چکیده
تحقیق
حاضر به منظور بررسی غلظت فلزات نیکل و کادمیوم در بافت اسکلتی مرجان های
خانواده Faviidae و Poritidae و رسوبات پیرامون آنها در ایستگاه های پارک
زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم انجام شد. آنالیز فلزات
در نمونه های مرجانی و رسوبات هضم شده با استفاده از دستگاه جذب اتمی کوره
ای گرافیتی جهت سنجش سطوح کادمیوم و دستگاه جذب اتمی شعله جهت سنجش سطوح
نیکل انجام گرفت. نتایج حاصل نشان داد که از لحاظ غلظت عنصر نیکل دربافت
اسکلتی مرجان های خانواده Faviidae و Poritidae بین ایستگاه های پارک
زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم اختلاف معنی دار آماری
وجود دارد (001/0P<). همچنین از لحاظ غلظت عنصر کادمیوم دربافت اسکلتی
مرجان خانواده Faviidae بین ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب
دراز جنوب جزیره قشم اختلاف معنی دار آماری وجود دارد(001/0P<). از
لحاظ غلظت عناصر نیکل و کادمیوم در رسوبات پیرامونی خانواده های مرجانی
Faviidae و Poritidae نیز بین ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه
شیب دراز جنوب جزیره قشم اختلاف معنی دار وجود داشت(بترتیب 05/0P< و
001/0P<). غلظت فلز نیکل در ایستگاه شیب دراز مابین مرجان های خانواده
Faviidae و رسوبات پیرامونش همبستگی معنی دار معکوسی موجود می باشد. غلظت
فلز کادمیوم نیز در ایستگاه های پارک زیتون و منطقه شیب دراز دربین مرجان
های خانواده Faviidae و Poritidae هر ایستگاه از لحاظ آماری دارای همبستگی
معنی دار می باشد. پایش آلودگی توسط فلزات سنگین در دراز مدت در مدیریت
مناطق ساحلی بسیار حائز اهمیت می باشد؛ لذا با توجه به اهمیت بسزای
اکوسیستم مرجانی جنوب جزیره قشم و نتایج حاصل شده از این تحقیق مرجان ها می
توانند به عنوان موجودات پایشگر زیستی توصیه شوند.
واژ های کلیدی: فلزات سنگین، نیکل، کادمیوم، بافت اسکلتی مرجان، رسوبات، جزیره قشم، خلیج فارس
فهرست مطالب صفحه
فصل اول (کلیات)
1-1- مقدمه 2
1-2- جزیره قشم 2
1-2-1- موقعیت جغرافیایی 2
1-2-2- وضعیت آب های اطراف جزیره قشم از نظر جزر و مد و جریان های دریایی 3
1-3- منابع آلوده کننده محیط های دریایی 4
1-3-1- آلودگی خلیج فارس 6
1-4- فلزات سنگین 7
1-4-1- راه های ورود فلزات 9
1-4-1-1- راه های ورود فلزات به دریا 9
1-4-1-2- ورود فلزات از طریق هوا 9
1-4-1-3- ورود فلزات از طریق رودخانه ها 11
1-4-1-4- ورود فلزات به طرق دیگر 11
1-4-2- نیکل 11
1-4-2-1- منابع ورود نیکل به محیط زیست و دریا 12
1-4-3- کادمیوم 12
1-4-3-1- منابع ورود کادمیوم به محیط زیست و دریا 13
1-4-4- مروری بر سمیت برخی فلزات برای جانوران دریایی 14
1-5- شاخص های زیستی آلودگی 15
1-5-1- کاربرد بیواندیکاتورها 16
1-5-2- استفاده های بالقوه بیواندیکاتورها 16
1-5-3- ویژگی های بیواندیکاتورها 16
1-6- آبسنگ های مرجانی 21
1-6-1- ضرورت مطالعه آبسنگ های مرجانی 22
1-6-2- جایگاه آبسنگ های مرجانی در رده بندی تکاملی موجودات 23
1-6-2-1- شاخه مرجانیان 23
1-6-2-2- رده .......……………………………………………………..Anthozoa23
1-6-2-3-.Faviidae.........................................................................................................................................24
1-6-2-3-
خانواده
Poritidae.........................................................................................................................24
1-6-3- توزیع آبسنگ های مرجانی 24
1-6-4- فاکتورهای محدودکننده توزیع آبسنگ های مرجانی 25
1-6-5- انواع آبسنگ های مرجانی 26
1-6-6- فرآیند رشد در آبسنگ های مرجانی 26
1-6-7- روش های مختلف ته نشینی کربنات کلسیم در مرجان های سخت در طول رشد 27
1-6-8- ساختمان مرجان های سخت 28
1-6-8-1- ساختارداخلی 28
1-6-8-2- اسکلت مرجان های سخت 30
1-6-9- بیماری در مرجان های سخت 31
1-6-10- پدیده سفید شدگی در مرجان های سخت 32
1-6-11- آبسنگ های مرجانی ایران 32
1-6-12- تهدیدات مختلف در مقابل آبسنگ های مرجانی 34
1-6-12-3- عوامل طبیعی 37
1-7- اهمیت تحقیق 37
