مؤلفههای اصلی که یک روش آماری چند متغیره است غلظت فلزات آلومینیوم مس روی آهن سرب کادمیم کبالت سدیم

Transcript

1 b b پژوهش و سازندگی شماره 109 زمستان 1394 ارزیابی غلظت فلزات بافتهای مختلف جرد ایرانی با استفاده از روش آماری تجزیه به مؤلفههای اصلی )PCA( امیرحسین حمیدیان )نويسنده مسئول( استادیار گروه مهندسی محیط زیست دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران کرج ایران منوچهر خزاعی دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی محیط زیست دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران کرج ایران افشین علیزاده شعبانی استادیار گروه مهندسی محیط زیست دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران کرج ایران سهراب اشرفی استادیار گروه مهندسی محیط زیست دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران کرج ایران سیدعلی اصغر میرجلیلی کارشناس ارشد بهداشت ایمنی و محیط زیست شرکت ملی صنایع مس ایران طرح معادن مس تفت عصمت اسمعيل زاده پژوهشگر محیط زیست مجتمع مس سرچشمه امور تحقيق و توسعه تاريخ يافت: اسفند ماه 1392 تاريخ پذيرش: دی ماه a.hamidian@ut.ac.ir چکيده فرایندهای صنعتی مختلف مقادیر باالیی از فلزات را تولید میکنند و از این طریق بر اکوسیستمهای طبیعی گیاهان و جانوران تأثیر میگذارند. نتیجه تعیین مقادیر آنها به دلیل اثر تجمعی که بافتهای مختلف جانوران دارند امر بسیار مهمی تلقی میشود. جوندگان به دلیل جثه کوچکی که نسبت به پستانداران بزرگ جثه دارند دارای میزان متابولیسم باالتری نسبت به آنها هستند نتیجه بیشتر معرض آالیندههای محیطی قرار میگیرند. این مطالعه سعی شده است که با روش آماری تجزیه به مؤلفههای اصلی که یک روش آماری چند متغیره است غلظت فلزات آلومینیوم مس روی آهن سرب کادمیم کبالت سدیم منیزیم پتاسیم کلسیم کروم نیکل استرانسیم بافتهای کبد مو قلب و استخوان ران جرد ایرانی بررسی شود. نمونهها با استفاده از تله فنری تابستان 1391 از محدوده معدن مس ه زرشک جمع آوری گردید. غلظت فلزات بافتهای مختلف با روش هضم مرطوبو با دستگاه ICP-OES اندازهگیری شد. غلظت فلزات کادمیم کبالت وسرب نمونه ها زیر حد تشخیص دستگاه بودند. سه مؤلفهی اصلی از آزمون تجزیه به مؤلفههای اصلی استخراج شد که مجموع حدود 88 صد از واریانس کل را توضیح میدادند. فلزات کلسیم سدیم روی منیزیم پتاسیم و استرانسیم با مؤلفه اول فلزات آهن نیکل کروم و آلومینیوم با مؤلفه دوم و فلز مس با مؤلفه سوم همبستگی باالیی را نشان دادند. تمامی فلزات قرار گرفته مؤلفه اول به غیر از روی بافت استخوان و فلزات قرار گرفته مؤلفه دوم و سوم بافت مو تجمع بیشتری داشتند. كلمات كليدي: تجزیه به مؤلفههای اصلی جرد ایرانی فلز بافت ه زرشک 10

2 شماره 109 نشريه دامپزشكی زمستان 1394 Veterinary Journal (Pajouhesh & Sazandegi) No 109 pp: Assessmentof metal concentrations in different tissues of Persian jird by using statistical method of Principal Component Analysis (PCA) By: Hamidian A.H., Assistant Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources, University of Tehran; Khazaee M., M.Sc. Student of environmental science, Faculty of Natural Resources, University of