WHO بیشتریا برابر با آنها است، که البته این تفاوت با FDA بسیار محسوس است. البته، میزان فلز یادشده در پوستۀ نمونۀ VAFA_3 اندکی از استاندارد ملی ایران و WHO کمتر است. اما در همۀ موارد، میزان سرب در گوشته پایین‌تر از استاندارد‌های یادشده ‌است، (4) میزان فلز قلع در بافت نرم (گوشته) بیشتر از بافت سخت (پوسته) بارناکل ‌است؛ به استثنای نمونۀ NILUFAR ABI، که در پوسته بیشتر از گوشته ‌است. همچنین، برای فلز قلع در استانداردهای فوق عددی ارائه نشده است، (5) میزان فلز آرسنیک در در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. در بیشتر موارد، این میزان فلز آرسنیک در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  کمتر است، به استثنای نمونه‌های ADRINA و NILUFAR ABI که میزان آرسنیک موجود در پوسته از میزان استانداردهای یادشده بیشتر است، (6) میزان فلز نیکل در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. با توجه به این جدول در همۀ موارد، میزان فلز نیکل در گوشته کمتر از استانداردهای یادشده ‌است. اما مقدار این فلز در پوسته به استثنای JAHAN -1 نسبت به WHO بیشتر است و به استثنای NILUFAR ABI نسبت به FDA  کمتر است و به استثنای GIRVAS وNILUFAR ABI  نسبت به استاندارد ملی ایران کمتر است، (7) میزان فلز آلومینیوم به استثنای VAFA_3  و JAHAN -1، در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. اما در همۀ موارد، میزان فلز آلومینیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  بیشتر است، (8) میزان فلز باریوم در گوشته و پوستۀ بارناکل بسیار ناچیز ‌است. اما در همۀ موارد، میزان فلز باریوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران و FDA وWHO  بسیار کمتر است، (9) میزان فلز وانادیوم در بافت سخت (پوسته) بیشتر از بافت نرم (گوشته) بارناکل ‌است. در بیشتر موارد، میزان فلز وانادیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ملی ایران کمتر است. برای این فلز از سوی WHO و FDA استانداردی ارائه نشده است و (10) میزان فلز کادمیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل بسیار ناچیز ‌است؛ به استثنای نمونۀ VAFA-3 که اندکی زیاد است. در همۀ موارد، میزان فلز کادمیوم در گوشته و پوستۀ بارناکل از استاندارد ایران و FDA و WHO کمتر است.