نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
2 دانشجوی دکترای تخصصی مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.
3 دانشجوی دکترای تخصصی مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
4 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.
5 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Nowadays, the entrance of heavy metals in the aquatic environment is an important and also a global environmental concern due to the indiscriminate discharging of various industrial wastewaters, which cause accumulation of heavy metals in body of aquatic animals including fishes. The present study aimed to evaluate the amount of Chromium and Vanadium in muscle tissue of Chondrostoma regium and Cyprinion macrostomum fish in Kermanshah Gharasou River in 2013. For sampling eight different places were chosen along the river and according to places of discharging municipal and industrial wastewaters. A total of 10 samples were collected from each place and all samples were analyzed for determination of Chromium and Vanadium metals using atomic absorption spectrophotometer. Based on results, mean concentrations of Chromium and Vanadium in muscle tissue of investigating different species among all places were significantly different (P <0.05). The minimum amount of Chromium and Vanadium content was observed at the 3 and 8 sampling stations; while the maximum quantity was determined at the 6 and 8 stations. Results revealed that mean content of Vanadium at the 3, 4, 5 and 6 station was significantly lower (P <0.05) than the standard limit approved by WHO, however, at the other stations the Vanadium content was significantly higher (P <0.05) than the WHO limit. The estimated Chromium quantity of all stations was higher than the FDA and WHO standards (P <0.05). Comparing the results of the present study with findings of other researches and also existing standards (FDA and WHO) indicate high levels of Chromium and Vanadium residues in muscle tissue of fishes. High loads of Pollutants with different types of industrial and municipal wastewater in Kermanshah Gharasou River are the major cause of heavy metals residues. Therefore, it is crucial to apply practical approaches to reduce these pollutants in Gharasou River.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
امروزه ورود فلزات سنگین به محیط‌های آبی در اثر تخلیه بی‌رویه پساب فاضلابهای کشاورزی، شهری و صنعتی به یک مشکل جهانی تبدیل شده است (Khan et al., 2005). علاوه بر آن، به دلیل اثرات سمی و پتانسیل بالای تجمع زیستی فلزات سنگین در آبزیان، بررسی و پایش این آلاینده بیش از پیش مورد توجه میباشد (Doyle et al., 2003; Dural et al., 2006 ). از میان جاندارن آبزی، ماهی ها به علت قرار گرفتن در سطح بالایی از زنجیره غذایی و مصرف خوراکی آنها از اهمیت ویژه‌ای برای پایش آلودگی‌های محیطی برخوردار است (Agusa et al., 2005; Alhas et al., 2009). بر این اساس فلزات سنگین نه‌تنها تهدیدی برای ماهیها به شمار می‌روند، بلکه برای مصرف‌کنندگان غذاهای دریایی آلوده به این فلزات، خطر بزرگی محسوب شده بطوریکه بعضی از فلزات سنگین و خطرناک به مقدار زیادی از طریق غذا (از جمله مصرف آبزیان مانند ماهی) می‌تواند جذب بدن انسان شود (Cogun et al., 2006).
