بخشی از مقاله
خلاصه
رسوبات ساحلی دریا به طور معمول آلوده به فلزات از جمله فلزات بالقوه سمی هستند که توسط فعالیتهای انسانی و طبیعی ایجاد شدهاند. برای ارزیابی کمی و کیفی آلودگی فلزات سنگین و منشأ آنها، در بومسازگانهای دریایی، روشهای متفاوتی وجود دارد. یکی از روشهای منشأ یابی فلزات در رسوبات و خاک روشهای آماری چندمتغیره است. با توجه به تجمع جمعیت انسانی در بندر بوشهر، تردد نفتی و وجود صنایع گوناگون در منطقه، این تحقیق به پایش و تعیین منشأ فلزات کادمیم، کروم، کبالت، مس، آهن، منگنز، روی، نیکل ، سرب و آنتیموان در محیطزیست ساحلی بوشهر با استفاده از رسوبات سطحی در 7 ایستگاه ساحلی بوشهر پرداخته است.
نتایج این تحقیق نشان میدهد که تنها غلظت کادمیم با متوسط جهانی برابری دارد. این امر لزوم تبیین یک استانداردهای خاص برای درجه آلودگی رسوب در ایران را آشکار میسازد. همچنین با مقایسه مقادیر به دست آمده با استانداردهای کانادا و امریکا تنها غلظت نیکل در محدوده نزدیک به اثرگذاری کم بر جانداران قرار دارد. با توجه به آنالیزهای چند متغیره میتوان گفت که در میان فلزات مورد بررسی، روی، مولیبدن، منگنز و سرب دارای دو منشأ بوده که با توجه به حضور سرب شاید بتوان منشأ انسانی برای آن در نظر گرفت.
-1 مقدمه
یکی از گروههایی که بزرگترین نگرانی را در بین مواد سمی در بومسازگانها ایجاد میکنند؛ فلزات هستند . - Rainbow 1995 - آیوپاک1 گزارشی در سال 2001 مبنی بر این سؤال که "آیا اصطلاح فلزات سنگین، به عنوان اصطلاحی بیمفهوم است؟"،منتشر ساخته است. در این مقاله بیان شده است که در طول دو دهه گذشته، اصطلاح فلزات سنگین به طور گسترده استفاده شده است؛ اما تعریف دقیقی از آن ارائه نگردیده است.
این اصطلاح در قوانین مربوط به خطرات شیمیایی و استفاده ایمن از مواد شیمیایی به عنوان اصطلاحی برای فلزات و شبه فلزات - متالوئید - به کار برده شده است که ایجاد آلودگی و یا سمیت میکنند؛ اما به طور کلی تعریف معتبری در ادبیات تحقیق مربوط به فلزات سنگین یافت نمیشود - . - Duffus 2002 لذا در این نگاشته از اصطلاح فلز سنگین تا حد امکان استفاده نشده است.
فلزات آلایندههای پایداری هستند که برخلاف مواد آلی معمولاً توسط ارگانیسمها تجزیه نمیشوند و به طور کلی میتوان آنها را به عنوان آلایندههای پایدار که به محیطزیست آبی وارد میشوند؛ به حساب آورد - . - Clark et al. 1998 رسوبات ساحلی دریا به طور معمول آلوده به فلزات از جمله فلزات بالقوه سمی هستند که توسط فعالیتهای انسانی و طبیعی ایجاد شدهاند.
این رسوبات به عنوان مخزن نهایی این آلایندهها در نظر گرفته شده است، اما در سالهای اخیر مشخص شده است که این رسوبات میتوانند به عنوان منبع بالقوه مهمی برای در اختیار گذاشتن این آلاینده به موجودات آبزی بالأخص موجودات کفزی و سپس کل زنجیره غذایی باشند؛ لذا تعیین منشأ فلزات در یک بومسازگان آبی میتواند نقش مهمی در تفسیر نتایج، تعمیم و تصمیم سازی نهایی داشته باشد . - Odu et al. 2011 -
در چند دهه گذشته محققان بسیاری به بررسی پراکندگی عناصر فلزی سنگین در رسوبات ساحلی پرداختهاند - Forghani et al. 2009; . - Parizanganeh et al. 2010 برای ارزیابی کمی و کیفی آلودگی فلزات سنگین و منشأ آنها، در بومسازگانهای دریایی، روشهای متفاوتی وجود دارد. یکی از روشهای منشأیابی فلزات در رسوبات و خاک روشهای آماری چندمتغیره است - Liu et al. 2003; ;Simeonov et al. 2000; Varol 2011 دلاور، ;et al. 2015 رفیعی . - et al. 2016 تحلیلهای چند متغیره همانند تجزیه مؤلفه مبنا - PCA - و تحلیل خوشهای - CA - به تفسیر دادههای برداشت شده از محیطزیست و افتراق میان منابع انسانی و طبیعی کارساز است.
در ارتباط با کاربرد روشهای آماری چند متغیره برای جدایش منشأ فلزات در ایران میتوان به تعیین منشأ نهشتههای دریاچه زریوار با استفاده از آنالیزهای خوشهای و مؤلفه اصلی اشاره کرد که منشأ انسانی فلز سرب در بخش جنوبی دریاچه تأیید شد - احمدی قمی و حسین پناهی،. - 1395 در ارتباط با خاک نیز کارهای متعددی انجام شده است که میتوان به منشأیابی فلزات سنگین در خاکهای اطراف شهرک صنعتی روی زنجان - دلاور و صفری، - 1394، در منطقه صنعتی ذوب آهن اصفهان - مرندی و همکاران، - 1392 و خاک سطحی بخشی از استان همدان - Taghipour et al. 2011 - ، همچنین خاکهای اطراف مجتمع مس سرچشمه - شمس الدین و همکاران، - 1394 اشاره کرد.