Tehran; Alizadeh Shaabani, A., Assistant Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources, University of Tehran; Ashrafi, S., Assistant Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources, University of Tehran; Mirjalili, S.A.A., M.Sc. HSE, Taft Copper Mine Project, National Iranian Copper Industries Company; Esmaeelzadeh, E., Environmental Researcher, Research and Development, Sarcheshmeh Copper Complex Received: February 2013 Accepted: December Different industrial activities produce large amount of metals and thereby affect natural ecosystems, plants and animals. Therefore determining the concentrations of metals due to cumulative effect of them in different tissues of animals are considered to be very important. Due to small size of rodents than largemammals they have higher metabolism than them therefore more exposeds to environmental pollutions. In this study by statistical methodof principal component analysis that is a multivariate statistical method, the concentration of aluminum, copper, zinc, iron, lead, cadmium, cobalt, sodium, magnesium, potassium, calcium, chromium, nickel, strontium in liver, hair, heart and femur of Persian jird were investigated.in summer of 2012, samples were collected by using snap trap in different parts of copper mine. Wet digestion method and ICP-OES instrument were applied for measurement of metal concentrations in different tissues. The concentration of Cd, Pb and Co were reported below the limit detection of instrument. Three principal factors were extracted from principal component analysis which explain about 88% of the total variance. Calcium, sodium, zinc, magnesium, potassium and strontium with the first factor, iron, nickel, chromium and aluminum with the second factor and copper with the third factor show high correlation. All of the metals expect zinc placed in the first factor accumulate more in femur tissue and metals placed in the second and third factors accumulate more in hair tissue. Key words: Principal component analysis, Persian jird, Metal, Tissue, Darreh Zershk مقدمه فلزات به صورت طبيعي محيط وجود دارند و اغلب سنگها خاک آب گياهان و جانوران به شکل های مختلف مانند يونهاي محلول آب بخار نمک يا مواد معدني یافت می شوند. از منظر سالمت جانوران فلزات را مي توان به دو گروه ضروری مانند مس آهن و روی و غیر ضروری مانند سرب و کادمیوم تقسيم کرد )17(. فلزات ضروری برای ادامهی حيات و فعالیت های جانوران الزم بوده و نقش قابل توجهی بدن دارند. فلزات غیر ضروری بدون اینکه فعالیت های فیزیولوژیکی جانوران نقشی داشته باشند حتی غلظت های کم نیز باعث اختالل سیستم بدن جانوران میشوند. میان آالیندههاي محیط زیست فلزات جایگاه ویژهاي دارند و اکثرا غلظتهای باال داراي اثرات سمی براي موجودات زنده هستند. برخی از فلزاتبه خصوص فلزات سنگین به علت خواص سمی و تجمعپذیري پیکر جانداران