از عوارض مهم کروم بر روی سلامتی انسان، سرطان‌زایی، جهش‌زایی، ناقص‌الخلقه‌زایی، درد اپی‌گاستر، تهوع، استفراغ، اسهال شدید و تولید تومورهای ریوی میباشد. از عوارض مهم وانادیوم میتوان به بیماری‌های قلبی- عروقی، تورم معده و روده، آسیب به سیستم عصبی، خونریزی کبد و کلیه، تب و لرز شدید، فلجی، ضعف، سردرد، سرگیجه و تغییر رفتار اشاره نمود (Erdogrul et al., 2006). سایر فلزات سنگین نیز از جمله آرسنیک، سرب، جیوه، نیکل، وانادیوم و غیره نیز، عوارض خطرناکی برای سلامتی انسان دارند. در ایران مطالعات متعددی در زمینه تجمع فلزات سنگین در بدن آبزیان و به خصوص ماهیان خلیج فارس و دریای خزر انجام شده است (ShahabMoghadam et al., 2009; Agah et al., 2007; Elsagh et al., 2001). اما در مورد آب‌های داخلی تحقیقات محدودی صورت گرفته است. مشروفه و همکاران (1391) میانگین غلظت فلز وانادیوم در ماهیان اوزون برون را کمتر از حد استاندارد سازمان بهداشت جهانی و سازمان کشاورزی، ماهیگیری و غذایی انگلستان برآورد نمود (Mashroofeh et al., 2012). مطالعه بندانی و همکاران (1389) غلظت فلز کروم را در بافت عضله و کبد ماهیان کپور سواحل استان گلستان کمتر از حد استاندارد اعلام نموده است (Bandani et al., 2011). مطالعه عریان و همکاران (1388) غلظت فلز وانادیوم را در بافت عضله ماهی حلوا سفید بیشتر از حد مجاز استاندارد برای مصارف انسانی اعلام نمود (Oryan et al., 2010).
رودخانه قره‌سو با جهت شمال غربی به جنوب شرقی جریان پیدا می‌کند که سرچشمه اصلی این رودخانه سراب روانسر (واقع در 50 کیلومتری شمال غرب کرمانشاه) بوده که با پیوستن به رودخانه گامسیاب، روخانه سیمره را تشکیل داده که به رود کرخه می‌پیوندد. این رودخانه بزرگ با شیب ملایمی از میان شهر کرمانشاه عبور می‌نماید که دریافت کننده فاضلابهای تصفیه شده و تصفیه نشده کرمانشاه، شهرک صنعتی جاده کرمانشاه به سنندج، پالایشگاه نفت کرمانشاه، شهرک صنعتی فرامان و نیز منابع آلاینده غیرنقطه‌ای از رواناب شهر کرمانشاه میباشد، که این موضوع می‌تواند باعث ورود آلایندههای مختلف از جمله فلزات سنگین به این رودخانه شود (Bandani et al., 2011).
حدود 15 گونه ماهی مختلف در رودخانه قره سو شناسایی شده است. دو گونه لوتک (Cyprinion macrostomum) و نازک (Chondrostoma regium) که بومی اکثر رودخانه‌های ایران و ترکیه نیز می‌باشند در رودخانه خانه قره سو فراوان‌تر از سایر گونه می‌باشند (Kermanshah fisheries organization, 2009). با در نظر گرفتن مطالب فوق، در این مطالعه میزان دو فلز سنگین کروم و وانادیوم در دو گونه ماهی لوتک و نازک، و میزان آلودگی انتقال یافته از رودخانه قره‌سو به آبزیان مورد سنجش قرار گرفته و سعی بر شناسایی منشأ احتمالی آلودگی شده است.
مواد و روش‌ها
نمونه‌برداری
در رودخانه قره سوی کرمانشاه (به عنوان محل برداشت نمونههای ماهی 8 ایستگاه مشخص شد. ملاک انتخاب ایستگاهها، محل تخلیه فاضلاب خام و تصفیه شده شهر کرمانشاه، محل تخلیه فاضلاب صنعتی شهرک صنعتی کرمانشاه و تخلیه فاضلاب تصفیه شده پالایشگاه نفت و روان آب‌های آلوده سطحی شهر کرمانشاه به رودخانه بود (شکل 1). برای تعیین محل دقیق نمونه‌برداری از لحاظ انتخاب دقیق فاصله‌ها از دستگاه GPS (Etrex-vista HC, GARMIN) استفاده شد. بر اساس مطالعات کتابخانه‌ای و طبق اظهارات اداره شیلات استان کرمانشاه 2 گونه نازک و لوتک، ماهیهای بومی منطقه میباشد که برای بررسی در این مطالعه انتخاب گردید. با توجه به اینکه گونه نازک در آلودگی‌های شدید نمی‌تواند بقای زیادی داشته باشد از این رو این گونه در ایستگاه 8 یافت نشد و به جای آن گونه لوتک برای ایستگاه انتخاب شد. در هر یک از ایستگاههای تعیین شده از گونه ماهی انتخاب شده، 10 قطعه صید شد و با قرار دادن در ظرف مخصوص و حاوی یخ به آزمایشگاه منتقل گردید.
