ارزیابی سلامت رودخانه کارون با استفاده از ماهیان آب شیرین به عنوان پایشگر زیستی فلزات سنگین

پیشینه و اهداف: مطالعه حاضر با هدف تعیین غلظت فلزات سنگین (روی، سرب، کادمیوم و کروم) در آب، رسوب و بافت های عضله و کبد ماهی بنی (barbus sharpeyi) و گطان (barbus xanthopterus) رودخانه کارون انجام شده است تا ضمن بررسی وضعیت فلزات سنگین در این رودخانه و تعیین سلامت اکوسیستم آبی رودخانه کارون در محدوده شهرستان باوی، به ارزیابی این دو گونه ماهی پرمصرف به عنوان پایشگر زیستی فلزات سنگین نیز پرداخته شود.روش‌ها‌: این مطالعه در فروردین ماه 1401  به منظور بررسی غلظت فلزات سنگین روی، سرب، کادمیوم و کروم در 6 ایستگاه در رودخانه کارون محدوده شهرستان باوی انجام شد. جامعه آماری برای سنجش فلزات سنگین با سه تکرار شامل 18 نمونه آب، 18 نمونه رسوب و 40 عدد ماهی بنی و گطان بود. سپس به منظور سنجش غلظت فلزات سنگین در نمونه های آب، رسوب و بافت های ماهیان بنی و گطان پس از هضم اسیدی به دستگاه جذب اتمی مدل contra-aa 330 تزریق شدند.  مقایسه داده های فلزات سنگین نمونه‌های آب، رسوب و بافت های ماهیان با استفاده از نرم‌ افزار spss صورت پذیرفت. همچنین به منظور بررسی پراکنش نرمال نتایج از آزمون shapiro-wilk استفاده شد. از روش آماری تحلیل واریانس یک طرفه نیز برای مقایسات کلی و از آزمون توکی جهت مقایسات چندگانه و معنی‌ دار بودن اختلاف‌ ها در سطح 95 درصد استفاده شد.یافته‌ها: میانگین غلظت روی، سرب، کادمیوم و کروم در نمونه های آب به ترتیب 5.36، 1.80، 0.18 و 0.68میکروگرم بر لیتر در نمونه های رسوب به ترتیب 46.57، 13.31، 2.89 و 29.22میکروگرم بر گرم به دست آمد. در خصوص میزان روی، سرب، کادمیوم و کروم در نمونه های عضله ماهی بنی به ترتیب 13.57، 1.60، 0.94 و 0.51میکروگرم بر گرم و در ماهی گطان به ترتیب 11.65، 0.91، 0.56 و 0.41میکروگرم بر گرم بدست آمد. همچنین میزان این عناصر در کبد ماهی بنی به ترتیب  27.33، 3.49، 2.15 و 1.51 میکروگرم بر گرم و در کبد ماهی گطان 23.49، 2.11، 1.40 و 1.32 به ترتیب میکروگرم بر گرم به دست آمد. مقایسه میزان عناصر در بافت خوراکی عضله ماهی بنی و گطان نشان داد که میزان عنصر روی در بافت ماهیچه دو گونه ماهی کمتر از استانداردهای جهانی است اما فلز سرب، کادمیوم و کروم در بافت عضله ماهی بنی و گطان از برخی استانداردهای جهانی بالاتر بود. آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که بین غلظت فلزات در نمونه های آب، رسوب و بافت ماهی بنی و گطان رابطه مثبت و معنی داری وجود دارد (0.05>p). نتایج حاصل از محاسبه شاخص آلودگی mpi نشان داد که میزان این شاخص برای همه عناصر مورد بررسی بزگتر از 1 بوده است. میزان شاخص baf در همه نمونه ها کوچکتر از 1 و شاخص bcf برای عناصر روی و کادمیوم بزرگتر 1 و برای سرب و کروم کوچکتر از 1 به دست آمد. همچنین نتایج حاصل از محاسبه شاخص mlr نشان داد که میزان این شاخص برای فلزات مورد مطالعه حدود 0.5 می باشد.