1-8- اهداف 40
1-9- فرضیه های آماری 40
1-10- پیشینه تحقیق 41
1-10-1- کاربرد مرجان های سخت Scleractinian جهت بررسی فلزات سنگین 41
فصل دوم(مواد و روش ها)
2-1- عملیات میدانی 53
2-1-1- انتخاب مکان نمونه برداری 53
2-1-2- نمونه برداری 54
2-2- عملیات آزمایشگاهی 56
2-2-1- دستگاه های مورد نیاز 56
2-2-2- مواد مورد نیاز 57
2-2-3- شناسایی مرجان های سخت 58
2-2-4- آماده سازی نمونه ها 58
2-2-4-1- شستن لوازم آزمایشگاهی 60
2-2-5- هضم نمونه ها 61
2-2-5-1- هضم نمونه های مرجان 61
2-2-5-2- هضم نمونه های رسوب 65
2-2-6- روش های اندازه گیری فلزات سنگین 65
2-2-6-1- انتخاب روش 66
2-2-6-2- محدودیت ها و مشکلات کار با دستگاه طیف سنجی جذب اتمی 67
2-2-6-3- کنترل کیفی 68
2-2-7- سنجش مقادیر فلزات در نمونه ها 69
2-3- تجزیه و تحلیل های آماری 72
فصل سوم (نتایج)
3-1- نتایج 75
3-2- نرمال بودن داده ها 75
3-3- نتایج مربوط به سطوح فلزات در بافت اسکلتی مرجان های خانواده های Faviidae و Poritidae و رسوبات پیرامونی آنها 75
3-3-1-
غلظت عنصر نیکل دربافت اسکلتی مرجان های خانواده های Faviidae و Poritidae
و رسوبات پیرامونی آنها بین ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه
شیب دراز جنوب جزیره قشم 77
3-3-2- غلظت عنصر کادمیوم دربافت اسکلتی
مرجان های خانواده های Faviidae و Poritidae و رسوبات پیرامونی آنها بین
ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم 77
3-3-3-
غلظت عناصر نیکل و کادمیوم دربافت اسکلتی مرجان های خانواده Faviidae و
Poritidae در هریک از ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز
جنوب جزیره قشم 79
3-4- نتایج مربوط به سطوح فلزات به صورت نمودار 79
3-5- مقایسه ایستگاه ها ازلحاظ غلظت فلزات نیکل و کادمیوم بدون درنظرگرفتن نوع و خانواده نمونه ها 84
3-6-
نتایج مربوط به ارتباط سطوح فلزات نیکل و کادمیوم دربافت اسکلتی مرجان های
خانواده Faviidae و Poritidae و رسوبات پیرامونی آنها در هر ایستگاه و
همبستگی های معنی دار 84
3-7- مقایسه ایستگاه ها از لحاظ غلظت فلزات نیکل و کادمیوم به عنوان متغیر همزمان 84
فصل چهارم(بحث و نتیجه گیری کلی)
4-1-
غلظت عناصر نیکل و کادمیوم دربافت اسکلتی مرجان های خانواده های Faviidae و
Poritidae و رسوبات پیرامونی آنها بین ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و
منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم 87
4-2- ارتباط سطوح فلزات نیکل و
کادمیوم دربافت اسکلتی مرجان های خانواده Faviidae و Poritidae و رسوبات
پیرامونی آنها در هر ایستگاه و همبستگی های معنی دار 88
4-3- عناصر نیکل و کادمیوم در مرجان های خلیج فارس 97
4-3-1- عناصر نادر در اسکلت کربنات کلسیمی مرجان ها 97
4-3-2- ورود عناصر نادر به کانیهای کربناته اسکلتی 97
4-4- تاثیر آلودگی های نفتی بر روی مرجان های خلیج فارس 101
4-5- آلودگیهای نفتی در خلیج فارس 104
4-5-1-آلودگی های نفتی حاصل از نشت نفت به محیط حین بهره برداری 105
4-5-2- آلودگیهای نفتی حاصل از سوانح ناشی از جنگ و آسیب دیدن نفتکش ها 106
4-5-3- مسیر حرکت لکه های نفتی ایجاد شده در حادثه های نوروز و جنگ خلیج فارس و آلودگی سواحل 107
4-6- نفت در رسوبات 108
4-7- آلودگی به وجود آمده در اثر اشتعال چاههای نفت کویت در جنگ خلیج فارس 109
4-8- نتیجه گیری نهایی 110
4-9- پیشنهادات 112
منابع فارسی و انگلیسی 114
فهرست جداول صفحه
جدول 1-1: فهرستی از صنایع به همراه فلزات سنگین احتمالی در پساب 5
جدول 1-2: انتشار و فلزات کم مقدار در جو سطح جهان. 9
جدول 1-3: انتقال فلزات از هوا به سطح دریا ( برحسب نانوگرم بر سانتیمتر مربع) 10
جدول1-4: مقایسه اختصاصات بیواندیکاتورها و بیومارکرها 17
جدول 1-5: نمونه هایی از میزان فلزات توسط ارگانیزم های مختلف 18
جدول 1-6: روش های اصلی مورد استفاده در پایش زیستی 20
جدول1-7: جزایر مرجانی خلیج فارس 33
جدول1-8: وسعت ودرجه بندی تهدیدات بروی آبسنگ های مرجانی نواحی مختلف دنیا 34
جدول 1-9: خلاصه ای از مطالعات منتخب پیشین بر روی غلظت فلزات سنگین در مرجان ها....