شکل1- شمایی از ایستگاههای نمونه‌برداری و محل استقرار شهرک صنعتی، پالایشگاه نفت و تصفیه خانه فاضلاب شهری در امتداد رودخانه قره سو
آماده‌سازی نمونهها
برای هضم نمونهها، ابتدا 5 گرم از بافت عضله هر نمونه برداشت شد و مخلوط گردید. نمونه مخلوط حاصله به بوته چینی داخل کوره (Nabertherm, L3/U/S27) انتقال یافته و در دمای 450 درجه سلسیوس به مدت 1 ساعت به خاکستر تبدیل شد. خاکستر حاصله به مدت 12ساعت در دمای اتاق نگه‌داری گردید. 3 گرم از خاکستر بعد از عبور از الک 50 مش به صورت پودری یکنواخت درآمد. خاکستر الک شده، در حلالی حاوی 25 میلی‌لیتر اسید نیتریک (65 % حجمی) و 8 میلی‌لیتر اسید پرکلرین (60 درصد حجمی)، حل گردید. سپس محلول حاصل حاوی نمونهها در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت 1 ساعت در آون نگه‌داری شد. در نهایت پس از نگه‌داری محلول حاصل حاوی نمونهها در ظروف پیرکس به مدت 24 ساعت، نمونهها با کاغذ صافی واتمن شماره 42 صاف گرد شدید و داخل فلاسک درپوش‌دار نگه‌داری گردید (Schmitt et al., 2006; Ghanemi et al., 2011).
آنالیز نمونهها
پس از هضم نمونهها، غلظت فلزات سنگین کروم و وانادیوم بر حسب قسمت در میلیون (ppm) به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتری جذب اتمی مدل (SHIMADZUAA-6300, Japan) اندازهگیری شدند. سپس غلظت نمونههای بدست آمده طبق فرمول زیر بر حسب میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک ماهی تبدیل گردید (Berman et al., 1990).
|
CA: غلظت واقعی فلزات سنگین (µg/g or mg/kg dry weight) |
|
Cr: غلظت قرائت شده توسط دستگاه جذب اتمی (gµ) |
|
Vf: حجم نهایی نمونه (ml) |
|
M: وزن خشک انتخاب شده (gr) |
جهت اطمینان از دقت آزمایش، هر نمونه سه مرتبه آزمایش و میانگین آن ثبت شد و برای اطمینان از صحت آزمایش درصد بازیافت ارزیابی شد. برای این منظور با اضافه نمودن 5، 10 و 15 میکروگرم در لیتر استاندارد کروم و 10، 20 و 30 میکروگرم در لیتر استاندارد وانادیوم به 10 نمونه از نمونه‌هایی که میزان کروم و وانادیوم آن مشخص بود، درصد بازیافت سنجیده شد. درصد بازیافت کروم 52/98 درصد و بازیافت وانادیوم 61/96 درصد حاصل شد. حد تشخیص دستگاه (LOD) در اندازهگیری کروم و انادیوم توسط رابطه زیر محاسبه شد (Givianrad et al., 2011):
در این رابطه δb انحراف معیار شش اندازهگیری متوالی از نمونه شاهد و m شیب خط رگرسیون میباشد. مطابق این رابطه، LOD برای کروم و وانادیوم به ترتیب mg/kg 15/0 و mg/kg 01/0 حاصل شد.
تجزیه و تحلیل آماری
جهت تجزیه و تحلیل آماری دادهها از نرم افزار آماری SPSS نسخه 16 استفاده گردید. برای این منظور جهت مقایسه میانگین غلظت هر یک از فلزات سنگین مورد بررسی، در هر ایستگاه با میزان استاندارد سازمان غذا و دارو آمریکا (FDA) و سازمان بهداشت جهانی (WHO) از آزمون T تک نمونه‌ای (One Sample-T-test) و برای مقایسه میانگین تجمع فلزات سنگین مورد مطالعه بین ایستگاههای مختلف، از آزمون آماری آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) استفاده گردید. تمامی آزمون‌های در سطح معنی‌داری (05/0= α) به کار گرفته شد.
