تعداد نشریات | 418 |
تعداد شمارهها | 9,997 |
تعداد مقالات | 83,560 |
تعداد مشاهده مقاله | 77,801,281 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 54,843,914 |
ارزیابی غلظت مس و کادمیوم در گوجهفرنگیهای گلخانهای تولیدی استان همدان در سال 91 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
بهداشت مواد غذایی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 4، دوره 3، 4 (12) زمستان، اسفند 1392، صفحه 31-40 اصل مقاله (357.37 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مهرداد چراغی1؛ مژگان سهرابی* 2؛ کامران شایسته3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1دانشگاه آزاد اسلامی، واحد همدان، استادیار گروه محیط زیست، همدان، ایران. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2دانشگاه آزاد اسلامی، واحد همدان، دانشآموخته کارشناسی ارشد مهندسی آلودگیهای محیط زیست، همدان، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3استادیار گروه محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
تجمع بیش از حد فلزات سنگین در خاکهای کشاورزی نهتنها منجر به آلودگی محیط زیست میشود بلکه منجر به افزایش جذب فلزات سنگین توسط گیاهان شده که در نتیجه آن کیفیت و ایمنی غذایی تحت تاثیر قرار میگیرد. کادمیوم و مس آلایندههای اصلی در خاکهای گلخانهای هستند که هم از طریق تکنیکهای کشاورزی و هم از طریق مواد شیمیایی به محصولات کشاورزی راه پیدا میکنند. این پژوهش با هدف تعیین میزان آلودگی محصول گوجهفرنگی گلخانههای استان همدان به فلزات سنگین مس و کادمیوم صورت گرفته است. در مجموع 72 نمونه از 18 گلخانه (4 نمونه از هر گلخانه) واقع در 6 شهر استان نمونهگیری شد. پس از انجام آمادهسازی نمونهها، غلظت عناصر مذکور با استفاده از دستگاه نشر اتمی اندازهگیری گردید. نتایج تحقیق نشان داد، غلظت کادمیوم و مس در نمونههای گوجهفرنگی به ترتیب در دامنه 25/5- 08/0 و 25/9-01/0 میلیگرم برگیلوگرم بود. تجزیه و تحلیلهای آماری همبستگی معنیداری بین غلظت عناصر کادمیوم و مس در محصول گوجهفرنگی نشان داد. مقایسه نتایج بدست آمده با مقادیر مجاز نشاندهنده آلوده بودن بیش از حد مجاز برخی از محصول گوجهفرنگی در گلخانههای مورد مطالعه بود. طوریکه غلظت کادمیوم در تمامی نمونهها برای سلامتی مصرفکنندگان مخاطرهآمیز ارزیابی گردید. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
فلزات سنگین؛ مس؛ کادمیوم؛ گوجهفرنگی گلخانهای | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمه آلودگی خاک و محصولات کشاورزی توسط فلزات سنگین که از پیشرفت سریع صنعت ناشی میشوند سبب ایجاد نگرانیهای زیادی شدهاند (Massa et al., 2009). در حقیقت فلزات سنگین سمیت بالایی برای انسان، جانوران، میکروارگانیسمها و گیاهان دارد. علاوه بر این فلزات سنگین تحت تأثیر فرآیندهای کاهش و تنزل قرار نمیگیرند و تقریباً به طور کامل در محیط زیست باقی میمانند اگرچه دسترسی زیستی این مواد شیمیایی به طور قابل توجهی بستگی به واکنش آنها با اجزاء مختلف خاک دارد (Doumett etal., 2008). منابع ورود فلزات سنگین در خاک عمدتاً، فعالیتهای انسانی و وقایع طبیعی هستند که از مواد مادری ناشی میشوند. منابع انسانی مرتبط با صنعتی شدن و فعالیتهای کشاورزی مانند