حتی غلظتهاي نسبتا کم نیز از اهمیت زیست محیطی باالیی برخوردارند )1(. اين فلزات سمي برخالف برخي مواد آلي قابليت تجزيه زيستي نداشته و تجمعشان بافتهاي زنده مي تواند منجر به مرگ يا تهديدات جدي براي سالمتي شود )20(. فرآيندهاي مختلف صنعتي با تغییر چرخهی ژئوشیمیایی و توازن بیوشیمیایی عناصر مهمترین منابع اصلي تولید فلزات سنگين هستند )2(. فلزات سنگین اثرات مختلفی مانند کاهش رشد تغییر رفتار تغییرات ژنتیکی و مرگ و میر جانوران را باعث میشوند. جوندگان نقش بسیار مهمی اکوسیستم چه از لحاظ کارکردی و چه از لحاظ تغذیهای دارند همچنین به دلیل جثه کوچکی که نسبت به پستانداران بزرگ جثه دارند دارای میزان متابولیسم باالتری نسبت به آن ها هستند نتیجه بیشتر معرض آالیندههای محیطی قرار میگیرند )16(. جرد ایرانیبه راستهی جوندگان خانوادهی موشها زیر خانوادهی جربیلها و جنس مرینوس تعلق دارد. جرد ایرانی اکثر مناطق ایران زیست میکند و از جمعیت مطلوبی برخوردار است. این مطالعه غلظت فلزات آلومینیوم مس روی آهن سرب کادمیم کبالت سدیم منیزیم پتاسیم کلسیم کروم نیکل استرانسیم بافت های کبد مو قلب و استخوان ران جرد ایرانی با استفاده از روش تجزیه به مؤلفههای اصلی بررسی شد. مواد و روش ها منطقه مورد مطالعه کانسار مس ه زرشک استان یزد و 45 کیلومتری جنوب غربی شهرستان تفت قرار دارد كه 45/5 صد آن را ارتفاعات و مابقي را دشتها مخروط افكنهها و تپه ماهورهايي كه سطح آنها از آبرفت كم ضخامت پوشانده تشکیل شده است. این منطقه طول جغرافیایی 53 جه و 11

3 ارزیابی غلظت فلزات بافتهای دقیقه تا 53 جه و 54 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 31 جه و 29 دقیقه تا 31 جه و 36 دقیقه شمالی قرار دارد)شکل 1 (ومحدوده مطالعاتي معدن ه زرشک ارتفاع 2400 متري از سطح يا قرار گرفته است) 3 (. نمونهبرداری و آمادهسازی نمونهها پس از بررسیهای مقدماتی منطقه نمونهگیری دورهی فعالیت جرد ایرانیبه روش سیستماتیک- تصادفی و با استفاده از تلههای فنری از مناطق مختلف محدودهی مطالعاتی تابستان 1391 انجام گرفت. طی مدت نمونهگیری مجموع 39 جرد ایرانی جمعآوری گردید. طول مدت نمونهگیری حدود 2500 تله کار گذاشته شد و زمان تلهگذاری از ساعت 12 ظهر شروع و تا 7 بعد ازظهر ادامه داشت. از آنجاییکه که النههای جرد ایرانی اطراف مناطق صخرهای زیر بوتهها و حاشیه رودها و آبراههها یافت میشود تلهگذاری نیز این مناطق انجام شد. جهت جلوگیری از شکار جوندگان به دام افتاده تلهها توسط حیوانات نده بعد از اتمام تلهگذاری روز تلهها 2 مرتبه شب سرکشی میشدند. برای باال بردن دقت کار اکثر مطالعات بر انجماد و اقدام سریع بر الشه تأکید کردهاند )25(. نمونهها پس از جمعآوری محل به صورت کشته منجمد شده و به آزمایشگاه منتقل شدند. نمونهها آزمایشگاه تا فراهم شدن مقدمات کار داخل فریزر دمای منهای چهار جه سانتیگراد نگهداری شدند. بعد از خروج از انجماد نمونه ها بافتهای قلب استخوان ران و کبد نمونهها جداسازی و سپس با استفاده از ترازوی دیجیتالی با دقت 0/001 گرم وزن شد. بافت موی جونده با استون شستشو شده تا عاری از هر گونه آلودگی و گرد و خاک باشد )5(. به منظور ثابت کردن وزن نمونهها و هضم سریعتر نمونهها به مدت 48 ساعت آون با دمای 80 جه سانتیگراد قرار داده شدند تا کامال خشک شوند. سپس نمونههای خشک شده داخل ارلن قرار گرفته و به هر ارلن حدود 10 سیسی اسید نیتریک غلیظ و پنج سیسی پرکلریک اسید اضافه شد. نمونهها به مدت 12 ساعت محیط آزمایشگاه قرار گرفته )بدون حرارت دادن( تا به آهستگي هضم شوند. مرحلهی بعد نمونه ها با کمک هات پلیت حرارت دیده تا به طور کامل شکل 1- منطقه مورد مطالعه 12