یافته‌ها
میانگین کروم و وانادیوم بافت عضله گونههای مورد بررسی در بین ایستگاههای مختلف تفاوت معنی‌داری (05/0p<) دارد (جدول 1). کمترین و بیشترین میزان وانادیوم بافت عضله ماهی به ترتیب مربوط به ایستگاه 6 و 8 میباشد و در مورد کروم به ترتیب مربوط به ایستگاه 3 و 8 میباشد. استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) برای فلز کروم به ترتیب (mg/kg dry weight) 2/0 و 1 میباشد و استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سازمان بهداشت ایتالیا برای فلز وانادیوم به ترتیب (mg/kg dry weight) 5/0 و 7/0 است (Goyer et al., 1997; Mandany et al., 1996; FDA, 2001 Wyse et al., 2003;). طبق نتایج آزمون آماری One Sample-T-test، میانگین وانادیوم بافت عضله گونههای مورد بررسی در ایستگاههای 3 تا 6 از میزان استاندارد WHO با اختلاف معنی‌داری کمتر است (05/0 p<) و در بقیه ایستگاهها با اختلاف معنی‌داری بالاتر از استاندارد WHO میباشد. میانگین کروم در تمامی ایستگاه ها با اختلاف معنی‌داری (05/0 p<) بالاتر از استاندارد WHO و FDA است (جدول 2).
جدول شماره 1- میانگین و دامنه تغییرات (میلی‌گرم در کیلوگرم ماده خشک) فلزات سنگین کروم و وانادیوم در بافت عضله گونههای ماهی مورد بررسی در رودخانه قره سو کرمانشاه در سال 1392
|
ایستگاه |
کروم |
|
وانادیوم |
||
|
انحراف معیار±میانگین |
دامنه تغییرات |
|
میانگین |
دامنه تغییرات |
|
|
1 |
125/0± 166/5 |
291/5- 041/5 |
|
057/0± 933/0 |
99/0- 876/0 |
|
2 |
0/0± 66/5 |
- |
|
0/0± 33/1 |
- |
|
3 |
098/0± 886/1 |
984/1- 788/1 |
|
01/0± 02/0 |
03/0- 01/0 |
|
4 |
098/0± 443/2 |
541/2- 345/2 |
|
0/0± 03/0 |
- |
|
5 |
098/0± 386/2 |
484/2- 288/2 |
|
017/0± 03/0 |
047/0- 013/0 |
|
6 |
046/0± 133/2 |
179/2- 087/2 |
|
017/0± 01/0 |
027/0- 0 |
|
7 |
094/0± 025/2 |
118/2- 931/1 |
|
0/0± 75/0 |
- |
|
8 |
125/0± 866/11 |
991/11- 741/11 |
|
125/0± 883/4 |
008/5- 758 /4 |
بحث و نتیجه‌گیری
نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد میانگین ارقام فلز سنگین وانادیوم در بافت عضله ماهیان در ایستگاههای 6-3 کمتر از حداکثر مجاز استاندارد سازمان جهانی بهداشت (WHO) بوده و در بقیه ایستگاهها بیشتر از حد مجاز استاندارد بدست آمد (05/0 p<). به‌علاوه، میانگین غلظت فلز کروم در ماهیان در تمامی ایستگاهها از حد مجاز استانداردهای جهانی (FDA و WHO) بیشتر بود.
