بررسی جامع فلزات سنگین - پایان نامه بررسی جامع فلزات سنگین در 59 صفحه ورد قابل ویرایش
پایان نامه بررسی جامع فلزات سنگین در 59 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول : مقدمه و طرح تحقیق
1-1- بیان مسئله..............................................................................................................................1
1-2- اهداف ، فرضیات و سئوالات تحقیق.....................................................................................2
1-2-1- اهداف تحقیق..............................................................................................................2
1-2-2- فرضیات تحقیق ...........................................................................................................2
1-2-3- سئوالات تحقیق...........................................................................................................2
1-3- روش تحقیق و پژوهش........................................................................................................3
فصل دوم : کلیات تحقیق
2-1- فلزات سنگین.......................................................................................................................4
2-1-1- منشاء فلزات سنگین.....................................................................................................5
2-2- سابقه تحقیقات در مورد سرب .............................................................................................6
2-2-1- سابقه تحقیقات در مورد سرب و اثر آلوده کنندگی آن در انسان.................................6
2-2-2- اثر آلوده کنندگی سرب در آب دریا و ماهیان............................................................8
2-3- سابقه تحقیقات در مورد آهن...............................................................................................9
2-3-1- سابقه تحقیقات راجع به مسمومیت با آهن و اثر آلوده کنندگی آن بر انسان.................9
2-3-2-اثر آلوده کنندگی آهن در آب دریا و ماهیان............................................................11
2-3-3- مقادیر استاندارد پیشنهاد شده آهن و سرب از سوی سازمانها ومحققان مختلف23
فصل سوم : مواد و روش کار
3-1- مواد و لوازم مورد نیاز.......................................................................................................25
3-2- روش کار..........................................................................................................................25
3-2-1- تاریخچه دستگاه جذب اتمی....................................................................................28
3-2-2- قسمتهای مختلف دستگاه جذب اتمی......................................................................29
3-2-2-1 روش کار با دستگاه جذب اتمی با شعله..............................................................31
3-2-3- آماده سازی نمونه ها جهت اندازه گیری فلزات........................................................32
3-2-4-عمل هضم اولیه در فلزات.........................................................................................33
فصل چهارم : نتایج تحقیق .......................................................................................................35
فصل پنجم : بحث و پیشنهادها.................................................................................................43
منابع :.......................................................................................................................................49
چکیده انگلیسی..........................................................................................................................55
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول 4-1 میانگین و انحراف معیار آهن و سرب در کل نمونههای خوراک (بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم)35
جدول 4-2 میانگین و انحراف معیار آهن و سرب خوراک تولید شده در کارخانههای مختلف (بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم)35
جدول 4-3 میانگین و انحراف معیار آهن و سرب در کل نمونههای ماهی (بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم)36
جدول 4-4 میانگین و انحراف معیار آهن و سرب ماهیان تغذیه شده از خوراک کارخانههای مختلف (بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم)37
جدول 4-5 میانگین و انحراف معیار آهن و سرب در کل نمونههای آب مزارع مورد نمونهبرداری ( بر حسب میکروگرم بر لیتر)38
جدول 4-6 -میانگین و انحراف معیار آهن و سرب آب تامین کننده مزارع مختلف( بر حسب میکروگرم بر لیتر)39
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 4-1 میزان آهن در آب ورودی مزارع مختلف40
نمودار 4-2 میزان آهن در ماهیان تغذیه شده با خوراک کارخانجات مختلف40
نمودار 4-3 میزان آهن موجود در خوراک کارخانجات مختلف41
نمودار 4-4 میزان سرب موجود در خوراک کارخانجات مختلف41
نمودار 4-5 میزان سرب در آب ورودی مزارع مختلف42
نمودار 4-6 میزان سرب در ماهیان تغذیه شده با خوراک کارخانجات مختلف42
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 3-1 قسمتهای مختلف دستگاه جذب اتمی (سیستم تک پرتویی)...................................... 30
خلاصه فارسی:
تعداد 32 نمونه غذا ، آب منابع و عضله ماهی به منظور اندازه گیری فلزات سرب و آهن در فصلهای تابستان و پاییز ، در دو نوبت با فاصله 3 ماه از چهار مزرعه پرورش ماهی قزل آلای رنگین کمان در استان چهارمحال بختیاری اخذ شده و مورد بررسی قرار گرفت .