جدول2-3: شرایط زمانی و دمایی نمونه در دستگاه جذب اتمی کوره گرافیتی(SHIMADZU,AA 670G). 71
جدول3-1:
برخی از گزینه های آمار توصیفی(میانگین، مقدار انحراف از معیار استاندارد،
دامنه تغییرات داده ها و ماکزیمم و مینیمم همه داده ها) برای بررسی و
مقایسه غلظت عناصر نیکل و کادمیوم دربافت اسکلتی مرجان های خانواده
Faviidae و Poritidae و رسوبات پیرامونی آنها در هریک از ایستگاه های پارک
زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم. 76
جدول 3-2: نتایج
حاصل از مقایسه عناصر نیکل و کادمیوم در دربافت اسکلتی مرجان خانواده
Faviidae بین ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب
جزیره قشم (میانگین ± انحراف از معیار) 78
جدول3-3: نتایج حاصل از
مقایسه عناصر نیکل و کادمیوم در دربافت اسکلتی مرجان خانواده Poritidae بین
ایستگاه های پارک زیتون، جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم
(میانگین ± انحراف از معیار) 78
جدول 3-4: نتایج حاصل از مقایسه عناصر
نیکل و کادمیوم رسوبات پیرامونی مرجان ها بین ایستگاه های پارک زیتون،
جزایر ناز و منطقه شیب دراز جنوب جزیره قشم (میانگین ± انحراف از معیار) 79
جدول 4-1: کاربری نواحی ساحلی و دریا و فشارهای اصلی محیطی در خلیج فارس.........................102
جدول 4-2: عمده ترین وقایع اخیر نشت نفت در خلیج فارس.................................................................106
فهرست شکل ها صفحه
شکل
1-1: شکل شماتیک از آنتوزوا (b) برش عرضی از قسمت دهانی پولیپ مرجان و
قسمت های تشکیل
دهنده.............................................................................................................................29
شکل 1-2: بخش های مختلف کورالیت و اسکلت در مرجان های سخت.................................................31
شکل
2-1: ایستگاه های نمونه برداری بر روی نقشه ماهواره
ای....................................................................................................................53
شکل
2-2: عملیات نمونه برداری نمونه برداری به روش غواصی
SCUBA..............................................................................................55
شکل
2-3: مراحل آماده سازی نمونه ها در
آزمایشگاه.....................................................................................................................................59
شکل
2-4: مراحل سنجش غلظت فلزات نیکل و کادمیوم در
آزمایشگاه......................................................................................................68
شکل3-1:
میانگین غلظت عنصر نیکل در بافت اسکلتی مرجان های خانواده های Faviidae و
Poritidae و رسوبات پیرامونی(Sediment) آنها بین ایستگاه های پارک
زیتون(St.1)، جزایر ناز(St.2) و منطقه شیب دراز(St.3) جنوب جزیره
قشم...............................................................................................................................................................................................................................80
شکل3-2:
میانگین غلظت عنصر کادمیوم دربافت اسکلتی مرجان های خانواده های Faviidae و
Poritidae و رسوبات پیرامونی(Sediment) آنها بین ایستگاه های پارک
زیتون(St.1)، جزایر ناز(St.2) و منطقه شیب دراز(St.3) جنوب جزیره
قشم...............................................................................................................................................................................................................................81
شکل3-3:
نمودارهای Error bar (پراکندگی حول میانگین)(راست) و Boxplot (پراکندگی
حول میانه) (چپ) غلظت فلزات نیکل و کادمیوم(میکروگرم بر گرم وزن خشک) در
