بررسی توزیع عناصر Cd و Pb در رسوبات سطحی بستر تالاب انزلی

مقدمه

تالاب انزلی واقع در حاشیه جنوبی دریای خزر، به عنوان یکی از مهم‌ترین تالاب‌های دنیا، با توجه به اهمیت اکولوژیکی و زیست محیطی آن، نقش مهمی نیز در جغرافیا و اقتصاد منطقه ایفا می‌کند به طوری که علاوه بر دارا بودن ارزش ویژه در افزایش تولید گیاهی و پروتئین سفید (پرندگان مهاجر آبزی)، مهم‌ترین پشتوانه در تکثیر ماهیان اقتصادی _– شیلاتی دریای ‌خزر، جذب توریست، کنترل سیلاب منطقه، فراهم ‌نمودن امکان ‌ارتباط آبی ( درحمل ‌و نقل‌ داخلی و تجارت ‌خارجی ) و تحقیقات علمی، آموزشی و فرهنگی، است. اما متأسفانه، در طی سالیان ‌گذشته، این تالاب به‌ دلیل موقعیت جغرافیایی ‌خاص خود، همواره از آلودگی‌هایی که انسان عامل اصلی آن بوده، رنج برده ‌است به ‌طوری ‌که در دهه‌های ‌اخیر، با افزایش سریع جمعیت و توسعه شهرنشینی و صنعت، برمیزان کمیت و کیفیت آلودگی‌های آن افزوده ‌شده و رخدادهای متعدد، بارها حکایت از آلودگی‌های بیش از حد تالاب نموده‌اند.

در بررسی و شناخت منابع آلاینده این اکوسیستم آبی، می‌توان از فاضلاب‌های شهری و خانگی،  فاضلاب‌های صنعتی، پساب‌های کشاورزی (کودها و سموم) و تخلیه زباله نام برد که با آلوده ساختن آب رودخانه‌های منتهی به تالاب، علاوه بر از بین بردن موجودات آبزی در بسیاری از نقاط تالاب، سبب نامساعد شدن کیفیت آب تالاب می‌گردند. یکی از تأثیرات این آلاینده‌ها، افزایش غلظت فلزات سنگین در آب تالاب است. در سال‌های اخیر، افزایش فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی در پیرامون تالاب و رودخانه‌های منتهی به تالاب باعث گردیده که مقادیر متنابهی فلزات سنگین، به‌ صورت محلول وارد تالاب شده و از آنجا که رسوبات دریافت‌کننده نهایی تقریبا تمامی فلزات سنگین هستند، در طول سالیان ‌متمادی و طی فرایند رسوب‌گذاری، در داخل رسوبات انباشته ‌شده‌اند به‌ طوری‌ که غلظت برخی از آن‌ها در این رسوبات به بیش از حد مجاز رسیده ‌است.

در این ‌تحقیق سعی شده ‌است، با نمونه‌برداری از رسوبات سطحی بستر تالاب انزلی و مطالعه ژئوشیمیایی آن‌ها، میزان ‌آلودگی رسوبات بستر تالاب نسبت به دو فلز سنگین و پرخطر  و  و روند تغییر غلظت آن‌ها را در بخش‌های مختلف تالاب مشخص کرده و با یافتن منشاء احتمالی آن‌ها و با ارائه راهکارهایی، شاید بتوان از آلودگی روزافزون این اکوسیستم خدادادی پرسود و با ارزش جلوگیری ‌کرد.

موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

تالاب انزلی، با مساحتی حدود 150 کیلومترمربع، در ′25 ^◦ 37  تا ′30 ^◦ 37  عرض شمالی و ′25 ^◦49 تا ′25 ^◦49  طول شرقی،‍‍‍‍ در جنوب دریای ‌خزر و استان ‌‌گیلان واقع شده ‌است (شکل1) وتوسط رشته‌کوه سلسله‌ جبال البرز و تالش، به صورت کمانی احاطه گردیده ‌است [5].  سطح ‌آب تالاب 2/26 متر پائین‌تر از سطح ‌آب دریاهای ‌آزاد است [2]  و حداکثر عمق آب نیز 5/3 – 2 متر است که از سمت شرق به غرب افزایش می‌یابد [9]. با اینکه در دهه‌های ‌اخیر، مرفولوژی و اندازه آن با تغییرات آب ‌و هوایی و  نوسانات سطح ‌آب دریای ‌خزر، ثابت نبوده ‌است اما می‌توان آن را از نظر جغرافیایی و مرفولوژیکی به 4 بخش نسبتا متمایز از یکدیگر تقسیم نمود (شکل2) که عبارتند از: 1- حوضچه ‌شرقی (شیجان)، کم‌عمق‌ترین بخش تالاب بوده واز طریق کانالی با دریای خزر ارتباط دارد. این حوضچه با این که  مساحت کمی از تالاب را شامل ‌می‌گردد اما پذیرای آب بسیاری از رودخانه‌های کوچک و بزرگ بخش ‌شرقی دشت‌ گیلان از جمله رودخانه‌های  خمام، چوکام، پیربازار، زرجوب و حسن‌رود است [2]. 2- حوضچه ‌مرکزی (هندخاله)، دو زهکش تراب‌خاله و هندخاله آب حاشیه جنوبی تالاب را به درون این حوضچه تخلیه می‌کنند. 3- حوضچه ‌غربی (آبکنار)، بیش از یک‌سوم مساحت تالاب را به خود اختصاص ‌داده و عمیق‌ترین و پرآب‌ترین حوضچه تالاب به‌ شمار می‌رود. به دلیل متلاطم بودن آب و افزایش اکسیژن‌ محلول در آب، شرایط زیست ‌محیطی مناسبی برحوضچه حاکم است. 4- حوضچه‌ سیاه‌کیشم که در جنوب آبکنار واقع شده و تنها راه ارتباطی آن با تالاب، از طریق تنگه باریکی، واقع در شمال‌ شرقی آن است [2]، مخزن آب رودها و نهرهای کوچک بسیاری است که از آن جمله می‌توان رود ضیابر، اسفند، کلسر و نرگستان را نام‌ برد [5].

روش کار

نمونه‌برداری از رسوبات بستر حوضچه‌های تالاب در یک مرحله و توسط لوله پولیکا تا عمق 60 سانتیمتری انجام گرفت (شکل2) که دراین مطالعه فقط نمونه‌های رسوبی سطحی مورد بررسی قرار گرفتند. قبل از خشک کردن نمونه‌های رسوبی  آن‌ها اندازه‌گیری شد. برای تعیین درصد ماسه و سیلت و رس رسوبات دانه‌سنجی از روش غربال [1] و هیدرومتری [1] استفاده شد. درصد  به روش کوره اندازه‌گیری شد [4]. غلظت عناصر سنگین  و  با هضم اسیدی نمونه رسوبی خشک به روش [6] و با استفاده از دستگاه جذب اتمی ( ، ) تعیین شد. برای تعیین میزان آلودگی رسوبات بستر تالاب، با در دست داشتن نتایج آنالیز جذب اتمی و با استفاده از غلظت استاندارد [9]، فاکتور غنی‌شدگی برای عناصر مورد مطالعه از طریق فرمول [11] زیر محاسبه گردید:

= غلظت فلز سنگین مورد مطالعه در نمونه‌رسوبی (بر حسب )

= غلظت فلز مذبور در استاندارد مورد استفاده (بر حسب )

    برای منشاءیابی این عناصر، از آنالیز خوشه‌ای به صورت آماری استفاده گردید و در این راستا، از ضریب همبستگی جهت به دست آوردن ضرایب تشابه و رسم دندوگرام [4] استفاده شد.