همانطور که اشاره شد؛ پایش یک ابزار مدیریتی برای ارزیابی آلایندههای فلزی در اکوسیستمهای آبی محسوب میشود. با توجه به تجمع جمعیت انسانی در بندر بوشهر، تردد نفتی و وجود صنایع گوناگون در منطقه، لزوم پایش منطقه از نظر آلاینده های فلزی ملموس است. این تحقیق به پایش محیطزیست ساحلی بوشهر از نظر غلظت فلزات کادمیم، کروم، کبالت، مس، آهن، منگنز، روی، نیکل ، سرب و آنتیموان با استفاده از رسوبات سطحی در 7 ایستگاه ساحلی بوشهر پرداخته است.
-2 مواد و روش
-2-1 موقعیت نمونهبرداری و روش بررسی
به منظور پایش و ارزیابی آلودگی فلزات سنگین رسوبات ساحلی بوشهر، هفت ایستگاه به نامهای نخل تقی، چاه پهن، نایبند، روستای کری، اولی، پرورش ماهی و کشتیسازی در سواحل این شهرستان انتخاب گردید - شکل . - 1 نمونهها در امتداد خط ساحل و در پهنه جزر و مدی ساحلی به صورت دستی توسط بیلچه پلاستیکی تا عمق 10 سانتیمتری از رسوبات سطحی با 5 تکرار در هر منطقه در بهار سال 1395 برداشت و پس از قرار دادن در ظروف پلاستیکی با ثبت مشخصات به آزمایشگاه پژوهشگاه ملی اقیانوسشناسی و علوم جوی منتقل شدند.
دانهبندی رسوبات توسط دستگاه لیزر - Laser Scatterin Particle Size Distribution Anlyzer LA-950 - انجام شد. آنالیز دانهبندی بر طبق روش ساوادا و آیتو انجام گرفت . - Sawada and Itoh 1994 - محتوای کربنات و ماده آلی رسوبات نیز با استفاده از روش loss off ignition است که به طور اختصار به آن LOI گفته میشود؛ اندازهگیری شد. به منظور آمادهسازی نمونهها ابتدا ظروف با مایع ظرفشویی و آب شسته شدند و در اسید نیتریک - AnalaR grade; BDH 69% - %10به مدت 12 ساعت خیسانده شد تا آلودگیهای احتمالی آنها از بین برود.
سپس با ظروف آب شهر و آب دیونیزه شسته شدند - Yap et al. 2004 ; Yap et al. 2002 - سپس از روش فریزدرای برای خشک کردن نمونههای رسوب استفاده شد تا از تغییر شکل عناصر از حالت اصلی که احتمال میرود با روش گرمایی ایجاد شود؛ جلوگیری شود. برای هضم رسوب، حدود 1 گرم از رسوب برداشته و با 10 میلیلیتر محلول Aqua regia به نسبت 1:4 اسید نیتریک %65 و اسیدپرکلریدریک %60 مخلوط گردید. نمونهها در ارلن مایر بر روی هات پلیت انتقال یافتند و به مدت 1 ساعت در دمای 40 درجه و 3 ساعت در دمای 140 درجه هضم گردیدند.
سپس پس از سرد شدن نمونهها فیلتر شده و با آب مقطر در بالن حجمی به حجم 10 میلیلیتر رسانده شدند - Yap et al. 2013; . - Yap et al. 2004; Yap et al. 2002 نمونهها با دستگاه ICP-OES مورد آنالیز نهایی قرار گرفتند. سرانجام با مقایسه با استانداردهای مختلف، شدت آلودگی و نحوه پراکنش آنها مشخص گردید. برای تعیین میزان آلایندگی رسوب به عناصر فلزی در منطقه، بهترین شیوه، مقایسه دادهها با استانداردهای موجود برای همان منطقه است. در کشور ما متأسفانه به دلیل عدم وجود استانداردهای خاص برای درجه آلودگی رسوب، از استانداردهای موجود در دیگر کشورها و یا استانداردهای جهانی استفاده میشود. در این پژوهش برای تعیین میزان آلودگی رسوب به عناصر سنگین از میانگین شیل استفاده شد - جدول . - 1
-2-2 آنالیز آماری
آنالیزهای آماری مختلفی از جمله همبستگی پیرسون به منظور تعیین ارتباط میان غلظت کل فلزات در رسوبات به کار برده شد. همچنین آنالیز خوشهای سلسله مراتبی به منظور طبقهبندی ایستگاههای اندازهگیری بر اساس غلظت فلزات در رسوب انجام پذیرفت. تمامی آنالیزهای آماری توسط نرمافزار SPSS انجام پذیرفت. روشهای آماری چندمتغیره، مانند تجزیه مؤلفههای اصلی - ، - PCAآنالیز فاکتور - FA - و تجزیه خوشهای - - CA ابزارهای قدرتمندی برای جداسازی منابع مؤثر در آلودگی مشاهده شده هستند.
همانطور که اشاره شد؛ این تکنیکها برای تمایز میان منابع فلزات در خاک و رسوب مورد استفاده قرار گرفته است. این آنالیزها به منظور برجستهسازی تفاوتها و شباهت در دادهها به کاربرده میشود. تجزیه خوشهای، یکی از روشهای آماری چندمتغیره که در مطالعات به منظور منشأیابی آماری عناصر سنگین در رسوبات استفاده شده است - Liu et al. 2003; Simeonov et al. 2000; Varol 2011 -