رسوبات اتمسفری، تخلیه پسماندها، فاضلابهای شهری، دود خروجی از خودروها، کاربرد کودهای شیمیایی و استفاده بلندمدت از لجن فاضلاب در زمینهای کشاورزی میباشد (Cui et al., 2004). تجمع بیش از حد فلزات سنگین در خاکهای کشاورزی نهتنها منجر به آلودگی محیط زیست میشود بلکه منجر به افزایش جذب فلزات سنگین توسط گیاهان شده که در نتیجه آن کیفیت و امنیت غذایی تحت تاثیر قرار میگیرد (Muchuweti et al., 2006). سبزیجات یکی از غذاهای اصلی برای اغلب افراد هستند و نقش مهمی را در رژیم غذایی انسان بازی میکنند (Yang et al., 2010). سبزیجات علاوه بر دارا بودن موادی مانند پروتئین، ویتامین، آهن، کلسیم و سایر عناصر غذایی به عنوان یک عامل بافرکننده (خنثیکننده) برای مواد اسیدی که در طول فرآیندهای گوارش تولید میشوند عمل میکنند (Bahemuka and Mubofu, 1999). در میان تمامی فلزات سنگین کادمیوم یکی از عناصر پرتحرکی است که به آسانی نیز توسط گیاهان جذب شده و به اندامهای هوایی انتقال پیدا کرده و میتواند تا مقادیر بالایی تجمع پیدا کند، بنابراین به راحتی به زنجیره غذایی وارد شده و برای سلامت انسان و جانداران مضر و زیان آور میشود (Yang et al., 2010). کادمیوم به عنوان یک عنصر فلزی غیرضروری است و اعتقاد بر این است که سبب بروز آسیب حتی در غلظتهای پایین شده و به راحتی میتواند توسط گیاهان جذب شود (.(Yang et al., 2009 در بسیاری از نقاط جهان سبزیجات به شدت توسط کادمیوم آلوده هستند (Yang et al., 2010). هارتوینگ و همکاران در 1998 گزارش دادند که جذب طولانی مدت کادمیوم منجر به بروز سرطانهای کلیه، پروستات تخمدان میشود (Hartwing et al., 1998). مس جزء عناصر غذایی کممصرف و ضروری میباشد که استفاده مکرر از قارچکشهای حاوی مس برای کنترل بیماریهای گیاهان کشت شده منجر به تجمع طولانی مدت مس در سطح برخی از خاکهای کشاورزی شده است (Brun et al., 1998). جذب زیاد مس در انسان باعث خوردگی شدید مخاطی، آسیب گسترده مویرگی، تغییرات نکروتیک کبدی و کلیوی دستگاه گوارشی و سیستم عصبی مرکزی شده و منجر به افسردگی میشود (اسماعیلی ساری، 1381) تجمع فلزات سنگین و انتقال آنها از خاک به سبزیجات، به دلیل ارتباط نزدیکی که سبزیجات با سلامت انسانها دارند به صورت گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است (Chao etal., 2007). شارما و همکاران، یانگ و همکاران، در تحقیقات خود نشان دادند که غلظت عنصر کادمیوم در سبزیجات جمعآوری شده در منطقه مورد مطالعه از حدود مجاز توصیه شده برای این فلز بالاتر رفته است (Sharma et al., 2008; Yang et al., 2009). فلزات سنگین از طریق دو مسیر اصلی استنشاق و بلع وارد بدن می شوند (Tripathi et al., 1997). مصرف غذا، مسیر اصلی مواجه انسان با فلزات سنگین بوده و 90 درصد فلزات سنگین از طریق مصرف مواد غذایی آلوده به انسان منتقل می شوند (Zheng et al., 2007). با توجه به اهمیت سلامت محصولات کشاورزی و بویژه سبزیجات به عنوان یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده رژیم غذایی و از طرف دیگر عدم وجود اطلاعات کافی در زمینه وضعیت آلودگی فلزات سنگین محصولات گلخانهای، این پژوهش با هدف تعیین میزان آلودگی محصول گوجهفرنگی گلخانهای استان همدان به فلزات سنگین مس و کادمیوم و دریافت روزانه این عناصر صورت گرفته است.