میزان آهن و سرب به ترتیب در کل نمونههای آب مزارع مختلف برابر با 4/4 ± 6/60 و 2/0 ± 5/2 میکروگرم بر لیتر ، میزان آهن و سرب به ترتیب در کل نمونههای خوراک مصرفی مزارع مختلف برابر با8/183 ± 4/563 و1/1 ± 3/3 میلیگرم بر کیلوگرم و همچنین میزان این دو فلز به ترتیب در کل نمونههای ماهی مزارع مختلف برابر با
9/3 ± 7/8 و1/0 ± 3/0 میلیگرم بر کیلوگرم بوده است . با توجه به مقادیر بدست آمده از دو فلز فوق هیچگونه تفاوت معنیداری در سطح (05/0 p <) بین خوراک، ماهیان و آبهای مختلف مشاهده نشد ولی در کل ارتباط منطقی بین میزان این دو فلز در غذا و ماهیان تغذیه شده از همان غذا مشاهده گردید بطوریکه بیشترین میزان تجمع فلزات سنگین یاد شده در غذای کارخانه شماره 2 و همینطور ماهیان تغذیه شده از این غذا و کمترین میزان تجمع این فلزات در غذای کارخانه شماره 3 و ماهیان تغذیه شده با این خوراک مشاهده شد .
با توجه به استاندارد های FAO برای فلزات سنگین و مقایسه آن با مقادیر بدست آمده در تحقیق حاضر، میزان این فلزات در آب، غذا و عضلات ماهی از حداکثر مجاز پیشنهادی کمتر میباشد. لذا هیچگونه خطری از جانب این منابع متوجه مصرفکنندگان بعدی مثل انسان نیست .
1-1- بیان مسأله:
فلزات سنگین به عنوان یک مسئله خطر ساز از ابعاد مختلف و به طور جدی میتوانند زیست انسان و سایر موجودات زنده را به خطر بیاندازند. یکی از عمدهترین منابع تولید کننده این عوامل سنگهای معادن و غبارهای آتشفشانی میباشند ولی در کنار اینها انسان خود به اشکال مختلف مانند صنایع رنگرزی، آبکاری فلزات و باطری سازی در انتشار فلزات سنگین نقش دارد(8). حضور این عوامل در محیط زیست در دراز مدت منجر به کاهش توان تولید مثلی آبزیان ، مشکلات تنفسی و عصبی و غیره شده و در ضمن با توجه به تجمع آن در بدن (تجمع زیستی) و انتقال آنها به مصرف کنندگان بعدی از جمله انسان میتواند عوارض غیر قابل جبرانی را ایجاد نماید. یکی از منابع مهم انتقال فلزات سنگین خوراک مصرفی ماهیان پرورشی است که با اندازه گیری دو فلز سرب و آهن میتوان به میزان حضور این عوامل در غذا و احیاناً بالا بودن آنها بیش از حد استاندارد پی برد. همچنین بررسی میزان این فلزات در آب و ماهیان مزارع پرورشی از نظر مقایسهای میتواند راه کار مناسبی در نحوه استفاده از این منابع آبی و یا حتی ماهیان مورد پرورش در این آبها به ما بدهد.
1-2- اهداف، فرضیات و سؤالات تحقیق:
1-2-1- اهداف تحقیق:
1- بررسی و اندازه گیری دو فلز سنگین سرب و آهن در چهار نوع خوراک مصرفی، آب و عضله ماهی قزل آلای رنگین کمان استان چهار محال و بختیاری.
2- مقایسه بین میزان فلزات سنگین سرب و آهن در انواع غذا، آب ورودی مزارع و عضله ماهیان مزارع مختلف قزل آلای رنگین کمان .
1-2-2- فرضیات تحقیق:
1- میزان فلزات سنگین سرب و آهن در خوراک مصرفی، آب و ماهیان قزل آلای رنگین کمان بالاتر از حد استاندارد است.
2- میزان فلزات سنگین سرب و آهن در خوراک مصرفی، آب و ماهیان قزل آلای رنگین کمان کمتر از حد استاندارد است.