بحث و نتیجه‌گیری

نتایج آنالیزهای فیزیکوشیمیایی انجام گرفته بر روی رسوبات بستر تالاب انزلی نشان می‌دهد که رسوبات سطحی حوضچه شرقی، تحت شرایط محیطی ساب‌الکالین و با  بیش از 7 ،به دلیل تاثیر جریانات رودخانه‌ای و نوسانات سطح آب دریای خزر، دارای بیش از 80% ماسه است که به سمت غرب تالاب با کاهش تاثیر عوامل موثر در رسوبگذاری و آرام‌تر شدن محیط رسوبی، از مقدار ماسه رسوبات کاسته می‌شود به طوری که در حوضچه غربی و سیاه‌کیشم رسوبات سطحی کاملا گلی هستند. مقدار بار ماده آلی ( ) رسوبات مورد مطالعه نیز 20-10% است که به سمت غرب تالاب با افزایش درصد گل رسوبات به مقدار آن افزوده می‌شود. بررسی نتایج حاصل از اندازه‌گیری غلظت 2 فلز سنگین  و  در رسوبات سطحی بستر حوضچه‌های تالاب انزلی نیز حاکی از این مطلب است که غلظت فلز از 20 در رسوبات حوضچه شرقی به 5/9 در رسوبات حوضچه‌های غربی و سیاه‌کیشم کاهش یافته است که در مقایسه با غلظت استاندارد [9] این عنصر ( 36) در رسوبات بستر تالاب از غلظت نرمالی برخودار است. از آنجا که بخشی از تغییرات غلظت عناصر سنگین مرتبط با زمین‌شناسی منطقه است [4] و با توجه به این که رسوبات بستر حوضچه‌های تالاب انزلی به ویژه حوضچه ‌شرقی بیشتر آواری بوده و از فرسایش و رسوب‌زایی سنگ‌های تشکیل‌دهنده کوه‌های البرز و تالش (بیشتر سنگ‌های دگرگونی و آذرین بازیک) حاصل شده است، بدین ترتیب این رسوبات می‌توانند به صورت طبیعی غنی از فلز  باشند، به همین دلیل با کاهش درصد رسوبات آواری از حوضچه شرقی به سمت حوضچه‌های مرکزی و غربی از غلظت سرب رسوبات کاسته می‌شود (شکل4). مقایسه غلظت فلز سمی  در رسوبات سطحی بستر تمامی حوضچه‌های تالاب (حوضچه شرقی 8/1 ، حوضچه مرکزی 2 و حوضچه‌های غربی و سیاه‌کیشم 8/1) با غلظت استاندارد [9] این عنصر ( 99/0)، بیانگر افزایش غلظت آن در رسوبات سطحی بستر تالاب به بیش از 2 برابر حد استاندارد است. توجه به مقدار فاکتور غنی‌شدگی و ضریب همبستگی محاسبه شده برای 2 فلز سنگین مورد مطالعه در رسوبات بستر تالاب (جدول1) و رسم دندوگرام خوشه‌ای برای آن‌ها نشان می‌دهد که رسوبات سطحی بستر حوضچه‌های تالاب نسبت به فلز با فاکتور غنی‌شدگی پائین‌تر از حد آلودگی (1 ) آلوده نبوده  و موجود در این رسوبات منشاء طبیعی و زمین‌ساختی دارد اما فاکتور غنی‌شدگی فلز سمی در رسوبات مذکور بیش از حد طبیعی (1 ) بوده و بیانگر آلودگی رسوبات بستر تالاب انزلی نسبت به این فلز سمی است [11].