مواد و روشها معرفی منطقه مورد مطالعه استان همدان به وسعت 19493 کیلومتر مربع از شمال به استان زنجان و قزوین، از جنوب به استان لرستان، از شرق به استان مرکزی و از غرب به استانهای کرمانشاه و کردستان محدود میشود و بین مدارهای 33 درجه و 59 دقیقه تا 35 درجه و 48 دقیقه عرض شمالی از خط استوا و 47 درجه و 34 دقیقه تا 49 درجه و 36 دقیقه طول شرقی از نصف النهار گرینویچ قرار گرفته است. این استان داراى 9 شهرستان، 19 شهر، 17 بخش و 43 دهستان مىباشد. که ارتفاع آن از سطح دریا 1749 متر است (Madani et al., 2010). نمونهبرداری در این پژوهش با توجه به اطلاعات آماری بدست آمده از سازمان جهاد کشاورزی استان همدان و از طرف دیگر فعال بودن گلخانهها در زمان نمونهبرداری، شهرستانهای همدان، فامنین، کبودرآهنگ، ملایر، تویسرکان و نهاوند به عنوان واحدهای موردنظر در نظر گرفته شده و از هر شهرستان 3 واحد گلخانه و از هر گلخانه 4 مکان نمونهبرداری شد، که در نتیجه تعداد کل نمونهها به 72 نمونه رسید. نمونههای محصول گوجهفرنگی از بوتههای سالم و عاری از بیماری و آفت به مقدار 500 گرم جمعآوری گردید. نمونهها پس از انتقال به آزمایشگاه با آب تصفیه شده و سپس با آب مقطر شستشو و وزن شدند، سپس به قطعات نازک بریده شده و در هوای آزاد خشک شدند سپس نمونهها به مدت 24 ساعت در دمای 70 درجه سلسیوس درون آون قرار داده شدند. آنالیز نمونهها مقدار 2 گرم از نمونههای خشک شده پس از آسیاب شدن درون بوته چینی در کوره به مدت 2 ساعت در دمای 550 درجه سلسیوس به منظور خاکستر شدن قرار داده شد. سپس با استفاده از روش هضمتر با نسبت 2:1 اسید نیتریک به اسید پرکلریک و آب اکسیژنه برای قرائت با دستگاه هضم شدند (Li et al., 2009). نمونههای هضمشدهتوسط دستگاهICP-AES (Inductively coupled plasma spectroscopy) مدل Varian-ES 710با حدتشخیصPPb1قرائت گردید. عملیات آماری مربوط به تجزیه و تحلیل دادهها توسط نرم افزار آماری SPSS16 انجام شد و رسم نمودارها با استفاده از نرم افزار Excelصورت گرفت.
نمودار1- منحنی کالیبراسیون فلز مس
نمودار2- منحنی کالیبراسیون فلز کادمیوم
دریافت روزانه دریافت روزانه یکی از مسیرهای اصلی است که افراد در مواجه با فلزات سنگین قرار میگیرند. اگر چه استنشاق در مکانهای بسیار آلوده نقش اصلی را در تهدید سلامتی افراد ایفا میکند (Cao et al., 2010). حدود مجاز دریافت روزانه براساس استاندارد WHO برای فلز کادمیوم μg kg.day-1 60 و برای فلز مس mg kg.day-1 30 میباشد Sharma et al., 2009) (Alam et al., 2003;. دریافت روزانه فلزات سنگین از طریق مصرف سبزیجات از فرمول زیر محاسبه میشود. EDI = C × FIR/ WAB که در آن EDI: دریافت روزانه فلزات سنگین بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن (Estimated Daily Intake) :C غلظت فلزات سنگین بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم FIR: مصرف روزانه سبزیجات (میانگین مصرف روزانه سبزیجات در ایران 100 گرم میباشد) www.mszd.net :WAB متوسط وزن بدن (افراد بالغ 6/63، کودکان 7/32 و بزرگسالان 9/60) (Bo et al., 2009). شاخص ارزیابی سلامت این شاخص به عنوان ابزاری برای ارزیابی تهدیدات ناشی از مصرف مواد غذایی آلوده به فلزات سنگین مورد استفاده قرار میگیرد. HRI = DIM / RfD HRI : شاخص ارزیابی سلامت (Health Risk Index) DIM : دریافت روزانه فلزات سنگین بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن (Daily Intake of Metals) RfD: دُز رفرنس (Refrence oral doses) شاخص ارزیابی سلامت بزرگتر از یک نشاندهنده وجود ریسک ناشی از مصرف مواد غذایی آلوده به فلزات سنگین برای مصرفکنندگان است (Cheraghi et al., 2012).
