مجله علوم آبزی پروری

مجله علوم آبزی پروری

بررسی الگوی تجمع زیستی فلزات سنگین در بافت‌های عضله و هپاتوپانکراس خرچنگ شناگر آبی (Portunus segnis) و رسوبات در سواحل شمالی مکران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم دریایی، دانشگاه دریانوردی وعلوم دریایی چابهار، چابهار، ایران.
چکیده
امروزه، فلزات سنگین از مهم‌ترین آلاینده‌های سمی در بوم‌سامانه‌های آبی هستند و آبزیان در معرض این آلاینده‌ها قرار دارند. تجمع زیستی فلزات سنگین در آبزیان یک خطر جدی در زنجیره‌ غذایی انسان محسوب می‌شود. هدف از این تحقیق، بررسی تجمع فلزات کادمیوم، سرب و قلع در رسوبات و در بافت نرم (عضله و  هپاتوپانکراس) خرچنگ شناگر آبی (Portunus segnis) در دریای مکران (تیس، بریس و پزم) است. به این منظور، تعداد 18 نمونه خرچنگ در زمستان سال 1399 جمع‌آوری و به آزمایشگاه منتقل گردید. پس از انجام زیست‌سنجی، آماده‌سازی و هضم نمونه‌ها صورت گرفت و غلظت فلزات سنگین توسط دستگاه طیف‌‌سنج جذب اتمی قرائت شد. نتایج تحقیق نشان داد که در تمام ایستگاه‌ها، غلظت فلز قلع در هپاتوپانکراس بیش از عضله بود و اختلاف آماری معنی‌دار بین ایستگاه‌ها وجود داشت (0/05>P). غلظت فلز کادمیوم و سرب بین ایستگاه‌ها معنی­ دار‎ نبود. فلز سرب با وجود تفاوت بسیار ناچیز، در عضله بیش از هپاتوپانکراس بود. اما، کادمیوم، همانند قلع در هپاتوپانکراس بیشتر از عضله به‌دست آمد. میانگین کلی تجمع فلزات سنگین قلع، سرب و کادمیوم در بافت عضله به‌ترتیب 4/5±9/33، 0/4±0/88 و 0/017±0/065؛ در بافت هپاتوپانکراس 8/4±16/75، 0/13±0/37 و 0/009±0/08؛ در رسوب نیز 12/21±125، 0/32±8/3 و 0/0024±0/14 میکروگرم بر گرم وزن خشک بود. طبق نتایج، الگوی تجمع برای فلزات سنگین در هر سه منطقه مورد مطالعه، در بافت و رسوب به‌صورت قلع>سرب>کادمیوم به‌دست آمد. در بافت هپاتوپانکراس که یک بافت سم‌زدا است، غلظت بیشتری از فلزات نسبت به عضله تجمع یافت. مقایسه غلظت فلزات در عضله خرچنگ شناگر آبی منطقه مورد مطالعه با استانداردهای بین‌المللی (WHO، FAO، FDA و NSHF) نشان داد که غلظت هر سه فلز مورد مطالعه نسبت به تمامی استانداردها پایین‌تر بوده است. بنابراین، مصرف عضله خرچنگ شناگر آبی منطقه مورد مطالعه خطری در بر نداشته است. مقایسه نتایج این مطالعه با استانداردهای کیفیت رسوب نشان داد که فلز کادمیوم و سرب نسبت به استانداردهای کیفیت رسوب، غلظت کمتری داشت. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که غلظت فلزات در منطقه مورد مطالعه تهدیدی برای موجودات آن منطقه نبوده‌اند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Pattern of bioaccumulation of heavy metals metals in muscle tissues and hepatopancreas of blue swimming crab (Portunus segnis) and sediments in the northern coast of Makoran sea

نویسندگان English

Ameneh Rangidan
Mehran Loghmani
Mohammad Mansour Tootooni
Department of Marine Biology, Faculty of Marine Sciences, Chabahar Maritime University, Chabahar, Iran.