 قرارگیری فلز در شاخه آلی دندوگرام خوشه‌ای رسم شده (شکل3) و هم‌بستگی بالای آن با مقدار ماده آلی رسوبات بستر تالاب نشان‌دهنده منشاء غیرطبیعی و انسان‌ساخت این عنصر است. بالا بودن میزان آلودگی رسوبات بستر تالاب انزلی مخصوصا در حوضچه شرقی نسبت به فلز سمی کادمیم، دور از ذهن نیست چرا که بیشتر کودهای شیمیایی به ویژه کودهای ازته و سموم از جمله سموم فسفره که در زمین‌های کشاورزی و شالیزارهای اطراف تالاب مورد استفاده قرار می‌گیرند و هم چنین لجن فاضلاب‌های خانگی، از منابع اولیه فلز سمی کادمیم است، به طوری که طبق آزمایشات انجام شده، کودهای فسفاته تا 26 و سوپرفسفاته تا 6/3 کادمیم دارند [3]. فاضلاب‌های صنعتی حاصل از کارخانه‌های رنگ‌سازی، نساجی، لوازم الکتریکی و نیز دود حاصل از احتراق سوخت اتومبیل‌ها و قایق‌های موتوری از جمله منابع ثانویه این فلز به شمار می‌آیند و دارای غلظت بالایی از این عنصر سمی بوده و از طریق رودخانه‌های عبوری از شهرک صنعتی رشت و فومن و شالیزارها، به تالاب منتقل شده و باعث تمرکز بالای کادمیم در رسوبات سطحی بستر تالاب می‌شوند. حضور کادمیم در شاخه مجزای تمامی دندوگرام‌های خوشه‌ای رسم شده که نشان‌دهنده منشاء انسانی این عنصر می‌باشد، دلیلی بر این ادعاست.

از سوی دیگر، توجه به خاصیت تحرک بالای فلز سنگین و سمی کادمیم که باعث عدم پایداری آن در رسوبات سطحی و در نتیجه انتقال غلظت بالایی از آن به رسوبات عمیق‌تر و آلودگی این رسوبات می‌شود[10]، بیانگر این واقعیت است که آلودگی رسوبات سطحی حوضچه‌ها به ویژه حوضچه شرقی می‌تواند بسیار بیشتر از غلظت اندازه‌گیری شده باشد!

منابع

1- افلاکی، اسماعیل. (1368). آزمایشگاه مکانیک خاک. انتشارات پرهام.

2- ریاضی، برهان.‌، اخطاری، حمیرا. (1370). اطلس موجودات آبزی تالاب انزلی. انتشارات سازمان حفاظت محیط ‌زیست ایران.

3- صادقی پورشیجانی، معصومه. (1378). بررسی میزان فلزات سنگین در بستر تالاب بین‌المللی امیرکلایه. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه آزاد اسلامی. واحد علوم و تحقیقات.

4- کرباسی، عبدالرضا. (1379). غلظت استاندارد و منشاء  در رسوبات سطحی خلیج فارس. علوم و تکنولوژی محیط زیست. شماره 5 و6. ص 66- 53.

5- کوثری. سلمان.، آزرم. ف. (1364). موقعیت و مورفولوژی تالاب انزلی. انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

6- Dean, J.R. 2003. Methods for environmental trace analysis. Wiley.

7- El Bilali, L., Rasmussen, P.E., Hall, G.E.M. and Fortin, D. 2003. Role of sediment composition in trace metal distribution in lake sediments. J. Applied Geochemistry 17, pp. 1171-1181.

8- Jha, S.K., Acharya, R.N., Reddy, V.R., Manohar, S.B., Nair, A.G.C., Chavan, S. B. and Sandasiran, S. 2002. Heavy metal concentration and distribution in a dated sediment core of Nainital Lake in The Himalayan Regio. J. Environment. Monit.4, pp.131-137.

9- MacDonald, D.D., Ingersoll, C.G. and Berger, T.A. (EPA). 2000. Development and Evaluation of Consensus – Based Sediment Quality Guidelines for Freshwater Ecosystems. Archives of Environmental Contamination and Toxicology 39, pp. 31-20.

10- Markeot, B. and Friese, K. 2000. Trace Elements: their Distribution and Effects in the Environment. J. Environmental Science. Vol. 4, pp. 412-475.

11- Szefer, R. 1996. Heavy metal pollution in superficial sediments from the southern Baltic Sea of Poland. J. Environmental Science and Health 31A, pp. 2723-2754.