4 شماره 109 نشريه دامپزشكی زمستان 1394 هضم شوند. بعد از سرد شدن نمونه ها با افزودن 25 سی سی اسید نیتریک %1 رقیق شده و بعد از عبور از کاغذ صافي واتمن Eng-( 42 Whatman, )land به ون بطریهایی که از قبل ضدعفونی و وزن شده ریخته شد و بطریهای حاوی محلول دوباره وزن شدند )16(. فلزات با استفاده ازدستگاه )ICP-OES(VARIAN, 725-ES ساخت کشور استرالیا اندازهگیری شده و کلیه مواد مصرفي از شرکت مرک Germany( )Merck, تهيه شدند. تجزیه و تحلیل آماری آناليز آماري نمونهها با استفاده از نرم افزار 16 Minitab انجام شد. ابتدا نرمال بودن و همگن بودن دادهها با استفاده از آزمون کولموگروف اسمیرنوف و آزمون همگنی واریانس لیون مورد بررسي قرار گرفت. همچنین از تابع انتقال Box-Cox جهت نرمال شدن دادهها استفاده شد. به منظور تعیین روابط بین عناصر و تغییرپذیری آنها بافتهای مختلف جرد ایرانی از آنالیز آماری تجزیه به مؤلفههای اصلی) PCA ( استفاده شد. برای بررسی تفاوت غلظت فلزات مختلف بافتهای مو قلب استخوان و کبد از آزمون تجزيه واريانس يک طرفه بر ضرایب مربوط به سه مؤلفهی اصلی انجام شد و به دنبال آن از آزمون دانکن برای مقایسهی میانگینها استفاده شد )23(. نتایج به منظور تعیین روابط بین فلزات بافتهای مختلف جرد ایرانی از آنالیز آماری PCA استفاده شد که یک روش آماری چند متغیره بوده و تغییرپذیری متغیرها را نشان میدهد. این روش متغیرها مؤلفههایی قرار میگیرند به طوری که از مؤلفهی اول به مؤلفهیهای بعدی صد واریانس کاهش مییابد از این رو متغیرهایی که مؤلفهی اولی قرار میگیرند تأثیرگذارترین هستند. اولین مؤلفهی اصلی یا فاکتور دادهای است که دارای بیشترین واریانس و تغییرپذیری است. Eigen value )مقدار ویژه( هر عامل نسبتی از واریانس کل متغیرهاست که توسط ان عامل تبیین میشود. پایین بودن این عامل بدین معنی است که آن عامل نقش اندکی تبیین واریانس متغیرها داشته است. سه مؤلفهی اول با مقدار ویژه بیشتر از یک انتخاب شدند. به منظور بهبود روابط بین متغیرها و عاملهای اولیه و اعمال تبدیلهای خاص بر روی عاملها عمل دوران یا چرخش استفاده میشود. به دلیل اینکه متغیرها مقادیر نزدیکی بر روی بیش از یک مؤلفه داشتند از چرخش واریماکس استفاده شد تا اختالف بین متغیرها بر روی مؤلفههای مختلف بهتر نمایش داده شود. نتایج نشان داد که غلظت سرب کادمیم و کبالت بافت های مختلف جرد ایرانی زیر حد تشخیص دستگاه استو غلظت سایر عناصر جدول 1 نشان داده شده است. تجزیه به مؤلفههای اصلی به تعداد متغیرها مؤلفه وجود دارد ولی عاملهایی استخراج میشوند که بیشترین مقدار واریانس را نشان میدهند. نتایج آنالیز مؤلفههای اصلی غلظت فلزات بافتهای مختلف جرد ایرانی جدول 2 نشان داده شده است. براساس این نتایج سه مؤلفهی اصلی از مجموعه دادههای موجود استخراج شد که حدود 88 صد از کل واریانس را توضیح میدهد. عامل اول 42/45 صد از کل واریانس را توضیح میدهد و چونمقدار واریانس فلزات روی پتاسیم سدیم کلسیم منیزیم و استرانسیوم بین سه مؤلفه مؤلفه اول بیشترین است بنابراین که به طور مثبت و معنیداری با مؤلفه اول ارتباط است.