بر اساس نتایج، میانگین غلظت فلزات در بافت عضله ماهیهای مورد بررسی در ایستگاه اول تا هشتم دارای نوسان بوده، بطوریکه برای فلزات کروم و وانادیوم بعد از ایستگاه هشتم، بالاترین میانگین غلظت این فلزات مربوط به ایستگاههای اول و دوم میباشد. که علت احتمالی آلوده بودن این ایستگاهها، تخلیه پساب فاضلاب تصفیه نشده کارگاههای صنعتی جنوب شهر واقع در دیزل آباد و پساب پالایشگاه نفت به رودخانه میباشد. علاوه بر آن، در مورد ایستگاههای اول و دوم، زهکشی تمامی آلایندههای کارگاهی در شهر روانسر و کامیاران مطرح است. همچنین شستشوی داخلی تانکرهای نفتکش و ریختن روغن‌های سوخته بر روی سرشاخه رودخانه قره سو در مجاورت شهر کامیاران می‌تواند از علل احتمالی میزان فلزات سنگین در ایستگاه اول باشد. از ایستگاه چهارم تا ایستگاه هفتم تجمع غلظت فلز کروم در بافت عضله ماهیان سیر نزولی داشته است و کمترین میانگین غلظت فلز کروم در بافت ماهیچه ماهیان مربوط به ایستگاه هفتم میباشد. برای فلز وانادیوم از ایستگاه چهارم تا ایستگاه ششم تجمع غلظت این فلز سیر نزولی داشته است که دلیل احتمالی آن، فاصله گرفتن ایستگاهها از نقطه تخلیه پالایشگاه نفت کرمانشاه و بالا رفتن قدرت خود پالایی رودخانه در طول مسیر و نیز الحاق رودخانه آبشوران که دارای با آلودگی خیلی کم صنعتی است، میباشد (Madany et al., 1996).
بر اساس نتایج تجمع فلز وانادیوم در بافت عضله ماهیها در ایستگاه هفتم به یکباره افزایش یافته است. دلیل احتمالی افزایش این فلز را میتوان به زمین‌های کشاورزی اطراف ایستگاه هفتم و تخلیه زه آب کشاورزی اطراف این ایستگاه و همچنین ورود فاضلاب دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی کرمانشاه نسبت داد. بالاترین میزان کروم و وانادیوم در ماهی مربوط به ماهیهای برداشت شده از ایستگاه هشتم میباشد که میانگین غلظت این فلزات به ترتیب 125/0± 866/11 و 125/0± 883/4 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک ماهی بدست آمد. یکی از دلایل بالا بودن میانگین غلظت فلزات در این ایستگاه، وجود تصفیه خانه فاضلاب شهری قبل از این ایستگاه و انتقال بخشی از فاضلاب بصورت تصفیه نشده به رودخانه میباشد. آلودگی فاضلاب شهری به فلزات سنگین به دلیل ورود فاضلاب کارگاههای کوچک صنعتی (تراشکاری، جوشکاری) و تعمیرگاهها (تعمیر مکانیکی ماشین، تعویض روغنی‌ها، صاف‌کاری و رنگ‌کاری) به آن میباشد. همچنین انتقال به فاضلاب شهری کرمانشاه باعث افزایش غلظت فلزات سنگین در فاضلاب شهری شده است. دلیل احتمالی دوم بالا بودن غلظت فلز سنگین کروم در ایستگاه هشتم، وجود روستاها و زمین‌های کشاورزی زیاد اطراف این ایستگاه و به احتمال قوی انتقال فاضلابهای خانگی و تخلیه رواناب‌های شهری و کشاورزی حاوی فلزات سنگین به رودخانه میباشد.