یافتهها نتایج حاصل از آزمون تیتست تک نمونهای که به منظور مقایسه میانگین عنصر مس و کادمیوم با حدود مجاز استاندارد (2/0 میلیگرم بر کیلوگرم) انجام شد، حکایت از آن دارد که غلظت عناصر مذکور در محصول گوجهفرنگی مربوط به گلخانههای تویسرکان، همدان و ملایر به طور معنیداری بیشتر از حد مجاز بوده است (05/0p<) (نمودار3). با توجه با نمودار 4 عنصر مس در نمونههای گوجهفرنگی در حدود مجاز توصیه شده با استاندارد WHO (20 میلیگرم بر کیلوگرم) میباشد (Muchweti et al., 2006). مقدار ضریب همبستگی پیرسون (**947/0) نشاندهنده ارتباط مثبت و قوی
جدول1- آمار توصیفی غلظت عناصر کادمیوم و مس در گوجهفرنگیهای موجود در گلخانههای استان همدان
جدول2- دریافت روزانه فلزات سنگین (mg kg.day-1)
جدول3- شاخص ارزیابی سلامت
نمودار 3- مقایسه میانگین غلظت فلز کادمیوم گوجهفرنگی با حدود مجاز سبزیجات
نمودار 4- مقایسه میانگین غلظت فلز مس گوجهفرنگی با حدود مجاز سبزیجات
بحث و نتیجهگیری در مقایسه میانگین غلظت عناصر مورد مطالعه، نتایج نشان داد که غلظت کادمیوم در نمونههای مورد مطالعه بیشتر از حدود مجاز توصیه شده توسط WHO میباشد. در مطالعهایی تحت عنوان ارزیابی مقدار کادمیوم و سرب در خاک و محصول گوجهفرنگی کشت شده در اراضی کشاورزی که در شهر کادونا در نیجریه انجام گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که غلظتهای کادمیوم و سرب در نمونههای گوجهفرنگی بالاتر از استانداردهای ارائه شده توسط FAO/WHO بود (Jimoh and Mohammed., 2012). در مطالعهای با عنوان مقدار فلزات سنگین سبزیجات آبیاری شده با مخلوط فاضلاب و لجن که در زیمباوه انجام شد، نتایج نشان داد که سبزیجات آزمایش شده در این مطالعه به شدت به 4 عنصر کادمیوم، مس، سرب و روی آلودهاند (Muchuweti et al., 2006). در مطالعهای که تحت عنوان مقدار فلزات سنگین در سبزیجات در ترکیه برای مس، روی و نیکل در منطقه کایسری ترکیه انجام شد نشان داد که حدود مجاز و غلظت کادمیوم و سرب از حدود مجاز بالاتر است. بالا بودن غلظت فلزات سنگین در برخی از گونههای سبزیجات میتواند به بالا بودن غظت عناصر در خاک مربوط به آنها ارتباط داشته باشد (Demirezen and Aksoy, 2006). همبستگی مثبت و معنیداری بین عناصر مس و کادمیوم در محصول گوجهفرنگی در سطح 1 درصد دیده شد. این همبستگی نشان دهنده منبع مشترک برای ورود آنها به گوجهفرنگی میباشد. پینگ و همکاران، 2011 در گزارشات خود نشان دادند که وجود همبستگی مثبت و معنیدار بین فلزات در محصولات کشاورزی نشاندهنده این است که احتمالا این فلزات از منابع یکسانی ناشی شدهاند (Ping et al., 2011). به طور کلی حضور فلزات سنگین در بخش خوراکی سبزیجات نشاندهنده ورود این عناصر از راههای مختلف به این محصولات میباشند. سبزیجات آلوده به فلزات سنگین یکی از راههای دریافت روزانه فلزات سنگین میباشد. در این مطالعه دریافت روزانه فلزات سنگین در تمامی ردههای سنی در حدود مجاز توصیه شده میباشد. در تحقیقی با عنوان ارزیابی سبد خرید میوهها و سبزیجات مصر و بررسی فلزات سنگین