1-2-3- سؤالات تحقیق:
1- میزان فلزات سنگین سرب وآهن در خوراک ، آب و عضله ماهی قزل آلا چقدر میباشد؟
2- آیا میزان فلزات سنگین در آبهای مختلف مزارع پرورشی با هم تفاوت دارد ؟
3- آیا میزان فلزات سنگین بین ماهیان مختلف مزارع پرورشی با هم تفاوت دارد ؟
4- آیا میزان فلزات سنگین غذای کارخانه های مختلف با هم تفاوت دارد ؟
1-3- روش تحقیق و پژوهش:
در این مطالعه از منابع غذا، ماهی و آب مزارع پرورشی قزل آلای رنگین کمان به منظور اندازه گیری میزان دو فلز سرب و آهن نمونه گیری صورت می گیرد. به ترتیب از چهار نوع خوراک پر مصرف استان چهار محال و بختیاری، در هر کدام از مزارعی که از غذای مورد نظر استفاده میکنند نمونه گیری صورت گرفته و از آب و ماهیان همان مزرعه نیز نمونه گیری انجام می گیرد بطوریکه از هر مزرعه یک نمونه آب ورودی ، یک نمونه غذای GFT و دو قطعه ماهی 200 گرمی برداشت شد و سه ماه دیگر نیز همین روال تکرار می شد. بطوریکه با احتساب دو فلز سرب و آهن در هر نمونه ، مجموعاً 16 فلز در غذا، 16 فلز در آب و 32 فلز در ماهیان 4 مزرعهاندازه گیری خواهد شد(مجموعاً 64 فلز) برای سرب اسپکترومتری جذب اتمیبا کوره و برای آهن اسپکترومتری جذب اتمیبا شعله انجام میشود. دادههای بدست آمده با تست آماری آنالیز واریانس تجزیه و تحلیل و مقایسه میانگین دادهها با آزمون آماری دانکن صورت خواهد گرفت.
2-2- سابقه تحقیقات در مورد سرب
2-2-1- سابقه تحقیقات در مورد مسمومیت با سرب و اثر آلوده کنندگی آن در انسان
سرب فلزی سنگین خاکستری مایل به آبی رنگ، عدد اتمی 82 و نقطه ذوب 327 درجه سانتیگراد است .این عنصر در گیاهان و خاک به مقدار بسیار کم یافت میشود. در خاکهای اسیدی حلالیت آن زیاد شده و برای گیاهان سمیخواهد شد(9و11). لذا بارانهای اسیدی به طور غیر مستقیم در افزایش مسمومیت گیاهان و جانوران نقش دارند. از بین تمام ترکیبات سرب تنها تترااتیل سرب که در بنزین به عنوان ماده بالا برنده درجه اکتان مصرف میشود در حرارت معمولی اتاق قابل تصعید است لذا از سمیترین ترکیبات سرب محسوب میشود. سرب از طریق پوست، دستگاه گوارش و تنفس جذب میشود(1). مهمترین راههای ورود سرب به بدن تنفس و پس از آن گوارش میباشد. جذب شدن از طریق پوست بستگی به نوع ترکیب آن دارد. ترکیبات معدنی سرب به کندی، در حالی که ترکیبات آلی سرب چون استات و اولئات سرب به خوبی از راه پوست جذب میشوند، تتراتیل سرب نیز به صورت مایع یا بخار از راه پوست جذب بدن میگردد(4و12).
شایع ترین علت مسمومیت با سرب جذب ذرات سرب موجود در هوا از طریق مجاری تنفسی است به خصوص در صنایعی که گرد و غبار و بخارات و دود سرب تولید میشود. جذب سرب از طریق استنشاق در افراد بالغ حدود 10 درصد و در اطفال حدود 40 درصد میباشد که حدود 95 درصد آن جذب خون میشود و مابقی به دنبال هوای بازدم خارج شده یا در قسمت فوقانی دستگاه تنفسی تجمع مییابد و مجدداً بلع میگردد. به طور اولیه مسمومیت سرب در بزرگسالان از راه تنفس است(4و12).