چکیده English

Today, heavy metals are one of the most important toxic pollutants in the ecosystem of aquatic systems, and aquatic animals are exposed to these pollutants. Bioaccumulation of heavy metals in aquatic animals is considered a serious risk in the human food chain. The aim of this research is to investigate the accumulation of cadmium, lead and tin metals in the sediments and in the soft tissue (muscle and hepatopancreas) of the blue swimming crab (Portunus segnis) in the Makoran sea (Tis, Bris and Pozm). 18 samples were collected in the winter of 2019 and transferred to the laboratory. After performing biometrics, preparing and digesting the samples, the concentration of heavy metals was read by an atomic absorption spectrometer. The research results showed that in all stations, tin metal concentration in hepatopancreas was more than in muscle and there was a statistically significant difference between the stations (P<0.05). The concentration of cadmium and lead metal between the stations was not significant. Lead metal was more in muscle than in hepatopancreas, although the difference was very low. However, cadmium, like tin, was obtained more in the hepatopancreas than in the muscle. The overall mean accumulation of heavy metals tin, lead and cadmium in muscle tissue was 9.33±4.5, 0.88±0.4 and 0.065±0.017 respectively; in hepatopancreas tissue 16.75±8.4, 0.37±0.13 and 0.08±0.009; in the sediment, it was 125±12.21, 8±0.32 and 0.14±0.0024 micrograms per gram of dry weight. According to the results, the accumulation pattern for heavy metals in all three studied areas, in tissue and sediment, was obtained as tin>lead>cadmium. In hepatopancreas tissue, which is a detoxifying tissue, a higher concentration of metals was accumulated than in muscle. Comparing the concentration of metals in the blue swimming crab muscle of the study area with international standards (WHO, FAO, FDA and NSHF) showed that the concentration of all three studied metals was lower than all the standards. Therefore, the consumption of the muscle of the blue swimmer crab in the study area does not have any risk. Comparing the results of this study with sediment quality standards showed that cadmium and lead metal had lower concentrations than sediment quality standards. Therefore, it can be concluded that the concentration of metals in the study area was not a threat to the organisms of that area.

کلیدواژه‌ها English

Heavy metals
Pollution
Portunus segnis
Makoran Sea
اجلالی ا.، موسوی ندوشن ر.، ماشینچیان ع.، فاطمی س.م.، مرتضوی م.ص. 1394. مقایسه مکانی غلظت سرب در رسوبات و سه گروه از ماکروبنتوزها (خرچنگ ها، شکم پایان و دوکفه‌ای‌ها) در سواحل بندرعباس. بوم‌شناسی آبزیان. 5(1): 76-69.
اکاتی ن.، امینی م.، اعتمادی ا. 1397. تجمع زیستی فلزات سنگین (کادمیوم، سرب و نیکل) در خرچنگ شناگر آبی (Portunus pelagicus). محیط‌زیست جانوری. 11( 4): 312-305.
حسینی غ.، تیموری ص.، شیطی ع.، ملکی ع. 1393. ارزیابی خطر سلامت ناشی از فلزات سنگین در ذرات معلق در هوای دانشگاه علوم پزشکی کردستان. مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندران (دانشگاه نامه). 25(132): 136-146.
دادور ا.، شاپوری م.، سینایی م.، 1392. بررسی آلودگی فلزات سنگین در بافت های ماهیچه و آبشش خرچنگ روح Ocypode saratan در سواحل جزرومدی خلیج چابهار. مجله علمی و پژوهشی زیست شناسی دریا 5(19): 55-45.
دریالعل خ.، داداللهی س.، ذوالقرنین ح.، صفاهیه ع.ر. 1392. بررسی تجمع فلزات سنگین سرب و کروم در خرچنگ شناگر آبی (Portunus pelagicus) در سواحل استان هرمزگان (شهر بندرعباس)، پنجمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط‌زیست، دانشگاه تهران، صفحات 7- 1.
لقمانی، م. 1395. بررسی تغییرات تراکم پرتاران زیرجزومدی خلیج چابهار با تاکید بر نقش فلزات سنگین (مس و روی). بوم‌شناسی آبزیان. 3(6): 12-10.
لقمانی م.، سلطانی ز.، مشهدی ص. 1399. ارزیابی تغییرات غلظت فلزات سنگین در رسوبات، بافت عضلانی و پوسته خرچنگ شبح (Ocypode saratan) در تابستان پیش از مونسون و پس از مونسون. محیط‌زیست جانوری،. 12(4): 520-509.