در آنها، برای ارزیابی سطح و مقدار روی، مس، کادمیوم و سرب در میوههای مختلف و سبزیجات عرضه شده در فروشگاههای مصر انجام شد. نتایج نشان داد که میزان دریافت روزانه عناصر مذکور از طریق میوه و سبزی تخمین زده شد و مشخص شد که همگی زیر سطوح قابل تحمل توصیه شده توسط FAO/WHO بودند (Radwan et al., 2006) . نتایج حاصل از ارزیابی شاخص سلامت نشاندهنده وجود ریسک ناشی از مصرف این محصول برای مصرفکنندگان میباشد. عنصر کادمیوم در هر سه رده سنی کودکان، افراد بالغ و بزرگسالان سبب بروز مخاطرات برای سلامت افراد مصرف کننده میشود. مقادیر غیرمجاز کادمیوم سبب ایجاد آسیب به کلیه، استخوانها و ششها میشود (Al Jassir et al., 2005). عنصر مس در این مطالعه تهدید جدی برای افراد مصرفکننده ایجاد نمیکند. در مطالعهایی تحت عنوان ارزیابی پتانسیل سمیت فلزات سنگین در سبزیجات، مقادیر کادمیوم، سرب، جیوه و نیکل در نمونههای سبزیجات و خاک در منطقه جنوب نیجریه تعیین و پتانسیل خطرات آنها ارزیابی شد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان داد که غلظتهای کادمیوم، نیکل و سرب در نمونههای مورد آزمایش از غلظتهای مجاز ماکزیمم ارائه شده برای خاکهای کشاورزی بالاتر بود (Orisakwe et al., 2012). در مطالعهای با عنوان غلظت و پتانسیل ریسک خطر فلزات سنگین در سبزیجات فروشگاهی در شهر چونگکینگ چین غلظت و دریافت روزانه فلزات سنگین سرب، روی، منگنز، مس، کادمیوم و کروم در سبزیجات بررسی شده و پتانسیل ریسک سلامت برای مصرفکنندگان اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که غلظتهای سرب و کادمیوم اندازهگیری شده از حدود ایمنی و سلامت داده شده توسط FAO/WHO و قوانین چین تجاوز کرده که نشان دهنده آلودگی شدید سبزیجات فروشگاهی توسط این عناصر است (Yang et al., 2009). در یک تحقیق با عنوان ارزیابی خطر فلزات سنگین از طریق مصرف محصولات زراعی در مجاورت معدن دابائوشان جنوب چین، به منظور تعیین غلظت فلزات سنگین روی، سرب و کادمیوم در خاک و محصولات زراعی طراحی شده و همچنین به منظور تخمین پتانسیل خطرات سلامتی فلزات سنگین برای انسان صورت گرفته است. نتایج نشان داد که غلظت کادمیوم، سرب و روی در سبزیجات رشد یافته از ماکزیمم غلظتهای مجاز در چین فراتر رفته است (Ping et al., 2009). مهمترین منبع ورود کادمیوم به محصولات کشاورزی عبارتند از خاک آلوده، آب آبیاری، کاربرد لجن آلوده در کشاورزی، کاربرد کودهای فسفاته و آلودگیهای اتمسفری به خصوص در مناطق صنعتی میباشد. علاوه بر کودهای فسفره سایر کودهای شیمیایی (N, N.P, N.P.K) نیز محتوی مقادیر کمی از عناصر سنگین است. در بین عناصر موجود در کودهای شیمیایی کادمیوم مهمترین آنها محسوب میشود، براساس مطالعات انجام گرفته در انگلستان در مناطق غیرصنعتی و غیرآلوده، بیش از50 درصد کادمیوم ورودی به زمینهای کشاورزی ناشی از کاربرد کودهای فسفاته است (Aghili et al., 2008). تجمع کادمیوم در سبزیجات به صورت معنیداری از نوع گونهها تاثیر میگیرد. سبزیجات میوهایی به نظر میرسد که نسبت کادمیوم