دربافت اسکلتی مرجان های خانواده های Faviidae و Poritidae و رسوبات
پیرامونی(Sediment) آنها بین ایستگاه های پارک زیتون(S1)، جزایر ناز(S2) و
منطقه شیب دراز (S3)جنوب جزیره قشم...82
شکل4-1 : الگوهای تغذیه
مرجان...................................................................................................................................................100
فصل اول
کلیات
1-1- مقدمه
خلیج
فارس به عنوان یک محیط دریایی نیمه بسته است که به علت بهره برداری گسترده
از ذخائر عظیم نفتی در فلات قاره و نقل و انتقالات فراوان مواد نفتی و
نفتکش ها میزان بار آلودگی موجود در هر کیلومتر مربع از سطح این دریا بیش
از مقدار متوسط جهانی برآورده شده است. طبق آمار حدود نیمی از نفت خام و
فرآورده های نفتی که توسط کشتی ها صادر میگردد از این خلیج می گذرد و
آلودگی حاصل از حمل و نقل مواد نفتی در خلیج فارس حدود 86% کل آلودگی نفتی
آن تخمین زده شده است که در مقام مقایسه حدود 2 برابر سهم آلودگی در اثر
حمل و نقل دریائی در سطح جهانی می باشد. (Al- Saleh & Shinwari, 2002;
Dugo et al., 2006; Agah et al., 2009; Ganjavi et al., 2010 ).
شرایط
خاص فیزیوگرافیک و بوم شناختی خلیج فارس، استخراج و صدور نفت از این منطقه
به دیگر مناطق جهان، تبخیر بالای آب و ورودی کم آب شیرین به محیط، فشار
فزاینده ای را متوجه محیط زیست دریایی خلیج فارس نموده است. به این جهت
خلیج فارس همواره با دریاهای دیگر نظیر مدیترانه، سرخ، سیاه، بالتیک و چند
محیط آبی دیگر به عنوان مناطق ویژه انتخاب شده اند و به تبع آن مقرارت خاصی
برای حفاظت محیط زیست این مناطق اعمال گردیده است. در دهه های اخیر به
دلیل توسعه کشورهای ساحلی به کمک درآمدهای نفتی اکوسیستم خلیج فارس شاهد
تاثیرات مخربی بوده است. بالاترین میزان آلودگی، در نمونه های بستر خلیج
فارس در مسیر تردد شناورهای نفتی قرار دارد و روند رو به افزایشی را نشان
می دهد. با توجه به ذخایر عظیم نفت و گاز در این منطقه که حدود 40% کل
ذخایر جهانی تخمین زده شده است، ادامه روند رو به افزایش برای چندین دهه
آینده قابل پیش بینی است، از این رو آلودگی این منطقه ضرورتاً باید تحت
پایش و کنترل باشد(آزادبخت و ارمغان، 1388).
1-2- جزیره قشم
1-2-1- موقعیت جغرافیایی
جزیره
قشم در مدخل ورودی خلیج فارس از دریای عمان (تنگه هرمز) بین"38، 15َ،˚55
تا "52،16،˚56 طول شرقی و "20،32،˚26 تا "00،00،˚27 عرض شمالی واقع شده است
(سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح،1382). جزیره قشم، با پهنه ای حدود 9/1609
کیلومتر مربع در جنوب استان هرمزگان، در شمال شرقی تنگه استراتژیک هرمز
واقع شده و ارتفاع آن از سطح دریا 6 متر است. جزیره قشم حدود 5/2 برابر
دومین جزیره بزرگ خلیج فارس یعنی بحرین است(حافظ نیا،1371).
وجود صنایع و
شرکت های مختلف مثل شرکت سرب و روی قشم که در منطقه اقتصادی قشم واقع است
موجب دفع مواد زائد و پساب کیک لجن تصفیه شامل 60% فلز روی به صورت سولفات
روی، کیک های لجن شامل گچ و سیلیس، 10 درصد روی و کادمیوم و سرباره شامل
85% فلز روی به صورت اکسید روی می باشد. شهرستان قشم از لحاظ صنایع نیز
دارای توانایی‌هایی است که از مهمترین صنایع این شهرستان می توان لنج
سازی، قایق فایبرگلاس، آبزی پروری و صنعت پالایش نفت و گاز گورزین را نام
برد. پالایشگاه گازگورزین قشم، که از پنج حلقه چاه تغذیه می کند، پس از
پالایش، به وسیله لوله های 12 اینچی از لافت کهنه به بندر پل و پس از 70
کیلومتر به نیروگاه بندرعباس می رسد تا انرژی گازی را به الکتریسیته تبدیل
کند. توان پالایش و حمل گاز طبیعی به نیروگاه حرارتی بندرعباس در صورت
امکان مصرف روزانه یکصد میلیون فوت مکعب است. از معادن شهرستان قشم می توان
معدن نمک، گاز قشم، معدن سنگ لاشه، شن و ماسه و معدن خاک سرخ در شهر هرمز
را نام برد(صمصام پور، 1390).