نتیجه‌گیری: میزان غلظت تمام فلزات سنگین مورد مطالعه در بافت غیرخوراکی کبد از بافت خوراکی عضله ماهی بنی و گطان صید شده از رودخانه کارون واقع در استان خوزستان بالاتر بود. بالا بودن میزان سه عنصر سرب، کادمیوم و کروم از برخی استانداردهای بین المللی، بیانگر لزوم توجه به احتمال ورود پیوسته منابع تولید کننده این عوامل آلاینده همانند پسآب های سموم کشاورزی، علف کش ها، حشره کش ها و باقیمانده حاصل از سوخت های فسیلی مورد استفاده در فعالیت های صنعتی به محل زیست گونه های مذکور می باشد. بر اساس شاخص آلودگی فلزات (mpi، baf، bcf و mlr) می توان گفت در بین دو گونه ماهی بررسی شده، میزان آلودگی و خطر بهداشتی مصرف ماهی بنی به مراتب بیشتر از ماهی گطان می باشد. شاخص mpi نشان داد که میزان آلودگی در کبد بیشتر از عضله می باشد. همچنین فاکتور تجمع زیستی در ماهی بنی بیشتر از گطان بود. شاخص تغلیظ زیستی نیز نشان دهنده توان تجمعی بالای ماهی بنی و گطان برای عناصر روی و کادمیوم بوده است. از اینرو این دو گونه شاخص های زیستی مناسبی برای پایش آلودگی فلزات سنگین روی و کادمیوم در رودخانه کارون می باشند. همچنین با توجه به اینکه بیشترین میزان شاخص تغلیظ زیستی فلزات در ماهی بنی است، ماهی بنی می تواند به عنوان شاخص ترین گونه در رابطه با تجمع عناصر روی و کادمیوم در رودخانه کارون باشد. نسبت عضله به کبد نیز نشان داد که این شاخص می تواند به عنوان یک شاخص زیستی مهم در پایش آلودگی فلزات سنگین در اکوسیستم های آبی باشد. غلظت فلزات سنگین در کبد و ماهیچه با سطح آلودگی محیط تغییر می کند. در مکان‌های آلوده، فلزات سنگین ترجیحاً در کبد تجمع می یابد. نتایج حاصل از ضریب همبستگی پیرسون نیز نشان داد که بین غلظت فلزات در آب و بافت عضله و کبد ماهیان بنی و گطان همبستگی معنی داری وجود دارد، بنابراین می توان نتیجه گرفت که بافت عضله و کبد ماهی بنی و گطان می تواند پایشگر زیستی مناسبی برای فلزات سنگین مورد بررسی در رودخانه کارون باشد و کبد پایشگر مناسب تری نسبت به عضله می باشد. به طور کلی بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه می توان دریافت که استفاده از ماهیان می تواند تصویر بهتری از میزان دسترسی زیستی فلزات سنگین روی، سرب، کروم و کادمیوم دهد. همچنین از نظر وضعیت سلامت رودخانه کارون با استفاده از پایشگران زیستی، بافت عضله و کبد ماهی بنی و گطان به ویژه کبد می تواند پایشگر زیستی مناسبی برای مطالعات سلامت رودخانه باشد. با توجه به ورود پساب های کشاورزی، شهری و ... به این محدوده، بررسی های دوره ای بیشتر و شناخت دقیق تر غلظت آلاینده ها در مواد غذایی مختلف نظیر ماهیان، گیاهان و مزارع کشاورزی ضروری می باشد. همچنین لازم است منشایابی دقیق این آلاینده ها و منابع ورودی و تولیدی آن ها با استفاده از تکنیک های انگشت نگاری شیمیایی انجام شود تا بتوان کنترل بهتری در راستای مدیریت این آلاینده ها انجام داده و در نهایت از نفوذ چنین آلاینده هایی به محیط زیست این گونه های ارزشمند جلوگیری شود.