تا قبل از سال 1942 تجمع و ذخیره شدن سرب در استخوانها مورد توجه نبوده و وجود آن را در استخوانها در مقایسه با عضلات و نسوج بی اهمیت میدانستند. بعدها معلوم شد که ترکیبات معدنی سرب ابتـدا در بافتهای نرم شامل مغز ، کبــد و ماهیچــهها توزیع و ته نشین شده و به زودی در طول زمان مقدار آن کمتر میشود و سپس در بافتهای استخوانی دندان و مو ذخیره میگردد. ذخیره سرب در استخوان شباهت زیاد به ذخیره کلسیم دارد و به صورت فسفات سرب ذخیره میشود. چنانچه غلظت فسفات خون کم باشد سرب در بافتهای غیر استخوانی ذخیره میشود، ویتامین D باعث ذخیره سرب در استخوان شده و هورمون پاراتیروئید موجب کاهش ذخیره در بافت استخوان و افزایش آن در خون میشود. سرب اساساً از طریق ادرار و به مقدار ناچیز از طریق مدفوع، عرق و شیر دفع میشود. دفع سرب در حیوانات آزمایشگاهی بیشتر از طریق صفرا است(4). آبها به واسطه عبور در مسیر معادن سرب و نیز راه یابی فاضلاب کارخانجاتی چون صنایع باطری سازی، کریستال سازی، رنگ سازی و … آلوده میشوند. این آبها موجب تجمع سرب در ماهی و آبزیان میگردد. مطالعات بیانگر ارتباط مستقیم بین غلظت سرب موجود در آبها و لجن و غلظت آن در بافتهای آبزیان است و از طرف دیگر آبیاری مزارع و مراتع به وسیله این آبها منجر به افزایش میزان سرب در بافتهای گیاهی و به دنبال آن افزایش میزان سرب در شیر، گوشت و تخم مرغ دامها میشود(3).
سرب با بسیاری از ترکیبات ضروری بدن مانند آنزیمها وپروتئینها اتصال برقرار نموده و موجب وقفه در فعالیت آنزیم و اختلال در سنتز پروتئین و غیره میگردد. این فلز موجب وقفه فعالیت آنزیم سدیم- پتاسیم- آدنوزین تری فسفات(Na-k-Atpase) گشته و میزان آنزیم ترانس آمیناز افزایش مییابد در حالی که این فلز موجب کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز و متیل استراز میشود(20).
اولیــن عـــلائم مسمومیت ســرب غالباً غیر اختصاصی است به صـورت خستــگی، تهوع، بی اشتهایی، تغییر وضعیت خواب، اسهال، یبوست، افسردگی بروز میکند و با افزایش آن در فرد عوارض دیگری چون افزایش فشار خون، تغییر خلق و خو و اختلالات حرکتی،کم خونی ، عوارض عصبی ، آنسفالپاتی و نوریت بروز می کند(1و4). حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف و بر اساس قوانین غذایی 1979 در آب آشامیدنی 50 میکروگرم در دسی لیتر و در عضله ماهی به میزان 2 میلی گرم در کیلوگرم میباشد(11).
2-2-2- اثر آلوده کنندگی سرب در آب دریا و ماهیان:
سرب در محیط آب بیشتر در رسوبات بستر تجمع یافته و میزان آن 4 برابر بیشتر از سرب موجود در آب است. این ماده به طور عمده در کلیه، آبشش، عضلات و استخوانها تجمع پیدا میکند. طبق گزارش FAO سالانه حدود 2 هزار تن سرب به دریا ریخته میشود که به پلانکتونها به ویژه فیتوپلانکتونها که حدود 7% اکسیژن را تأمین میکنند صدمه زده و سبب مرگ و میر آنها میشود. سرب در هوا، آب و خاک وجود داشته از طریق گردش خون در بافتها رسوب نموده و ایجاد مسمومیت مینماید.