1-2-2- وضعیت آب های اطراف جزیره قشم از نظر جزر و مد و جریان های دریایی
دو
جزر و دو مد در مدت شبانه‌روز در اطراف جزیره قشم رخ مى‌دهد که اختلاف
ارتفاع متوسط آنها 2 تا 3 متر است. امواج دریا در اطراف قشم اغلب کمتر از
یک متر ارتفاع دارند و از این رو مى‌توان دریاى اطراف قشم را یک دریاى
آرام خواند. اما در سواحل جنوبى و شرقى گاه امواج بلندتر از 3 متر نیز قابل
مشاهده است. جریان‌هاى دریایى اصلى اطراف جزیره حاصل جزر و مد بوده و
سریع‌ترین آن در محدوده بین پل و لافت کهنه قابل مشاهده است و سرعت آن به 3
گره دریایى مى‌رسد. جهت جریان در هنگام مد به طرف غرب و در هنگام جزر به
طرف شرق است. میزان متوسط شورى آب دریا در اطراف قشم (قسمت در هزار) ppt 35
و رنگ آب دریا بیشتر سبز مغز پسته‌اى و در برخى موارد آبى رنگ است(سازمان
جغرافیایی نیروهای مسلح،1382).
پیشرفت روز افزون صنایع و متعاقب آن
آلودگی هوا و افزایش بی رویه جمعیت شهرها و روستاها و در پی آن توسعه مناطق
کشاورزی و استفاده از کودها و سموم دفع آفات موجب می گردد تا میزان زیادی
فاضلاب های صنعتی و شهری و همچنین پساب ها در کشاورزی که دارای مقادیر
متنابهی از فلزات سنگین هستند، وارد اکوسیستم های آبی گردند و موجب تخریب
محیط زیست شوند(Sures et al., 1995; Romeo et al., 1999; Al- Saleh et al.,
2002; Demira, 2006; Agah et al., 2009; Ganjavi et al., 2010; Saei-
Dehkordi et al., 2010 ).
1-3- منابع آلوده کننده محیط های دریایی
منشا
ورودی آلاینده ها به محیط های دریایی بسیار متنوع و متفاوت می باشند(جدول
1-1). آلودگی به وسیله فلزات سنگین از مدتها پیش به عنوان موضوعی مهم تشخیص
داده شده که از طرق مختلف به این اکوسیستم وارد می شود. در سال 1980 گروه
تحقیقاتی (GESAMP) آلودگی دریا را چنین تعریف کرده است: آلودگی توسط انسان
به طور مستقیم و یا غیر مستقیم از طرق رهاسازی ماده و یا انرژی به داخل
محیط دریایی ایجاد می گردد که سبب اثرات زیان آوری چون آسیب به منابع تجدید
شونده دریایی، اشکال در فعالیت های صید و صیادی، آسیب رساندن به کیفیت آب
دریا و خطر بر سلامتی انسان می باشد (کلارک، 1385). آلودگی نه فقط به دست
انسان بلکه به صورت طبیعی نیز به محیط وارد می شود. در این راستا
Brayan(1984) منابع آلوده کننده آب ها را به سه گروه عمده تقسیم بندی کرده
است:
آلودگی از ساحل: در این حالت آلاینده های فلزی توسط جریان های
رودخانه ای و فرسایش و هوا زدگی صخره های ساحلی، به محیط های دریایی وارد
می گردد.
آلودگی از اعماق: که شامل فلزات آزاد شده رسوبات اعماق دریا
بوسیله فرآیندهای شیمیایی، فعالیت های آتش فشانی بستر، تشکیل کوه ها، حرکت
تکتونیکی، نشت نفت از بستر و فراجوشی می شود. قسمتی از منابع طبیعی کادمیوم
از طریق فرآیند فراجوشی آبهای اقیانوسی غنی از کادمیوم تامین می گردد.
آلودگی
از نواحی نزدیک ساحل: این آلاینده ها شامل ذرات و غبارهای انتقال یافته
توسط جریان هوا، مواد تولیدی حاصل از فرسایش یخ های قطبی و انتقال آن ها
توسط یخ های شناور و گازهای فلزی حاصل از پوسته زمین می باشند (دبیری،
1379).