کمتری را در قسمتهای خوراکی خودشان تجمع میدهند. بنابراین میتوانند گونههای مفیدتری برای پرورش باشند و در حالیکه سبزیجات برگی تمایل بیشتری به تجمع در برگهای خود دارند (Yang et al., 2009). جذب فلزات سنگین توسط گیاهان اغلب از گونه گیاهی، مرحله رشد، نوع خاک، نوع فلز و فاکتورهای محیطزیستی تاثیر میپذیرد. غلظت فلزات سنگین در محلولهای خاک نقش حیاتی را در کنترل دسترسی فلزات سنگین برای گیاه بازی میکند. افزایش مقادیر فلزات سنگین در خاک منجر به افزایش جذب آن توسط گیاه میشود (Orisakwe et al., 2012). منابع مهم ورود کادمیوم و مس به محصولات کشاورزی شامل آلودگی از طریق خاکآلوده، آب آبیاری، کاربرد لجن فاضلاب در کشاورزی، کاربرد کودهای آلی و آلودگیهای اتمسفری میباشد. به طور کلی حضور فلزات سنگین در بخش خوراکی سبزیجات نشاندهنده ورود این عناصر از راههای مختلف به این محصولات میباشد. بنابراین برای جلوگیری از آلودگی محصولات کشاورزی به فلزات سنگین لازم است که غلظت عناصر غذایی در خاک به طور متناوب سنجش شده تا از این طریق از کاربرد اضافی کودهای شیمیایی که عموماً حاوی عناصر سنگین نیز هستند جلوگیری شود. همچنین با استفاده از روشهای کنترل زیستی به جای استفاده از آفتکشها میتوان تا حد زیادی از ورود فلزات سنگین به خاک و منابع آبی جلوگیری کرد. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
· Sharma, R.K., Agrawal, M. and Marshall, F.M. (2008). Heavy metal (Cu, Zn, Cd and Pb) contamination of vegetables in urban India: A case study in Varanasi. Environmental Pollution, 154: 254- 263.· Sharma, R.K., Agrawal, F.M. and Madhoolika, M. (2009). Heavy metals in vegetables collected from production and market sites of a tropical urban area of India. Environmental Pollution, 154: 254-263.· Tripathi, R.M., Raghunath, R. and Krishnamoorthy, T.M. (1997). Dietary intake of heavy metals in Bombay city, India. The Science of the Total Environment, 208: 149-159.· Yang, J., Guo, H., Ma, Y., Wang, Li., Wei, D. and Hua, L. (2010). Genotypic variations in the accumulation of Cd exhibited by different vegetables. Journal of Environmental Sciences, 22(8): 1246–1252.· Yang, Y., Zhang, F.S., Li, H.F. and Jiang, R.F. (2009). Accumulation of cadmium in the edible parts of six vegetable species grown in Cd-contaminated soils. Journal of Environmental Management, 90(2): 1117–112.· Zheng, N., Wang, Q., Zhang, X., Zheng, D., Zhang, Zh. and Zhang, Sh. (2007). Population health risk due to dietary intake of heavy metals in the industrial area of Huludao city, China. Science of the Total Environment, 387: 96–104.· http://www.mszd.net/different/1302-standard-gahani-iran-esraf.htm. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,887 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 533 |