اهمیت، ضرورت، اهداف و روش تحقیق:
دریای خزر بزرگترین دریا چه محصور در جهان است که مساحت و حجم آن به ترتیب 390000 کیلومتر مربع و 780000 کیلومتر مکعب می باشد. پیچیدگی شکل گیری دریای خزروجداشدگی آن درهزاران سال پیش از سایرآب های کره زمین، سبب گردید که این محیط آبی نه تنها از نظر خواص فیزیکوشیمیایی بلکه زیستگاه ها و موجودات زنده آن نیز خاص گردند. تا قبل از انجام فعالیتهای سازه ای بر روی این دریا و رودخانه های مربوطه، مواد مغذی عمدتا" در اواخر بهار و اوایل تابستان به آن وارد می شد. اما با احداث سد ها بخصوص بر روی ولگا از ورود مواد مغذی به طریق کلاسیک جلوگیری شده است. به این ترتیب مواد مغذی در نواحی مختلف بیشتر از سیکل داخل اکوسیستم و باران تامین می گردد. در اثر عوامل مختلف نظیر آلودگی های با منشا انسانی و نیز آلودگی های بیولوژیکی نظیر ورود گونه های مهاجم، تعادل و پایداری طبیعی اکوسیستم دچار اختلال می گردد و جمعیت گونه های خاصی از فیتوپلانکتون به خصوص انواع مضر و یا سمی به شدت افزایش می یابد، به نحوی که موجب آسیب های مختلف از جمله شکوفایی جلبکی (Harmful Algal Blooms) می شود. افزایش HABs اثرات منفی بر سلامت مردم،بهداشت غذاهای دریایی، منابع طبیعی، اکوسیستم، مزارع پرورش آبزیان، فعالیتهای اقتصادی وابسته به دریا و گردشگری می گذارد. لذا با توجه به اثرات انسانی بر روی آب‌های دریای خزر مسائل مرتبط با آلودگی های بیولوژیکی از جمله شکوفایی جلبکی باید مورد شناسایی و بررسی قرار گیرند. در این راستا پروژه حاضر به اجرا در آمد تا با بررسی تغییرات تراکم و تنوع فیتوپلانکتون پتانسیل حوزه جنوبی دریای خزر را جهت بروز بلوم جلبکی در فصول و ایستگاههای مختلف مورد بررسی قرار دهد، ضمن آنکه بررسی همزمان فاکتورهای فیزیکوشیمیایی و مواد مغذی نیز صورت گرفت.
از سوی دیگر فلات قاره دریای خزر از یک قرن پیش مورد بهره برداری اتحاد شوروی سابق قرار گرفته و صدها چاه فعال نفت و گاز در بستر آن وجود دارد. در حاشیه این دریا و همچنین در مسیر رودهای بزرگ ورودی به آن، نظیر ولگا، دهها پالایشگاه، مجتمع پتروشیمی، صنایع سنگین و سبک، صنایع سلولزی و چوب، و کارخانجات رنگ و صنایع مختلف وجود دارد و دهها شهر بزرگ در غالب موارد فاضلابهای شهری ،صنعتی و کارخانجات شیمیایی خود را به صورت تصفیه نشده به دریا تخلیه می نمایند و از آنجائی که دریای خزر به عنوان یک اکوسیستم بسته محسوب می گردد، لذا بیشتر از دریا های دیگر تحت تاثیر فعالیت های انسانی (anthropogenic) قرار دارد. با توجه به غنی بودن مواد نفتی در حوزه های نفتی دریای خزر و امکان بروز حوادثی از جمله نشت نفت، ریخت و پاش مواد نفتی، حوادث کشتیرانی خصوصا نفتکشها، بروز زلزله، آتش سوزی چاههای نفت، آلودگی دریا در اثر تخلیه فاضلاب و پسابهای صنعتی که در حاشیه دریا و رودهای مهم قرار دارند دور از انتظار نیست. بنابراین، در این تحقیق (سال 1391) مروری بر توزیع زمانی- مکانی الکان های نرمال و ترکیبات پلی آروماتیک در رسوبات حوزه جنوبی دریای خزر – استان مازندران و همچنین استمرار بررسیهای قبل خواهد پرداخت. همچنین به منظور مدیریت زیست محیطی و فهم رفتار این ترکیبات در محیط، مقایسه با مطالعه اخیر و استاندارد های جهانی در زمینه آلاینده های نفتی و تعیین منشاء آنها در دریای خزر صورت می پذیرد.