از جمله فعالیت های صنعتی آلوده کننده، سوزاندن زغال سنگ و به
خصوص زباله های پلاستیکی می باشد که مقادیر قابل توجهی کادمیوم، وارد
اتمسفر می کند. این آلاینده ها که به صورت ذرات معلق در هوا وجود دارند
توسط جریانات هوایی به نواحی دیگری از کره زمین انتقال یافته و به صورت
ریزش های جو بر سطح آب فرود می آیند (رضوی، 1378؛Meador et al., 2005).
فاضلاب های شهری، صنعتی و فعالیت های وابسته، منابع عمده وارد کننده فلزات
سنگین به محیط های دریایی می باشند. بخش عمده ای از فاضلاب های شهری را
پساب های خانگی تشکیل می دهند که آلاینده های فلزی آن از طریق فعالیت های
متابولیکی و فرسایش لوله های آب و فاضلاب (مس، سرب، روی، کادمیوم) و همچنین
شوینده های حاوی ترکیبات فلزی (روی، بور، آرسنیک، آهن، منگنز، کروم، نیکل،
کبالت) ایجاد می گردد (زون و گلیانتس، 1382؛ Agah et al., 2009).
جدول
1-1: فهرستی از صنایع به همراه فلزات سنگین احتمالی در پساب ( کلارک، 1385؛
اسماعیلی ساری، 1381؛ جلالی و آقازاده مشگی، 1385؛Storelli et al., 2010:
Heath, 1987)
نام فلز
صنعت As Ba B Cd Cr Co Cu Fe Pb Mn Hg Ni Se Ag Zn
صنایع متالوژی × × × × × × × × × × × × × ×
ذوب فلزات غیر آهنی × × × × × × × ×
معادن فلزات × × × × × × × × ×
صنایع کابل × × ×
آبکاری فلزات × × × × × × × × × × ×
آلیاژ سازی × × × × × × × × ×
ریخته گری × × × × × ×
صنایع شیشه سازی × × × × × × × ×
صنایع چینی × × × × × × × × × × ×
صنایع سرامیک × × × × × × × ×
صنایع پلاستیک × ×
تولید حشره کش ها × × ×
صنایع شیمیایی ( آلی) × × ×
صنایع شیمیایی ( معدنی) × × × × × × × ×
تولید علف کش ها × ×
تولید کودهای شیمیایی × × × × × ×
ساخت دترجنت ها × × × ×
تولید ضد عفونی کننده ها × × ×
تولیدی قارچ کش ها × ×
پالایشگاه نفت × × × × × ×
ساخت رنگ × × × × × × × × ×
تولیدی محافظت کننده چوب × × × × ×
تولیدی محافظت کننده پوست × ×
فرمولاسیون رنگ × × × × × × × ×
گستردگی،
عمق زیاد و دور ازدسترس بودن دریاها و اقیانوس ها موجب شده است که این
مناطق جهت دفن، پراکندن و خنثی کردن ضایعات و زباله های شهری و صنعتی حاصل
از جوامع انسانی مورد استفاده قرار گیرد.
اما به مرور زمان تجمع فلزات
سنگین دربافت جانوران آبزی و نهایتاً انسان موجب شده که در فعالیت ها و روش
های دفع ضایعات تغییراتی حاصل گردد. این تغییرات به طور خلاصه شامل توقف و
جلوگیری از دفن بعضی از ضایعات خطرناک در دریاها، اجرای فعالیت های کنترلی
و حفاظتی بر نحوه تخلیه و بر طرف کردن یا کاهش مواد مضر موجود در ضایعات،
پس از تخلیه در محیط های دریایی می باشد(Capuzza, 2000).
1-3-1- آلودگی خلیج فارس
خلیج
فارس یکی از مناطق دریایی است که به دلیل حساسیت های سیاسی و اقتصادی از
دیرباز در معرض بهره برداری شدید این منطقه گردیده است. آلودگی های حاصل از
فعالیت های انسانی کشورهای مجاور به طور مستقیم وارد خلیج می گردد و
شدیداً محیط زیست دریایی را تحت تاثیر خود قرار می دهد. منبع عظیم آلوده
کننده ی دیگر اکوسیستم در خلیج فارس نفت می باشد. حدود بیش از 30% تولید
نفت جهان و بیش از 60% حمل و نقل نفت دنیا از طریق خلیج فارس صورت می
گیرد(Reynolds, 1993).
اکتشاف، استخراج و پالایش و حمل و نقل نفت در
خلیج باعث آلودگی شدید آن گردیده است. به این موارد باید آلودگی های نفتی
ناشی از صدمات جنگ و سوانح بوجود آمده را نیز اضافه کرد. نفت رها شده روی
سطح آب علاوه بر تاثیر مستقیم بر اکوسیستم ساحلی باعث وارد آمدن آسیب هایی
به مناطق عمیق تر نیز می گردد.