لیمویی ف.، محبت‌کار ح. 1392. بررسی آلودگی خلیج فارس و دریای عمان و راه های مبارزه با آن، سومین کنفرانس برنامه ریزی و مدیریت محیط‌زیست، تهران، دانشگاه تهران. 8 ص.
مرادی ز.، سلگی ع. 1397. مقایسه تجمع فلزات سنگین (آهن، روی، مس، منگنز و نیکل) در بافت نرم و سخت خرچنگ شناگر آبی (Portunus pelagicus) سواحل شهرستان بوشهر. زیست‌شناسی جانوری تجربی. 7(3):150-141.
مهدی آبکنار ع.، یحیوی م.، بحری ا.ه.، بیواره م. 1397. غلظت فلزات سنگین سرب، مس، کادمیوم و جیوه در بافت خوراکی اویستر صخره ای (Saccostrea cucullata) و میگوی سفید هندی (Penaeus indicus) در مناطق نوزادگاهی سواحل شمالی دریای عمان، محیط‌زیست جانوری. 11(4): 330-321.
میرزا ر.، معین‌الدینی م. 1396. آﻟﻮدﮔﻲ و ارزﻳﺎﺑﻲ اﺛﺮات ﺑﻮم ﺷﻨﺎﺧﺘﻲ ﺑﺮﺧﻲ ﻓﻠﺰات در رﺳﻮﺑﺎت ﺳﻄﺤﻲ ﺧﻠﻴﺞ ﭼﺎﺑﻬﺎر، مجله اقیانوس‌شناسی. 8(1): 9-1.
Abdolhay H.A., Kazemzadeh Khoei J., Raeisi Sarasiab A., Baniamam M., Hosseini M. 2020. Bioaccumulation and distribution of heavy metals (Se, As and Pb) in muscle, gill and hepatopancreas of blue crab Portunus pelagicus, Bushehr Coast, Persian Gulf. Iranian Journal of Fisheries Sciences 19(5), 2735-2742.
Asaolu S.S., Adefemi O.S., Borode O. 2009.  Concentration of heavy metals in water and sediment samples from ERO River in Southwestern, Nigeria. Current World Environment 4(1), 33.
Akbulut M., Selvi K., Kaya H., Duysak M., Akcay F., Celik E.S. 2014. Use of oxidative stress biomarkers in three Crustacean species for the assessment of water pollution in Kocabaş Stream (Çanakkale, Turkey). Marine Science and Technology Bulletin 3(2), 27-32.
Astani Z.F., Jelodar H.T., Hasan F. 2018. Studying the accumulation of heavy metals (Fe, Zn, Cu and Cd) in the tissue (muscle, skin, gill and gonad) and its relation with fish (Alosa braschinkowi) length and weight in Caspian Sea coasts. Journal of Aquatic Marine Biology 7, 308-312.
Arya S., Trivedi J.N., Vachhrajani, K.D. 2014. Brachyuran crabs as a biomonitoring tool: a conceptual framework for chemical pollution assessment. International Research Journal of Environment Sciences 3(1), 49-57.
Barath Kumar S., Padhi R.K., Satpathy K.K. 2019. Trace metal distribution in crab organs and human health risk assessment on consumption of crabs collected from coastal water of South East coast of India. Marine Pollution Bulltein 141, 273-282.
Bashir I., Lone F.A., Bhat R.A., Mir S.A., Dar Z.A., Dar S.A. 2020. Concerns and threats of contamination on aquatic ecosystems. In Bioremediation and Biotechnology Springer, Cham. pp. 1-26.
Bat L., Arici E., Öztekin A., Şahin F. 2020. Toxic metals in the warty crab in the southern Black Sea: Assessment of human health risk. Marine Biological Journal 5(1), 3-11.
Bat L., Arici E. 2018. Heavy metal levels in fish, molluscs, and crustacea from Turkish seas and potential risk of human health. In Food Quality: Balancing Health and Disease. Academic Press. pp. 159-196.
Bowen, H.J.M. 197.. Environmental chemistry of the element. Academic press. London. 217 p.