نمونه برداری درسواحل استان مازندران در اعماق 5، 15و 30 متر طی شش ماه و چهار فصل (بهار، تابستان، پاییز و زمستان) در چهار نیم خط عمود بر ساحل (تنکابن، نوشهر، بابلسر، امیر آباد) در سال 1391 انجام گردید. مجموعا" تعداد 72 نمونه آب در لایه سطحی در اعماق 5، 15 و 30 متر جمع آوری شدند و سپس بررسی های کمی و کیفی پارامترهای فوق طبق روشهای استاندارد انجام شدند.
به منظور تعیین نحوه توزیع زمانی- مکانی و منشأ ترکیبات هیدروکرین های پلی آروماتیک(PAHs) و آلکانهای نرمال (n-alkanes) نیز از رسوبات سطحی نیم خط های ذکر شده با استفاده از گرب ون وین نمونه برداری صورت پذیرفت. نمونه ها پس از قرارگیری در ورق آلومینیومی بوسیله کلمن حاوی یخ خشک به آزمایشگاه انتقال داده شدند و تا زمان شروع آنالیز شیمیایی در دمای C˚20- نگه داشته شدند. نمونه ها پس از آماده سازی (استخراج مایع-مایع و فرآیندسوکسیله) به روش استاندارد و بوسیله دستگاه گازکروماتوگرافی با طیف سنجی جرمی (GC-MS) اندازهگیری گردید.
نتایج:
میانگین دمای آب و هوا در این منطقه به ترتیب برابر 85/0±46/19 و 78/0±25/20 درجه سانتیگرادبوده است و کمترین و بیشترین دمای آب به ترتیب مربوط به فصول زمستان (00/7) و تابستان (10/28) ثبت گردید. میانگین شوری در این منطقه به ترتیب برابر13/0±35/12ppt بوده است و در این تحقیق حداکثر شوری در نیم خط های مختلف در فصل تابستان و حداقل در فصل زمستان مشاهده گردید. همچنین میانگین شفافیت در تحقیق حاضر برابر 18/0±63/2 متر بوده است که نسبت به سال قبل کاهشی کمی را نشان داد، اما pHبامیانگین02/0±51/8 نسبت به سال قبل روند افزایشی داشته است. میانگین میزان اکسیژن محلول درطول سال برابر07/0±00/6 میلی لیتردرلیتر بوده است. غلظت سالانه ازت معدنی (NH4+،NO2- ، NO3-) نسبتا دارای تغییرات گسترده ای است. درصد اجزای ترکیبات نیتروژنی نسبت به ازت معدنی در مناطق، ماهها و فصول مختلف در سال متفاوت است بطوریکه درصد NH4+، NO2- و NO3- به ترتیب برابر 6 تا 53 ، 14/0 تا 26 و37 تا94 درصد متغیر بوده است.میانگین درصد ازت معدنی (DIN)کمتر از %15 و درصد ازت آلی (DON) به بیش از %80 رسیده بود.میانگین سالانه فسفر معدنی و آلی به ترتیب برابر 04/0± 58/0 و 02/0± 48/0 میکرومولاربوده و سهم هر کدام به ترتیب برابر 54 و 46 درصد ثبت گردد. میانگین سالانه سیلیس محلول برابر2/0±5/9 میکرومولاربوده است.
بررسی کیفی فیتوپلانکتون نشان داد که در ساختار آن 114 گونه شرکت داشته اند که در 9 شاخه ی طبقه بندی گردیدند. شاخه باسیلاریوفیتا با 43 گونه بیشترین تعداد گونه را دارا بود. همچنین موجودات تاژکدار فیتوپلانکتونی با حداکثر طول خطی کمتر از 10 میکرون (Small flagellates) مشاهده شدند. میانگین تراکم فیتوپلانکتون به همراه خطای استاندارد درطی دوره نمونه برداری 32 ± 164 میلیون سلول در مترمکعب بودو میانگین تراکم در زمستان حدودا" 5 برابر میانگین تراکم در سایر فصول گردید. میانگین تراکم درنیم خط های غرب استان یعنی تنکابن و نوشهر به ترتیب 6/1 و 2 برابرمیانگین تراکم درنیم خط شرقی (امیرآباد) گردید. باسیلاریوفیتا با 89 درصد بیشترین درصد تراکم را در بین شاخه‌های فیتوپلانکتونی دارا بوده است. پیروفیتا، سیانوفیتا و کلروفیتا به ترتیب رتبه های بعدی از درصد تراکم را بدست آوردند. شاخه ی کریزوفیتا و گروه تاژکداران کوچک (4/1) درصد تراکم یکسانی را نشان دادند. بررسی ماهانه میانگین تراکم گونه های غالب نشان داد که Chaetoceros throndsenii در سه ماه اول نمونه برداری یعنی ماه های اردیبهشت، تیر و شهریور بعنوان اولین گونه عالب حضور یافت ولی در ماه های آبان، دی و اسفند به ترتیب گونه های Thalassionema nitzschioides، Skeletonema costatum و Pseudonitzschia seratia در رتبه اول تراکم قرار گرفتند. میانگین زی توده فیتوپلانکتون به همراه خطای استاندارد (SE) در طی دوره 1 /18 ± 5/156 میلی گرم در مترمکعب بدست آمد و میانگین زی توده در فصول تابستان و زمستان بالاتر از دو فصل دیگرثبت گردید. زی توده فیتوپلانکتون در طی مطالعه عمدتا" تحت تاثیرباسیلاریوفیتا و پیروفیتا شکل گرفت.