در اثر آلودگی های نفتی در خلیج فارس
سواحل کشورهای عربی نظیر کویت و عربستان بیشتر از سواحل ایرانی آسیب دیده
اند. از میان سواحل ایرانی بوشهر و قشم بیشترین میزان آلودگی نفتی را
دریافت داشته اند(حائری اردکانی،1376). ذرات نفت شناور نیز نهایتاً وارد
رسوبات کف دریا می گردند و در آنجا نهشته می شوند. علاوه بر تاثیرات مستقیم
نفت بر اکوسیستم منطقه، حریق چاه های نفتی کویت در جنگ خلیج فارس و آلودگی
های ناشی از مصرف سوختهای فسیلی در ناحیه منبع عمده دیگری در آلودگی این
ناحیه می باشد.
ورود حجم بسیار زیاد مواد آلوده کننده به خلیج و ارتباط
محدود آن با دریاهای آزاد باعث گردیده است تا خلیج فارس به یکی از آلوده
ترین محیط های دریایی جهان تبدیل گردد،که این شرایط به همراه شرایط نامساعد
آب و هوایی زندگی آبزیان در این منطقه را به شدت تحت تاثیر خود قرار داده
است. مجموعه عوامل جغرافیایی و آب و هوایی باعث گردیده است که ریزشهای
اتمسفری عمده ترین منابع ورودی عناصر به خلیج فارس باشند. به دلیل سهولت
جابجایی ابرهای دود و ذرات گرد و غبار وسعت ناحیه تحت تاثیر این آلودگی نیز
بسیار بیشتر از آلودگی تحت تاثیر لکه های نفتی می باشد.
علاوه بر این
جدا از آلودگیهای مستقیم نفتی، وجود پالایشگاه ها، سکوهای نفتی و مراکز
نفتی متعدد در حاشیه خلیج فارس از عوامل بسیار مهم و از طرفی بسیار خطرناک
از نظر آلودگی محیط زیست در خلیج فارس می باشد. تمام این عوامل به نحوی
باعث ورود عناصر نادر به اتمسفر گردیده که نهایتاً منجر به ورود این عناصر
به آب دریا و بالا رفتن میزان تمرکز این عناصر در آب دریا می گردد.
افزایش
میزان تمرکز عناصر نادر در آب دریا بدون شک بر روی آبزیان در این محیط
تاثیر می گذارد. مرجان ها نیز به عنوان یکی از آبزیان خلیج فارس تحت تاثیر
این عناصر قرار گرفته و مقداری از این عناصر را جذب بافت زنده و اسکلتی خود
می نمایند(حائری اردکانی، 1376).
1-4- فلزات سنگین
طبق تعریف در
جدول تناوبی به آن تعداد از عناصر که وزن اتمی بالایی داشته و در درجه
حرارت اتاق خاصیت فلزی داشته و دارای وزن مخصوص بیشتر از 4 می باشند فلز
سنگین اطلاق می شود(امیدی، 1376). به عبارت دیگر فلزات سنگین به گروهی از
عناصر فلزی اطلاق می گردد که دارای جرم اتمی بالای 40 گرم و وزن مخصوص بیش
از g/cm35 هستند که تقریباً 5 برابر چگالی آب است و فلزات با وزن مخصوص
کمتر از آن بعنوان فلزات سبک طبقه بندی می شوند . به طور معمول فلزاتی که
در میزان برابر یا کمتر از یک درصد ( 10 میلی گرم در لیتر) در پوسته ی زمین
وجود دارند به عنوان فلزات کمیاب نامیده می شوند. مثل سرب، کادمیوم، مس،
روی، جیوه، نیکل و ... (جلالی و آقازاده مشگی، 1385؛ دبیری،1379؛ کلارک،
1385).
از آنجایی که تعاریف مختلفی برای این عناصر شده و در این طبقه
عناصر مختلفی قرار داده شده اند باید تنها از اصطلاح فلزات و یا شبهه فلزات
استفاده نمود(امیدی، 1376). از عناصر شناخته شده در محیط تعداد 84 فلز
وجود دارد و از این جهت آلودگی فلزات متنوع می باشند. تمام فلزات برای محیط
خطر آفرین نمی باشند و تنها تعداد معدودی از فلزات وجود دارند که جزء
آلوده کننده های محیطی به شمار می آیند(جلالی و آقازاده مشگی، 1385؛
دبیری،1379؛ کلارک، 1385).
این عناصر کمتر از یک درصد از وزن بدن
موجودات زنده را تشکیل می دهند. مقدار عناصر مزبور آنقدر ناچیز است که با
وجود اینکه در گذشته محققین قادر به اثبات وجود آن ها در بدن بوده اند، لکن
روش های تجزیه ای دقیقی برای تعیین کمی چنین عناصری وجود نداشته است.
