بررسی غلظت فلزات سنگین در رسوبات سطحی سواحل دریای خزر در ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه زنجان،

2 استاد دانشکده علوم زمین، دانشگاه ویندزور،کانادا

چکیده

در این مقاله، به بررسی غلظت فلزات سنگین نظیر آلومینیم، کادمیوم، مس، سرب، نیکل و روی ناشی از فعالیتهای صنعتی و اقتصادی در رسوبات ساحلی در طول سواحل ایرانی دریای خزر پرداخته شده است. بدین منظور تعداد چهارده ایستگاه نمونه‌برداری با فواصل تقریبی 45 تا 55 کیلومتر از یکدیگر در طول سواحل انتخاب و نمونه‌برداری از رسوبات ساحلی در تابستان سال 1384 صورت گرفته است. نمونه‌ها پس از انتقال به آزمایشگاه خشک و دانه‌بندی گردیده و از هر نمونه دانه‌هایی با ابعاد 0/355، 0/212و 0/075 میلی‌متر به اضافه یک نمونه کلی از هر ایستگاه (جمعاً 56 نمونه) جهت بررسی میزان فلزات سنگین در آنان انتخاب گردیدند. آماده‌سازی نمونه‌ها با استفاده از روش استخراج با اسید استیک سرد و تجزیه و تحلیل آنها توسط دستگاه آی سی پی انجام گردید. غلظت فلزات سنگین در رسوبات ساحلی ایستگاههای نمونه‌برداری یکنواخت نبود و اختلافات زیادی در میانگین غلظت آنها در ایستگاههای مختلف نمونه‌برداری مشاهده شد. رسم نمودار باکس و ویسکر نیز وجود اختلاف در غلظت آلودگی را در سطح ایستگاههای مختلف نمونه‌برداری نشان می‌دهد. به کارگیری راه‌حلهای آماری تحلیل ممیزی نشان می‌دهد که هر شش فلز سنگین مورد مطالعه دارای غلظتهای آماری بالا و منحصر به فردی در محل ایستگاههای مختلف نمونه‌برداری در طول ساحل می‌باشند. وجود غلظتهای بالای فلزات سنگین در رسوبات ساحلی دریای خزر ناشی از تخلیه میزان قابل توجهی از آلاینده‌های انسانی در محل و یا در نزدیکی ایستگاههای نمونه‌برداری به دریا می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Survey of Heavy Metal Concentrations in the Surface Sediments along the Iranian Coast of the Caspian Sea

نویسندگان [English]

  • Abdolhossein Parizanganeh 1
  • V. Chris Lakhan 2
1 Assistant Prof. of Geography, Faculty of Humanities, Zanjan University,
2 Professor, Faculty of Earth Sciences, Windsor University, Canada
چکیده [English]

Metals discharged into coastal areas of marine environments are likely to be scavenged by particles and removed to the sediments. The sediments, therefore, become large repositories of toxic heavy metals. This research examined the concentrations of heavy metals (Al, Cd, Cu, Pb, Ni, Zn) in the nearshore sediments in the alongshore direction of the Iranian coast of the Caspian Sea. Fourteen samples were collected and granulometric compositions were determined. The consideration of three grain size fractions (0.355 mm, 0.212 mm and 0.075 mm), plus fourteen bulk samples required analyzing 56 samples for the presence of heavy metals. Laboratory analysis of the samples was accomplished using the Cold Acetic Protocol, followed by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy. Preparation of the samples involved the utilization of the Cold Acetic Acid Extraction Protocol established by the Great Lakes Institute for Environmental Research (GLIER), Canada. The results provided evidence of large differences in total metal concentrations in the sediment samples from the fourteen sites. Box and Whisker plots demonstrated that metal concentrations were not homogeneously distributed, and that there were large spatial variations in the median concentrations of heavy metals at each sample site. The statistical technique of discriminant analysis revealed that the six heavy metals had distinct and statistically significant concentrations at various locations along the coast. Concentrations reflected metal loadings from anthropogenic sources located at and in the vicinity of the sampling sites. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • discriminant Analysis
  • sediments
  • Toxic Heavy Metals
  • Marine environment
  • Caspian Sea
  • Iran

 1- خراسانی، ن.، شایگان، ج و کریمی، ن. (1384). بررسی غلظت فلزات سنگین در رسوبات سطحی سواحل بندرعباس.م. منابع طبیعی ایران، 58 (4)، 861- 869.

2- Zabetoglou, K., Voutsa, D., and Samara, C. (2002). “Toxicity and heavy metal contamination of surficial sediments from the Bayof Thessaloniki(Northwestern Aegean Sea) Greece.” J. Chemosphere, 49, 17-26.

3- Lakhan, V.C., Cabana, K., and LaValle, P.D. (2002). “Heavy metal concentrations in surficial sediments from accreting and eroding areas along the coast of Guyana.” J. Environmental Geology, 42, 73-80.

4-Che, Y., He, Q., and Lin, W-Q. (2003). “The distributions of particulate heavy metals and its indication to the transfer of sediments in the Changjiang estuary and HangzhouBay.” J. Marine Pollution Bulletin, 46, 123-131.

5-Chen, Z., Saito, Y., Kanai, Y., Wei, T., Li, L., Yao, H., and Wang, Z. (2004). “Low concentration of heavy metals in the Yangtze estuarine sediments, China: A diluting setting.” J. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 60 (1), 91-100.

6-Santos, I.R., Silva-Fiho, E.V., Schaefer, C.E.G.R., Albuquerque-Filho, M.R., and Campos, L.S. (2005). “Heavy metal contamination in coastal sediments and soils near the Brazilian Antarctic Station, King George Island.” J. Marine Pollution Bulletin, 50 (2), 185-194.