سمیت سرب برای ماهی و سایر موجودات آبزی تحت تأثیر کیفیت آب بوده و به قابلیت انحلال ترکیبات سرب و به غلظتهای کلسیم و منیزیم در آب بستگی دارد به عنوان مثال مشخص شده است که سمیت سرب با افزایش غلظت کلسیم و منیزیم در آب کاهش مییابد. مسمومیت حاد سرب ابتدا باعث آسیب به اپیتلیوم آبشش شده و ماهی مبتلا به علت خفگی تلف میشود. علائم مشخص مسمومیت مزمن سرب شامل تغییرات تابلوی خونی با آسیب شدید گلبولهای قرمز و سفید، تغییرات تحلیل رونده بافتهای پارانشیماتوز و آسیب سیستم عصبی است(7و5). حضور بیش از حد سرب در آب ممکن است باعث محدودیت آنزیمیموجود در بافتهای مختلف بدن شود اما اثر زیادی در تنظیم پتاسیم توسط آبشش ندارد چنین وضعیتی ممکن است بدین علت باشد که ماهیان اغلب در آبهای تقریباً ایزوتونیک با خونشان زیست میکنند بنابراین شیب یا تغییرات زیادی در داخل یا خارج بدن ماهی برای سدیم وجود ندارد(7).
-2-1- تاریخچه دستگاه جذب اتمی:
روش جذب اتمی در اواسط سال 1950 توسط آلن والش معرفی شد گرچه اصول اساسی طیف جذب اتمی در سالهای قبل از سال 1860 ، بنا نهاده شده بود.
به طور کلی جذب اتمی اسپکتروفتومتری در مفهوم تجزیه ای بعنوان روشی برای تعیین مقدار غلظت یک عنصر در نمونه با اندازه گیری مقدار جذب تشعشعات در بخار اتمی تولید شده از نمونه در طول موجی که مشخص و خاص عنصر تحت اندازه گیری می باشد توصیف می شود.
بطوریکه ثابت کرده اند جذب اتمی اسپکتروسکپی دقیق ترین وسیله فنی برای تخمین و تعیین مقدار فلزات در محلولها می باشد کارائی این وسیله به تنهایی توسط این حقیقت که بین 60 تا 70 عنصر فلزی را با آن در غلظتهائی از حدود جزئی تا مقادیر نسبتاً زیاد میتوان تعیین مقدار نمود روشن می شود. این وسیله محدود به محلولهای آبی نمی شود زیرا حلالهای آلی و مخلوط حلالهایی آلی و آبی نیز مناسب هستند و در بسیاری حالتها برای تعیین مقدار با صرفه تر می باشند. در این روش تصفیه شیمیایی نمونه بندرت مورد نیاز می باشد بطوریکه اندازه گیری غلظت انواع فلزات با اتمیک ابسورپشن به سرعت و آسانی انجام می شود. اصول علمی جذب اتمی بشرح زیر است:
اگر یک محلول شامل ترکیبات فلزی به داخل شعله مانند هوا – استیلن تزریق شود بخار اتمی از فلز تشکیل خواهد شد طریقه انتشار نور بدین ترتیب است که در لامپ مخصوص بعضی از اتمهای فلز به یک سطح انرژی بالا رسیده ئ تشعشعات مخصوص آن فلز را انتشار می دهند پس از تزریق نمونه به دستگاه و تبدیل شدن یونهای فلزی به اتم، اتمها قادر خواهند بود نور منتشر شده از منبع نور را که از میان شعله حاوی اتمهای عنصر عبور می نماید جذب نمایند در حالیکه میزان جذب متناسب با تراکم اتمها در شعله می باشد.
این روش اصولاً خاص یک عنصر به خصوصی است که اندازه گیری می شود زیرا اتمهای یک عنصر بخصوص فقط می تواند تشعشعات طول موج مشخص خودشان را جذب نمایند به بیان دیگر نور یک فرکانس مشخص فقط می تواند به وسیله عنصر بخصوصی که مشخص است جذب شود بنابراین تداخلات طیفی که در روشهای انتشار مزاحم می باشند ندرتاً اتفاق می افتد(2).
استانداردهای آب آشامیدنی که توسط سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا و اتحادیه اروپا توصیه شده، بوده است.
بدون توجه به نوع ماهی غلظت فلزات در بافتهای عضلانی پایینتر از حداکثر محدودهای است که توسط سازمان خار و بار جهانی تعیین شده است.