Cheraghi M., Kargar A., Lorestani B., Tabiee O. 2014. Determination of cadmium, nickel, lead and vanadium concentrations in white Indian prawn sold in Shiraz town. Journal of Shahrekord University of Medical Sciences 16(4), 54-61.
Çoğun H.Y., Firat Ö., Aytekin T.Ü.Z.İ.N., Firidin G., Varkal H., Temiz Ö., Kargin F.E.R.İ.T. 2017. Heavy metals in the blue crab (Callinectes sapidus) in Mersin Bay, Turkey. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 98(6), 824-829.
Choi Y.Y. 2011. International/national standards for heavy metals in food. Government Laboratory (Australia). pp. 1-13.
CCME (Canadian Council of Minister of the Environment). 1999. Can. Environ. Quality. Guide l. from publication No.1299.
El-Sayed S.A., Moussa E.M.M., El-Sabagh M.E.I. 2015. Evaluation of heavy metal content in Qaroun Lake, El-Fayoum, Egypt. Part I: bottom sediments. Journal of Radiation Research and Applied Sciences 8(3), 276-285.
FAO/WHO, 1993. Food and Agriculture Organization, World Health Organization. Evaluation of certain food additives and contaminants (41st report of the joint FAO/WHO expert committee on food additives). WHO Tech. Reports Series No. 837.
Guérin T., Chekri R., Vastel C., Sirot V., Volatier J.L., Leblanc J.C., Noël L. 2011. Determination of 20 trace elements in fish and other seafood from the French market. Food Chemistry 127(3), 934-942.
Hamed M.A., Mohamedein L.I., El-Sawy M.A., El-Moselhy K.M. 2013. Mercury and tin contents in water and sediments along the Mediterranean shoreline of Egypt. The Egyptian Journal of Aquatic Research 39(2), 75-81.
Hamzeh M.A., Shahhosseini M., Naderi Beni A. 2013. Effect of fishing vessels on trace metal contamination in sediments of three harbors along Iranian Oman Sea coast. Environmental Monitoring and Assessment 185, 1791-1807.
Humtsoe N., Davoodi R., Kulkarni B.G., Chavan B. 2007.  Effect of Arsenic on the enzymes of the Rohu carp Labeo rohita (Hamilton, 1822). Raffles Bulletin of Zoology 14, 17-19.
Jesus W.B., de Oliveira Mota T.D.S., Soares S.H., Pinheiro-Sousa D.B., de Oliveira S.R.S., Torres H.S., Neta R.N.F.C. 2021. Biomarkers and occurrences of heavy metals in sediment and the bioaccumulation of metals in crabs (Ucides cordatus) in impacted mangroves on the Amazon coast, Brazil. Chemosphere 271, 129444.
Jesus W.B.D., Oliveira S.R.S.D., Andrade T.D.S.D.O.M., Sousa J.B.M., Pinheiro-Sousa D.B., Santos D.M.S., da Silva Cardoso, W., Carvalho-Neta R.N.F. 2020. Biological responses in gills and hepatopancreas of Ucides cordatus (Crustacea, Decapoda, Ocypodidae) as indicative of environmental contamination in mangrove areas in Maranhão State, Brazil. Latin American Journal of Aquatic Research 48(2), 226-236.
Karar, S., Hazra, S., Das, S. 2019. Assessment of the heavy metal accumulation in the Blue Swimmer Crab (Portunus pelagicus), northern Bay of Bengal: Role of salinity. Marine Pollution Bulletin 143, 101-108.
Kuklina I., Kouba A., Buřič M., Horká I., Ďuriš Z., Kozák P. 2014. Accumulation of heavy metals in crayfish and fish from selected Czech reservoirs. BioMed research international.
Liu X., Jiang H., Ye B., Qian H., Guo Z., Bai H., Feng, J., Ma, K. 2021. Comparative transcriptome analysis of the gills and hepatopancreas from Macrobrachium rosenbergii exposed to the heavy metal Cadmium (Cd 2+). Science Report, 11, 16140.