7-Anan, Y., Kunito, T., Ikemoto, T., Kubota, R., Watanabe, I., Tanabe, S., Miyazaki, N., and Petrov, E.A. (2002). “Elevated concentrations of trace elements in Caspian seals (Phoca caspica) found stranded during the mass mortality events in 2000.” J. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 42, 354-362.

8-Kajiwara, N., Ueno, D., Monirith, I., Tanabe, S., Pourkazemi, M., and Aubrey, D.G. (2003). “Contamination by organochlorine compounds in sturgeons from Caspian Seaduring 2001 and 2002.” J. Marine Pollution Bulletin, 46, 741-747.

9-Agusa, T., Cainito, T., Tanabe, S., Pourkazemi, M., and Aubrey, D.G. (2004). “Concentrations of trace elements in muscle of sturgeons in the Caspian Sea.” J. Marine Pollution Bulletin, 49, 789-800.

10-De Mora, S., Sheikholeslami, M.R., Wyse, E., Azemard, S., and Cassi, R. (2004a). “An assessment of metal contamination in coastal sediments of the Caspian Sea.” J. Marine Pollution Bulletin, 48, 61-77.

11-De Mora, S., Villeneuve, J-P., Sheikholeslami, M.R., Cattini, C., and Tolosa, I.(2004b). “Organochlorinated compounds in Caspian Seasediment.” J. Marine Pollution Bulletin, 48, 30-43.

12-Tolosa, I., De Mora, S., Sheikholeslami, M.R., Villeneuve, J..P., Bartocci, J., and Cattini, C. (2004). “Aliphatic and aromatic hydrocarbons in coastal Caspian Seasediments.” J. Marine Pollution Bulletin, 46, 44-60.

13-Motavalli, J. (1999). “Black gold - Caspian Seaoil development.” The Environmental Magazine, X (6), (May, 2006).

14-Neville, R.(2006). “Environmental protection in theCaspian Sea: Policy constraints and prescriptions.” International Institute for Caspian Studies,(May 4, 2006).

15-Caspian Environment Programm. (2005). “Caspian Sea, Environmental Issues (Iran).”(May 5, 2006).

16-Energy Information Administration (2003). “Caspian Searegion: Environmental issues.”(May 5, 2006).

17-StatSoft, Inc. (1997). Statistica for windows (Computer program manual), StatSoft, Inc.,Tulsa,OK.

18-GLIER (1996). Great Lakes Institute for Environmental Research laboratory manual”, RevisedMarch 22, 1996, Section 4.10,University ofWindsor,Windsor, ON.,Canada.

19-Huang, K-M., and Lin, S. (2003). “Consequences and implication of heavy metal spatial variation in sediments of the KeelungRiverdrainage basin, Taiwan.” J. Chemosphere, 53, 1113-1121.

20-Lakhan, V.C., Cabana, K., and LaValle, P.D. (2003). “Relationship between grain size and heavy metals in sediments from beaches along the coast of Guyana.” J. of Coastal Research, 19 (3), 600-608.

21-Gorenc, S., Kostaschuk, R., and Chen, Z. (2004). “Spatial variations in heavy metals on tidal flats in the Yangtze Estuary, China.” J. Environmental Geology, 45 (8), 1101-1108.

22-Maurer, D., Robertson, G., and Gelinger, T. (1994). “Trace metals in the Newport Submarine Canyon, California and the adjacent shelf.” J. Water Environment Research, 66 (2), 110-118.

23- De Gregori, I., Pinochet, H., Arancibia, M., and Vidal, A. (1996). “Grain-size effect of trace metals distribution in sediments from two coastal areas of Chile” Bull. Environ. Contam. Toxic Pollut., 57, 163-170.

24- Zhang, W., Yu, L., Hutchinson, S.M., Xu, S., Chen, Z., and Gao, X. (2001). “China’s Yangtze Estuary: 1. Geomorphic influence on heavy metal accumulation in intertidal sediments.” J. Geomorphology, 41 (2-3), 195-205.

25-Avila-Perez, P., Garcia-Aragon, J.A., Diaz-Delgado, C., Tejeda-Vega, S., and Reyes-Gutierrez, R. (2002). “Heavy metal distribution in bottom sediments of a Mexican reservoir.” J. Aquatic Ecosystem Health & Management, 5 (2), 205-216.

26-McLachlan, G.J. (2004). Discriminant analysis and statistical pattern recognition,Wiley-Interscience,New York.

27-SPSS, Inc. (2003). Statistical package for the social sciences, Version 13 for Windows, SPSS, Inc.,
 Chicago,IL.

28-Diagomanolin, V., Farhang, M., Ghazi-Khansari, M., and Jafarzadeh, N. (2004). “Heavy metals (Ni, Cr, Cu) in the Karoon Waterway River, Iran.” Black gold - Caspian Seaoil development.The Environmental Magazine, X (6), <

14-Neville, R.(2006). “

15-Caspian Environment Programm. (2005). “

16-Energy Information Administration (2003). “

17-StatSoft, Inc. (1997). Statistica for windows (Computer program manual), StatSoft, Inc.,Tulsa,OK.

18-GLIER (1996). Great Lakes Institute for Environmental Research laboratory manual

19-Huang, K-M., and Lin, S. (2003). “J. Chemosphere, 53, 1113-1121.

28-Diagomanolin, V., Farhang, M., Ghazi-Khansari, M., and Jafarzadeh,