حداکثر محدوده تعیین شده، توسط این سازمان در ماهی برای سرب5/0 میلیگرم در کیلو گرم، کادمیوم5/0 میلیگرم در کیلو گرم ، مس 30 میلیگرم در کیلو گرم و روی 30 میلیگرم در کیلو گرم میباشد(26).
اوی وال وهمکاران (2006) وضعیت فلزات سنگین حوضه پایین سد کانجی که شامل دریاچههای کانجی/ جبا در نیجریه میباشد را با استفاده از تکنیک EDXRF مورد بررسی قرار دادند، بدین ترتیب که غلظت آهن و منگنز در نمونههای آب به ترتیب 13 و9 میکروگرم بر لیتر، در رسوبات به ترتیب 7092 و 376 میکرو گرم بر گرم و در ماهی به ترتیب 4/11 و 6/4 میکروگرم برگرم بوده که از میانگین بالایی برخوردار بوده است. در نمونههای آب میزان تیتانیوم1/4 میکروگرم بر لیتر، سرب 2/1 میکروگرم بر لیتر ، کروم 2/2 میکروگرم بر لیتر ، کبالت 2/1 میکروگرم بر لیتر و مس 3/1 میکروگرم بر لیتر بود و در نمونههای رسوبات تیتانیوم 27 میکروگرم بر گرم ، کروم 27 میکروگرم بر گرم ، کبالت 40 میکروگرم بر گرم ، نیکل 33 میکروگرم بر گرم ، مس 25 میکروگرم بر گرم ، روی 59 میکروگرم بر گرم و سرب 19 میکروگرم بر گرم بود که میانگین متوسطی برخوردار بوده است و دیگر فلزات از جمله آرسنیک وجیوه در سطح ناچیزی ( کمتر از 1 میکروگرم) در نمونههای ماهی و رسوبات وجود داشت.
افزایش قابل توجهی در غلظت فلزات در نمونههای رسوبات نسبت به نمونههای آب مشاهده میشود. منبع احتمالی آلوده کنندهها انسان میباشد که ناشی از فعالیتهای کشاورزی، فرسودگی یا سائیدگی مصالح آهنی و افزودنیهایی است که به روغنها و عایقهایی که برای سرویس کاری کف توربین سد استفاده میشود میباشد. با این حال از منابع طبیعی زمین شناسی مربوط به تخته سنگهایی که در کف دریاچه قرار گرفتهاند نمیتوان صرفنظر کرد به ویژه سطوح بالای آهن و منگنز در نمونههای رسوبی میتواند در این رابطه مؤثر باشد. خطر بالقوه قرار گرفتن انسان در معرض این فلزات از طریق ماهیهایی که از دریاچه صید و سپس مصرف میشوند بوجود میآید(29).
آندرجی و همکاران (2005) بر روی گوشت چهار گونه ماهی معمولی اسلواکی در رودخانه نیترا توسط تکنیک اسپکترومتری جذب اتمی Unicam spa مطالعه کرده و دریافتند که غلظت عناصر فلزی برحسب میلیگرم در کیلوگرم به ترتیب زیرمیباشد
آهن(14/15-41/3) ، منگنز (81/0-20/0) ، روی (64/15-51/3)، مس (78/0-25/0)
نیکل (25/0-07/0) ،کبالت (19/0-05/0) ، کروم (42/0-11/0) ، سرب (81/5-20/0)
کادمیوم (56/0-06/0) و جیوه (52/6-35/1).
ارتباط معنی داری در p<0.05 بین آهن و مس، آهن و نیکل، آهن و کرم، منگنز و نیکل، منگنز و کروم، مس و نیکل، نیکل و کروم مشاهده شد.
میزان سرب در اکثر نمونهها67/2%)) بیشتر از حد مجاز بود طبق قوانین مربوط به تغذیه اسلواکی میزان مجاز سرب 2/0 میلیگرم در کیلوگرم برای مصرف انسان است.
به هر ترتیب میزان غلظت عناصر فلزی در عضله ماهیها به صورت آرایش زیر بوده است(14) .
مشخصات فروشنده
نام و نام خانوادگی : مجتبی خادم پیر
شماره تماس : 09151803449 - 05137530742
ایمیل :info@payfile.org
سایت :payfile.org