بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر زیست آزمون سمیت حاد نانوذرات شیمیایی مگنتیت - Fe3O4 - در جانداران زئوپلانکتونیکی چون لارو بارناکلAmphibalanus amphitrite و روتیفر Brachionus rotundiformis ارزیابی گردید. برای این منظور غلظت های متوالی 0 - ،10، 50، 100، 200، 500 میلی گرم در لیتر - از نانوذرات مگنتیت در پلیت های 24 خانه و در 5 تکرار تهیه شده و پس از معرفی زئوپلانکتون های مذکور 50 - ناپلی بارناکل و20 زاده جوان روتیفر به هر چاهک - ، نمونه ها در بازه زمانی -12 48 ساعت ارزیابی شدند.
نتایج در پژوهش حاضر نشان می دهد که اثرات سمیت نانوذرات شیمیایی مگنتیت بر لارو ناپلیوس بارناکل و زاده های جوان روتیفر با افزایش غلظت و نیز با افزایش مدت زمان مجاورت روند افزایشی را به دنبال داشته است و تفاوت ها میان گروه تیمار و شاهد معنی دار بوده است . - P<0.05 - لکن نرخ مرگ میر در بالاترین غلظت - 500 mg/l - پس از 48 ساعت در بارناکل ها برابر - LC50= 466/5 mg/l - %62 و در روتیفرها - EC50>1000mg/l - %34 بوده است.
مقدمه
با توجه به کمبود اطلاعات و داده ها در ارتباط با پتانسیل اثرات منفی احتمالی ذرات اکسید آهن مغناطیسی در مقیاس نانو - مگنتیت یا - Fe3O4 و پیشبینی احتمال رهایش آن ها به زیست بوم های آبی، اهمیت و ضرورت ارزیابی مخاطرات زیست محیطی آتی نانومواد به عنوان نسل جدیدی از آلاینده ها را در بوم سازگانهای دریایی را دوچندان ساخته است، زیرا ورود آنها به خاک و نهایتاً مسیرهای آبی منتهی به دریاها و اقیانوس ها امری اجتناب ناپذیر به نظر می رسد - Ju-Nam and Lead, .2008 - چرا که دانش موجود در ارتباط با ترانسفورماسیون های زیستی- شیمیایی احتمالی نانومواد طی چالش با زیست بوم آبی و زیستمندان آن کماکان محدود و نامکشوف است.
یکی از شاخص های زیستی بسیار مهم و حساس نسبت به تغییرات سلامت زیست بوم آبی، جانداران زئوپلانکتونیک هستند که می توانند به عنوان یک مدل جانوری در تحقیقات سم شناسی آبزیان بسیار کاربردی باشند و از این حیث در سال های اخیر در حوزه نانوبوم سم شناسی اکسیدآهن گزارشاتی مبنی بر استفاده از مدل های زئوپلانکتونیکی چون Daphnia spp و - Blinova et al., 2017; Zhang et al., 2016; Nogueira et al., 2015; Gambardella et al., 2014 - Artemia spp. ارائه شده است.
با این وجود تاکنون در ارتباط با واکنش زیستی زئوپلانکتون های شاخص آب شیرین نظیر روتیفرها و یا همتای مشابه آن در آب های شور و دریایی نظیر سخت پوستانی چون بارناکل ها و تفاوت عملکردی نانوذرات مگنتیت در محیط هایی با شوری متفاوت گزارشی در دست نیست. از این رو تحقیق در حاضر طی اقدامی پیشگامانه برای ارزیابی سمیت و برهمکنش نانو-زئوپلانکتونیک سوسپانسیون آبی نانوذرات شیمیایی مگنتیت - Fe3O4 - از دو جاندار زئوپلانکتونیک مدل نظیر روتیفر Brachionus rotundiformis - زئونشانگان آب های شیرین/ لب شور - و لارو بارناکل Amphibalanus - amphitriteزئونشانگان ماکروفولینگ در آب های دریایی - استفاده شد.
مواد و روش ها
در مطالعه حاضر، پودر خالص و سیاه رنگ نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی مگنتیت - Fe3O4 - که به روش شیمیایی تولید و تجاری سازی شده اند با درجه خلوص %99/5 بدون پوشش با اندازه ذره 20- 15 nm و شکل کروی - محصول شرکت US NANO، آمریکا - در ایران بواسطه شرکت پیشگامان نانو مواد ایرانیان خریداری شد. به منظور زیست آزمون سمیت سنجی 48 ساعته بارناکل، پس از مراجعه میدانی به سواحل بندرعباس در بازه زمانی جذر توده های ماکروفولینگ بارناکل های بالغ A. amphitrite که چسبیده به تخته سنگ ها بودند، جمع آوری شده و در آزمایشگاه این سنگ ها درون اکواریوم های کوچک محتوی آبی با دمای 25 œC و شوری 30 و هوادهی مناسب قرار گرفتند.