بنابراین عناصر مزبور را به علت کمیابی در بدن، عناصر کمیاب نامیده اند
(امیدی، 1376).
اساسی ترین مسئله در ارتباط با فلزات سنگین عدم
متابولیزه شدن آنها در بدن می باشد. فلزات سنگین همچنین می توانند در برخی
موارد جایگزین دیگر املاح و مواد معدنی مورد نیاز در بدن گردند. در محیط
های آبی فلزات سنگین وارد شده از پساب های صنعتی، فاضلاب ها و جو ممکن است
به سرعت از ستون آب برداشته و به رسوبات ته منتقل شوند در نتیجه غلظت فلزات
در رسوبات اغلب چند قدر بالاتر از بخش هایی است که در محیط آب دریا
هستند(2008 Howaida & Ali,).
پایداری فلزات در محیط مشکلات ویژه ای
را ایجاد می کند. این عناصر مانند سرب و کادمیوم به عنوان آلوده کننده های
پایدار محسوب شده و از طریق فرآیندهای شیمیایی و یا زیستی در طبیعت قابل
تجزیه نیستند. البته ترکیبات فلزی قابل تغییر بوده ولی فلزات نامرغوب
همچنان باقی می مانند. پایداری فلزات اجازه می دهد که در فواصل قابل توجه
توسط آب و حتی هوا منتقل شوند و یکی از نتایج مهم پایداری آن ها وسعت زیستی
فلزات در زنجیره غذایی می باشد. فلزات ترکیبات طبیعی همه اکوسیستم های آبی
هستند که طی فرآیندهای هوازدگی خاک ها و صخره ها از سنگ ها و صخره ها آزاد
گردیده و توسط چرخه های بوم شناختی در محیط زیست انتشار می یابند. همچنین
در اثر فعالیت های انسانی مثل کشاورزی، استخراج معادن و فعالیت های صنعتی و
تخلیه فاضلاب های شهری سطوح فلزات سنگین در طبیعت افزایش می یابد و در
نتیجه باعث تغییر ساختار شیمیایی و شرایط زیست محیطی اکوسیستم های آبی می
گردد(Agah et al., 2008; Saei- Dehkordi et al., 2010 ).
امروزه پیشرفت
های فن آوری و توسعه صنعت و افزایش کارخانجات صنعتی منجر به افزایش روز
افزون پساب های صنعتی گردیده و این در حالی است که هیچگونه تمهیداتی در جهت
کنترل این آلاینده ها که دارای مقادیر مختلفی از ترکیبات فلزات سنگین سمی
است، در نظر گرفته نشده است. در نتیجه ی این عوامل غلظت فلزات در اکوسیستم
های آبی افزایش چشمگیری پیدا نموده که اگر به همین روند ادامه یابد مشکلات
عمده ای را در اکوسیستم های آبی به وجود خواهد آورد. شایان ذکر است که
مهمترین عناصر اکوسیستم های آبی که سهم بیشتری در آلودگی منابع آبی دارند
عناصر فلزی مس، روی، جیوه، کادمیوم و سرب می باشد که در این بین جیوه، سرب و
کادمیوم از اثرات مهلکی برخوردارند(Sures et al., 1995; Romeo et al.,
1999; Al- Saleh et al., 2002; Agah et al., 2008; Ganjavi et al., 2010;
Saei- Dehkordi et al., 2010).
1-4-1- راه های ورود فلزات
1-4-1-1- راه های ورود فلزات به دریا
به
دلیل ورود فلزات به آب های طبیعی ناشی از فرسایش سنگهای معدنی، گرد و
غبار حمل شده توسط باد، فعالیتهای آتشفشانی و آتش سوزی جنگل ها که عواملی
طبیعی می باشند، ارزیابی اثرات وارد شدن فلزات به محیط زیست درنتیجه عملکرد
انسان پیچیده است (کلارک، 1385).
1-4-1-2- ورود فلزات از طریق هوا
یکی
ازمهمترین طرق وارد شدن فلزات به دریا از راه هواست که مقدار زیادی از این
فلزات سالانه بطور طبیعی وارد دریا می شوند نظیر آلومینیم در گرد و غبار
حمل شده توسط باد، ناشی از سنگ ها و شیل ها و جیوه ناشی از فعالیت های
آتشفشانی و خارج شدن گاز از پوسته زمین. اما بعضی فلزات دیگر، بیشتر در
نتیجه فعالیتهای انسان وارد طبیعت می شوند تا در اثر ورود طبیعی فلزاتی که
به هوا وارد می شوند، ممکن است به صورت گاز(نظیر جیوه، سلنیم و ید) یا
آئروسل (بیشتر فلزات دیگر) باشند (کلارک، 1385). (جدول 1-2).