health evaluation of the karoon river using freshwater fishes as biomonitor of heavy metals

background and objectives: the present study was carried out with the aim of determining the concentration of heavy metals (zinc, lead, cadmium, and chromium) in water, sediment, and muscle and liver tissues of barbus sharpeyi and barbus xanthopterus of the karoon river in order to investigate the status of heavy metals. in this river and to determine the health of the water ecosystem of the karoon river in bavi city, the evaluation of these two widely consumed fish species as biological monitors of heavy metals should also be done.methods: this study was conducted in april 1401 in order to investigate the concentration of heavy metals such as zinc, lead, cadmium, and chromium in six stations in the karun river in bavi city. the statistical population for the measurement of heavy metals with three replications included 18 water samples, 18 sediment samples, and 40 benny and gotan fish. then, in order to measure the concentration of heavy metals in water samples, the sediment and tissues of beni and gatan fish after acid digestion were injected into the contra-aa 330 model atomic absorption device. a comparison of heavy metal data from water samples, sediment, and fish tissues was done using spss software. the shapiro-wilk test was also used to check the normal distribution of the results. the statistical method of one-way analysis of variance was also used for general comparisons, and tukey’s test was used for multiple comparisons, and the differences were significant at the 95% level.findings: the average concentration of zinc, lead, cadmium, and chromium in water samples was 5.36, 1.80, 0.18, and 0.68 micrograms/liter, respectively, in sediment samples 46.57, 13.31, 2.89, and, respectively, 22.29 μg/g. regarding the amount of zinc, lead, cadmium, and chromium in the muscle samples of benny fish, respectively, 57.13, 1.60, 0.94, and 0.51 micrograms per gram, and 11.65, 0.91, and 56, respectively, in gatan fish. 0.0 and 0.41 μg/g were obtained. also, the amount of these elements in bani fish liver is 27.33, 3.49, 2.15, and 1.51 micrograms per gram, and in gatan fish liver it is 23.49, 2.11, 1.40, and 1.32, respectively. µg/g was obtained. comparing the amounts of elements in the edible muscle tissue of beni and gatan fish showed that the amount of zinc in the muscle tissue of two species of fish is lower than the international standards, but lead, cadmium, and chromium in the muscle tissue of beni and gatan fish were higher than some international standards. pearson’s correlation test showed that there is a positive and significant relationship between the concentration of metals in water samples, sediment, and tissues of bani and gatan fish (p<0.05). the results of calculating the mpi pollution index showed that the value of this index was greater than 1 for all the investigated elements. the baf index in all samples was less than 1, and the bcf index was greater than 1 for zinc and cadmium elements and less than 1 for lead and chromium. also, the results of calculating the mlr index showed that the amount of this index for the studied metals is about 0.5.conclusion: the concentration of all heavy metals studied in the non-edible tissue of the liver was higher than the edible muscle tissue of beni and gatan fish caught from the karun river located in khuzestan province. the high levels of the three elements lead, cadmium, and chromium in some international standards indicate the need to pay attention to the possibility of the continuous entry of the sources of these polluting factors, such as the effluents of agricultural poisons, herbicides, insecticides, and residues from fossil fuels. the use in industrial activities depends on the habitat of the mentioned species. based on the metal pollution index (mpi, baf, bcf, and mlr), it can be said that among the two investigated fish species, the amount of pollution and health risk of consuming benny fish is much higher than that of gatan fish. the mpi index showed that the level of contamination in the liver is higher than in the muscle. also, the bioaccumulation factor was higher in bani fish than in gatan. the bioconcentration index also shows the high accumulation power of beni and gatan fish for zinc and cadmium elements. therefore, these two species are suitable biological indicators for monitoring the pollution of heavy metals such as zinc and cadmium in the karun river. also, considering that the highest bioconcentration index of metals is in beni fish, beni fish can be the most indicative species in relation to the accumulation of zinc and cadmium elements in the karun river. the ratio of muscle to liver also showed that this index can be an important biological index in monitoring heavy metal pollution in aquatic ecosystems. the concentration of heavy metals in the liver and muscle changes with the level of environmental pollution. in polluted places, heavy metals preferentially accumulate in the liver. the results of pearson’s correlation coefficient also showed that there is a significant correlation between the concentration of metals in water and the muscle and liver tissue of beni and gatan fish, so it can be concluded that the muscle and liver tissue of beni and gatan fish can be a suitable biological monitor for heavy metals are investigated in the karun river, and the liver is a more suitable monitor than the muscle. in general, based on the results of this study, it can be seen that the use of fish can give a better picture of the bioavailability of heavy metals such as zinc, lead, chromium, and cadmium. also, in terms of the health status of the karun river, using biological monitors, the muscle tissue and liver of bani and gatan fish, especially the liver, can be a suitable biological monitor for river health studies. due to the entry of agricultural, urban, etc. effluents into this area, more periodical investigations and more accurate knowledge of the concentration of pollutants in different foodstuffs such as fish, plants, and agricultural fields are necessary. also, it is necessary to accurately identify the origin of these pollutants and their input and production sources using chemical fingerprinting techniques so that better control can be done in order to manage these pollutants and finally prevent the penetration of such pollutants into the environment. values should be avoided.