مقایسه یافته‌های این تحقیق با تحقیقات سایر کشورهای جهان نشان داد نتایج این مطالعه با برخی مطالعات دیگران هم‌خوانی داشته و برخی دیگر تفاوت‌هایی ندارد. در تحقیق عریان و همکاران مقادیر فلز وانادیوم در بافت ماهیان منطقه شمالی خلیج فارس به میزان ppm 2/0±38/1 اندازهگیری شد (Oryan et al., 2010). نتایج تحقیق پورنگ و همکاران در تعیین مقادیر تجمع فلزات سنگین در3 گونه ازماهیان منطقه شمالی خلیج فارس، نشان داد میانگین فلز وانادیوم در بافت ماهیچه ماهیان ppm1/0±17/1 حاصل شد (Pourrang et al., 2005). مطالعه‌ای که در سواحل کویت بر روی تجمع فلزات سنگین در ماهی حلوا (Soleo) انجام شد. نتایج نشان داد مقادیر تجمع فلز وانادیوم در سولیا بلیکری ppm 7/0± 6/4 بدست آمد (Bu-Olayan et al., 2002). در مطالعه حاضر میزان وانادیوم به جز ایستگاههای 3 تا 6 در بقیه ایستگاههای مورد بررسی بالاتر از حد مجاز استاندارد جهانی بدست آمد که با سه تحقیق بالا هم‌خوانی دارد. طی مطالعه تاتینا و همکاران بر روی تاثیر آلودگی نفتی بر روی ماهی یلی خلیج فارس نشان داد، مقادیر تجمع فلز وانادیوم 02/0±15/0 قسمت در میلیون اندازهگیری شد (Tatina et al., 2009). در مطالعه حاضر میزان وانادیوم در ایستگاههای 3 تا 6 کمتر از حد مجاز استاندارد جهانی بدست آمد که با تحقیق بالا هم‌خوانی دارد (05/0p<). ابدل- بکی و همکاران عنوان نمودند که غلظت عنصر کروم مورد ارزیابی در بافتهای بدن ماهی تیلاپیا کمتر از حد مجاز اعلام شده برای حفظ سلامت و بهداشت انسان بوده است (Abdel-Baki et al., 2011). طی تحقیق انجام شده که وابیزی در مورد ارزیابی غلظت فلزات سنگین در بافتهای بدن گونه اجیریا رادیات در نیجریه، نتایج نشان داد که غلظت فلز کروم مورد ارزیابی در بافت بدن گونه مورد مطالعه کمتر از حد استاندارد سازمان‌های بهداشت جهانی و خوار و بار و کشاورزی ملل متحد بوده است (Nwabbueze et al., 2011). مطالعه شهریاری (1382) میانگین غلظت فلز کروم در ماهیان شوریده و سرخو را کمتر از حد استاندارد سازمان بهداشت جهانی برآورد نمود ولی 3 درصد از نمونههای مورد مطالعه از حداکثر مجاز سازمان بهداشت جهانی بیشتر بود (Shahryary, 2005). در مطالعه حاضر میزان کروم در ایستگاههای مورد بررسی بالاتر از حد مجاز استاندارد جهانی بدست آمد که با سه تحقیق بالا هم‌خوانی ندارد (05/0p<). نتایج مطالعه اوزتورک بر روی ماهیان دریاچه avsar در ترکیه نشان داد میانگین غلظت کروم در بافت عضله ماهی 73/0± 18/1 قسمت در میلیون بدست (Öztürk et al., 2009).
با مقایسه نتایج این مطالعه با مطالعات دیگران و همچنین با استانداردهای معتبر موجود در این زمینه، میزان کروم و وانادیوم بافت عضله دو گونه ماهی مورد بررسی (لوتک و نازک) نشان‌دهنده آلودگی بیش از حد رودخانه قره سو کرمانشاه به انواع فاضلابهای مختلف صنعتی میباشد و باید تمهیدات لازم در جهت کاهش این آلودگی صورت گیرد. پایش و بررسی بیشتر محیط رودخانه (آب و رسوبات) از نظر میزان فلزات سنگین، نظارت بیشتر سازمان حفاظت محیط زیست برای کنترل دقیق تر کیفیت فاضلابهای تخلیه شده به رودخانه از قبیل فاضلاب شهری، شهرک صنعتی و پالایشگاه نفت و همچنین ایجاد تمهیداتی در جهت کاهش تخلیه فاضلاب کارگاههای کوچک تولیدی و صنعتی به فاضلاب شهری و غیره می‌تواند از اقدامات مؤثر در زمینه حفاظت آب رودخانه باشد.
)