میانگین غلظتهای کل آلکانهای نرمال (HCs) و PAHs بترتیب 333±2390 میکروگرم بر گرم وزن خشک و 107±1444 نانوگرم بر گرم وزن خشک رسوب تعیین گردید. مقایسه نتایج تحقیق حاضر با دیگر مطالعات مشخص شده که غلظت آلکانهای نرمال و ترکیبات PAH در منطقه مازندران بیشتر از نواحی دیگر دریای خزر و نیز همین منطقه در سایر مطالعات بوده است. نتایج حاصله از اندازهگیری ترکیبات پلی آروماتیک (PAHs) در بخش ساحلی حوزه جنوبی دریای خزر (منطقه مازندران) نشان میدهدآلودگی حاصل در رسوبات مناطق مورد مطالعه در تمامی فصول در حد متوسط تا بالا بوده است. با توجه به منشا آلایندهها که به طور غالب پتروژنیک تشخیص داده شد و همچنین افزایش غلظت ترکیبات PAHبا فاصله از ساحل میتوان نتیجه گرفت آلودگی حاصل در رسوبات مناطق مورد مطالعه خصوصا رسوبات عمق 30 متر متاثر از ریزشهای نفتی در دریای خزر میباشد. مقادیر ماکزیمم آلکانهای نرمال اغلب در گستره ترکیبات سبک تر قرار داشتنداین نتیجه احتمالاً بیانگر تازگی و نشت نفت در رسوبات منطقه بوده است. مقادیر بالای نسبت های LMW/HMW ، 17n-C/Pri، 18n-C/Phy،Pr/Phy، CPI وUCM قابل ملاحظه در برخی ایستگاهها و نسبت U/R با مقادیر بالا، درجه بالای تجزیه زیستی و آلودگی مزمن نفت تجزیه شده را تایید مینماید.
دستورالعمل فنی و توصیه ترویجی:
نتایج نشان داد که در سالهای قبل اکوسیستم دریای خزر دارای محدودیت نیتروژنی برای رشد فیتوپلانکتون بوده است. درحالی که بر طبق نتایج حاصل از تحقیق حاضر در فصول مختلف نشان داد که در فصول بهارو تابستان سیستم محدودیت فسفری داشته اما در فصول پاییز و زمستان بیشتر به سمت محدودیت نیتروژنی تمایل پیدا کرد. همچنین این ناحیه از خزر دارای محدودیت سیلیسی برای رشد فیتوپلانکتون نبوده است. با مقایسه تغییرات سالهای مختلف (1387، 1388، 1389 و تحقیق حاضر) در می یابیم که این پارامترها در ماههای مختلف دارای نوسانات متفاوتی بوده اند. آنچه از داده های این تحقیق بعنوان دستورالعمل فنی و توصیه ترویجی متصور است، مربوط به نقش هر یک از پارامتر ها و نحوه استفاده از آن ها در علوم مختلف می باشد. از جمله ، در بخش شیلات: ارتباط این پارامترها با ارزیابی ماهیان دریای خزر (استخوانی، کیلکا و خاویاری) و همچنین سایر فعالیتهای شیلاتی (پرورش ماهی در قفس، مکانهای مناسب رهاسازی ماهیان) استفاده نمود. بنظر می رسد که وجود استرس و عدم ثبات در اکوسیستم، به نفع گونه های دارای پتانسیل شکوفایی بخصوص Chaetoceros throndsenii و Pseudonitzschia seriata بوده است. واضح است که کنترل رویداد های فوق از سوی انسان در مقیاس طبیعی آن، یعنی دریای خزر عملا" ناممکن است. اما شاید توقف یا کاهش هر گونه فعالیت (تخلیه فاضلاب، شهرک سازی، جاده سازی، ایجادمراکزتفریحی، اختلال در زنجیره و شبکه غذایی با صید بی رویه ماهیان، فعالیت های تفریحی طبیعت ستیزو..) و حتی فعالیت های اجرایی با هدف بهبود شرایط اکوسیستم دریای خزر(مانند کنترل فیزیکی و بیولوژیکی) از سوی انسان، بهترین روش پیشگیری و کنترل تغییرات اکولوژیکی نامطلوب آتی و شاید بازگشت به ثبات اکولوژیکی در دوره ی پیش از دهه ی 1380 باشد.