پس از گذشت 12 ساعت لاروهای تازه هچ شده ناپلیوسی اینستار I وII بارناکل برمبنای نورگرایی مثبت آنها با ایجاد باریکه نقطه ایی از نور با استفاده از پپپت جمع آوری شده و به یک بشر منتقل گردیدند . - Chen et al., 2008 - در ادامه با هدف سمیت سنجی رقت های متوالی از نانوذرات شیمیایی مگنتیت در غلظت های 0 - ، 10، 50، 100، 200، 500 میلی گرم در لیتر - در 5 تکرار درون چاهک های پلیت های کشت سلول 24 خانه با احتساب گروه شاهد - فاقد نانو ذره - ایجاد گردیده و به هر چاهک 50 ناپلی بارناکل اضافه گردید.
در سمیت سنجی 48 ساعته روتیفر نیز مطابق بر روش استاندارد - Snell, 1998 - از سویه B. rotundiformis تیپ S استفاده شد. به نحوی که بالغین آنها از ایستگاه تحقیقاتی تکثیر و پرورش ماهیان دریایی بندر امام خمینی تهیه شده و در آب با شوری 25، دما 32-28 œC، pH- 8/1- 7/9 و تاریکی نگه داری و هوادهی شدند. سپس زاده های تازه هچ شده روتیفر توسط میکروپیپت جمع آوری و مشابه سمیت سنجی بارناکل در همان طیف غلظتی و در تعداد 20 زاده به ازای هر چاهک در پلیت 24 خانه با 5 تکرار برای هر غلظت توزیع شدند.
سپس تعداد تلفات بارناکل ها در ساعات 24 و 48 و تعداد روتیفرهای جوان در ساعات 12، 24، 36 و 48 بعد از مجاورت با نانوذرات مگنتیت شیمیایی و مشاهده توسط میکروسکوپ نوری ثبت شده و درصد مرگ و میر آنها در غلظتهای مختلف محاسبه گردید. برای تعیین درصد مرگ و میر در غلظتهای متفاوت و محاسبه LC50 از نسخه 1/5 نرم افزار EPA Probit Analysis - منتشر شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست امریکا - استفاده شد.
نتایج و بحث
آنالیز داده ها در پژوهش حاضر نشان می دهد که اثرات سمیت نانوذرات شیمیایی مگنتیت بر لارو ناپلیوس بارناکل و زاده های جوان روتیفر با افزایش غلظت و نیز با افزایش مدت زمان مجاورت روند افزایشی را به دنبال داشته است و تفاوت ها میان گروه تیمار و شاهد معنی دار بوده است . - P<0.05 - با توجه به نتایج ارائه شده در جدول شماره 1 ، در گروه تیمار و در بالاترین غلظت - 500 mg/l - ، نرخ مرگ و میر در ناپلیوس های بارناکل پس از 24 ساعت مجاورت با نانوذرات مگنتیت شیمیایی برابر% 40 بوده و با افزایش مدت زمان مجاورت تا 48 ساعت، روند مرگ و میر تا %62 نیز ارتقا یافته است که نشان دهنده سمی بودن نانوذرات Fe3O4برای بارناکل ها و حساسیت نسبتاً بالای مرحله ناپلیوسی لاروهای بارناکل نسبت به آن است.
برخلاف بارناکل ها نتایج بدست آمده از روتیفرها و مواجهه 48 ساعته آنها با نانوذرات مگنتیت نشان می دهد که سمیت این نانوذرات بر روتیفرها ا حدودی خفیف تر بوده و نرخ مرگ و میر آنها با افزایش زمان مجاورت از 12 تا 48 ساعت در بالاترین غلظت از %5 به - EC50>1000mg/l - %34 رسیده است - شکل . - 3 نتایح مشابهی نیز در ارتباط با سمیت سوسپانسیون آبی نانوذرات اکسید آهن در دیگر زئوپلانکتون هایی چون روتیفر B. plicatilis، دافنی D. magna و آرتمیا A. saline گزارش شده است .
با توجه به اینکه تحقیق حاضر یک طیف غلظتی نسبتاً وسیع از نانوذرات مگنتیت - 10- 500 mg/l - را پوشش داده و اثرات سمیت آنها بر بارناکل ها - ساکنین آب هایی با شوری بالا - نسبت به روتیفرها - ساکنین آب های شیرین یا با شوری کمتر - بیشتر بوده است، به نظر می رسد پیامدهای اکولوژیک رهایش نانوذرات مگنتیت در سیستم های زیستی دریایی قابل چشم پوشی نبوده و در مواجهه طولانی مدت تر ممکن است تهدیدی برای بقا و دوام جمعیت های زئوپلانکتونیک محسوب شود.