Liang J., Liu J., Xu G., Chen B. 2019. Distribution and transport of heavy metals in surface sediments of the Zhejiang nearshore area, East China Sea: sedimentary environmental effects. Marine Pollution Bulletin 146, 542-551.
Long E.R., MacDonald D.D., Smith S.L., Culder F.D. 1995. Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments. Environmental Management 19, 8197.
Makare Shireh M., Chamani A., Mushtaghi M. 2016. Investigating the effect of lead and cadmium pollution on the morphological characteristics of isolated crab (Coenobita scaevola), Environmental Journal 43(4), 713-723.
NorooziKarbasdehi V., Dobaradaran S., Nabipour, I., Arfaeinia, H., Mirahmadi, R., & Keshtkar, M. 2016. Data on metal contents (As, Ag, Sr, Sn, Sb, and Mo) in sediments and shells of Trachycardium lacunosum in the northern part of the Persian Gulf. Elsevier Inc, pp. 1-6.
Oyewo E.O., Don-Pedro K.N. 2003. Estimated annual discharge rates of heavy metals from industrial sources around Lagos; a West African Coastal Metropolis. West African Journal of Applied Ecology 4(1), 115-123.
Pourang N., Dennis J., Ghourchian H. 2005. Distribution of heavy metals in Penaeus semisulcatus from Persian Gulf and possible role of metallothionein in their redistribution during storage. Environmental Monitoring and Assessment 100(1-3), 71-88.
Rainbow P.S. 2007. Trace metal bioaccumulation: models, metabolic availability and toxicity. Environment International 33(4), 576-582.
Ramos R.J., Tadokoro C.E., de Carvalho Gomes L., Leite G.R. 2021. Efficiency in heavy metal purge in crustaceans during the ecdysis. Environment, Development and Sustainability 1-30.
Sadeghi P., Loghmani M., Yousuf D.J., Taghizade Rahmat Abadi Z. 2021. Ecological and human health risk assessment of trace element pollution in sediments and five important commercial fishes of the Oman Sea. Marine Pollution Bulletin 173, 112962.
Saher N.U., Siddiqui A.S. 2019. Occurrence of heavy metals in sediment and their bioaccumulation in sentinel crab (Macrophthalmus depressus) from highly impacted coastal zone. Chemosphere 221, 89-98.
Shah A.I. 2017. Heavy metal impact on aquatic life and human health–an over view. In IAIA17 Conference Proceedings| IA’s Contribution in Addressing Climate Change 37th Annual Conference of the International Association for Impact Assessment. pp. 4-7.
Safaie M., Shokri M.R., Kiabi B.H., Pazooki J. 2015. Biomass, CPUE and size frequency distribution of blue swimming crab Portunus segnis (Forskal, 1775) in coastal waters of the northern Persian Gulf, Iran. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom 95(4), 763-771.
Salvat-Leal I., Verdiell D., Parrondo P., Barcala E., Romero D. 2020. Assessing lead and cadmium pollution at the mouth of the river Segura (SE Spain) using the invasive blue crab (Callinectes sapidus Rathbun, 1896, Crustacea, Decapoda, Portunidae) as a bioindicator organism. Regional Studies in Marine Science 40, 101521.
Shulkin V.M., Presley B.J., Kavun V.I. 2003. Metal concentrations in mussel Crenomytilus grayanus and oyster Crassostrea gigas in relation to contamination of ambient sediments. Environment International 29(4), 493-502.
Sultan K., Shazili N.A., Peiffer S. 2011. Distribution of Pb, As, Cd, Sn and Hg in soil, sediment and surface water of the tropical river watershed, Terengganu (Malaysia). Journal of hydro-environment Research 5(3), 169-176.
Wang J.Q., Zhang X.D., Jiang L.F., Bertness M.D., Fang C.M., Chen J.K., Hara T., Li B. 2010. Bioturbation of burrowing crabs promotes sediment turnover and carbon and nitrogen movements in an estuarine salt marsh. Ecosystems 13(4), 586-599.
Xu F., Qiu, L., Cao Y., Huang J., Liu Z., Tian X., Li A., Yin X.  2016. Trace metals in the surface sediments of the intertidal Jiaozhou Bay, China: sources and contamination assessment. Marine Pollution Bulletin 104(1-2), 371-378.