اطلاعات بدست آمده از ترکیبات نفتی نیز برای مراکز تحقیقی و پژوهشی و همچنین اجرائی مورد استفاده قرار می گیرد و از زمره اطلاعات پایه ای و حقوقی است که نهاد های مختلف اعم از استانداری، سازمان محیط زیست، وزارت امور خارجه، اقیانوس شناسی و دانشگاهها از داده های این تحقیق استفاده می کنند. افزایش فعالیتهای اخیر صنعتی و نفتی کشورهای حاشیه می تواند آسیب های جدی اکولوژیکی و زیست محیطی را به این دریا وارد نماید. با توجه به غنی بودن مواد نفتی در حوزه های نفتی دریای خزر و امکان بروز حوادثی از جمله نشت نفت، ریخت و پاش مواد نفتی، حوادث کشتیرانی خصوصا نفتکشها، بروز زلزله، آتش سوزی چاههای نفت، آلودگی دریا در اثر تخلیه فاضلاب و پسابهای صنعتی که در حاشیه دریا و رودهای مهم قرار دارند دور از انتظار نیست. نتیجه اینکه، الگوی توزیعی آلکانهای نرمال و PAHs به همراه نسبتهای تشخیصی مختلف و منحنی های مربوطه، منشأ غالب پتروژنیک را برای هر دو آلاینده تایید کردند، اگرچه در برخی ماهها و ایستگاهها منشاء پایروژنیک و بیوژنیک نیز ثبت گردید. دلایل قابل ذکر در این زمینه میتواند ریزشهای نفتی ناشی از تخلیه (تاربالهای نفتی)، بارگیری، سوختگیری و تردد کشتیهای تجاری و تانکرهای سوختی در بخش ساحلی خزر(بخصوص در بنادر)، فعالیتهای استخراج و پالایش نفت خام در کشورهای حاشیه دریای خزر بویژه آذربایجان و تخلیه مستقیم و غیر مستقیم فاضلابهای تصفیه نشده و نیمه تصفیه شده شهری و صنعتی ناشی از شهرهای حاشیه‌ای دانست.
ویژگی مناطق کاربرد توصیه ترویجی:
با توجه به نقش پارامتر های فیزیکوشیمیائی کاربرد های مختلفی برای آن در علوم مختلف (شیلات، کشتی رانی، ....) وجود دارد. داده های این تحقیق می تواند در اختیار سازمان ها و ارگان های مختلف از قبیل زمین شناسی، اقیانوس شناسی، محیط زیست، سازمان آّب، مراکز تحقیقاتی وزرات نیرو، حتی انرژی اتمی، دانشگاهها و مراکز تحقیقات قرار گیرد و گشت های دریایی مشترک بین ارگان های ذیربط صورت گیرد و از کار های موازی با توجه به امکانات موجود در موسسه تحقیقات شیلات ایران در خصوص پایش منابع آبی و موجودات زنده دریای خزر پرهیز گردد. نتایج بخش زیستی (فیتوپلانکتون) باید به اطلاع سازمان ها و یا شرکت های مربوط به حفظ و نگهداری محیط زیست از قبیل سازمان محیط زیست، شرکت های ایجاد تاسیسات مربوط به سازه های آبی (آب و فاضلاب)، متولیان حفظ بهداشت و سلامت انسانی، دام و طیور، شرکت های وابسته به عمران، جاده سازی و شهرک سازی، گردشگری، حراست دریا و سازمان های تحقیقاتی وابسته به مطالعات دریای خزر برسد تا از انجام هر گونه اقدام بدون برنامه ریزی و خودسرانه مربوط به دریای خزر جلوگیری شود.
با آگاهی از نوع و میزان آلاینده ها و تشخیص منابع آلوده کننده میتوان از ورود آنها بطروق مختلف جلوگیری ، حفظ و مدیریت نمود. بنابراین، نتایج حاصل از این بخش نیز برای بخشهای اجرایی نظیر سازمان شیلات، سازمان حفاظت محیط زیست، بنادر کشتیرانی ، مراکز آموزشی و دانشگاهها با رشته‌های مرتبط قابل استفاده خواهد بود.