عامل دوم که 34/87 صد از کل واریانس را توضیح میدهد با فلزات آلومینیوم آهن کروم و نیکل مرتبط میباشد. نهایت عامل سوم که به صورت مثبت و معنیداری با فلز مس ارتباط است نیز 10/52 صد از کل واریانس را توضیح میدهد. ستون مجموعه مقادیر عاملهای استخراج شده واریانس تبیین شده عاملهایی ارائه شده است که مقادیر ویژه آنها بزرگتر از عدد یک باشد. ستون مجموعه مقادیر عاملهای استخراج بعد از چرخش مجموعهی مقادیر عاملهای استخراج شده بعد از چرخش را نشان میدهد و همانطور که مشاهده میشود سه عامل قابلیت تبیین واریانس ها را دارند. نتایج ماتریس عاملی و ماتریس عاملی دوران یافته برای فلزات جدول جدول 1- میانگین تجمع عناصر بافتهای مختلف جرد ایرانی )میکروگرم بر گرم وزن تر( بافت عنصر قلب استخوان کبد مو 1012/56 107/ /348 آلومینیوم 439/ / / /32 کلسیم 772/788 10/968 2/765 9/245 کروم 8/808 10/17 4/24 2/61 مس 6/ / /803 88/712 آهن 326/ / / /786 پتاسیم 289/ / / /863 منیزیم 397/ / / /969 سدیم 694/664 9/575 1/561 4/491 نیکل 8/ /792 23/ /156 روی 39/867 *زیر حد تشخیص دستگاه 13

5 ارزیابی غلظت فلزات بافتهای... 3 نشان داده شده است. قسمت اول جدول سهم متغیرها را عاملها قبل از چرخش نشان میدهد و قسمت دوم جدول سهم متغیرها را عاملها بعد از چرخش نشان داده شده است که هر متغیر عاملی قرار میگیرد که با آن عامل همبستگی باالی معنی داری داشته باشد. آزمون تجزیه واریانس بر روی ضرایب مؤلفهی یک نشان داد که غلظت فلزات بین بافت های مختلف دارای اختالف معنیدار میباشد F(.)p > 0/01, =)5,228(ANOVA, همچنین بر اساس آزمون دانکن بر روی ضرایب این مؤلفه بافتها چهار کالس طبقهبندی شدند که بافت استخوان گروه باالتر نسبت به سایر بافتها قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس بر روی مؤلفهی دوم معنیداری اختالف را بین غلظت فلزات بافتهای مختلف جرد ایرانی تأیید کرد )F =)5,228(ANOVA, > 0/ , p(. آزمون دانکن نشان داد که بافت ها چهار جدول 2- کل واریانس توضیح داده شده برای فلزات بافتهای مختلف جرد ایرانی مولفه کل مقادیر ویژه اولیه صد واریانس صد واریانس تجمعی مجموعه مقادیر عامل های استخراج شده کل صد واریانس صد واریانس تجمعی مجموعه مقادیر عامل های استخراج بعد از چرخش کل صد واریانس صد واریانس تجمعی 42/527 42/527 4/678 68/005 68/005 7/481 68/005 68/005 7/ /403 34/876 3/836 79/071 11/066 1/127 79/071 11/066 1/ /923 10/526 1/158 87/928 8/857 1/004 87/928 8/857 1/ /258 6/329 0/ /899 2/641 0/ /101 0/ /842 0/842 0/ /578 0/736 0/ /765 0/188 0/ /913 0/147 0/ /087 0/01 11 جدول 3 - ماتریس عاملی و ماتریس عاملی دوران یافته برای فلزات بافت های مختلف جرد ایرانی عامل 3 فلز ماتریس عاملی ماتریس عاملی دوران یافته عامل 1 عامل 2 عامل 3 عامل 1 عامل 2 0/11 0/582 0/226-0/004-0/291 آلومینیوم 0/564-0/1-0/893-0/378 0/077 0/421 کروم 0/876-0/981 0/107 0/109 0/939-0/074 مس 0/315-0/013 0/882 0/343-0/183-0/429 آهن 0/824 0/098 0/436 0/858-0/044 0/238 منیزیم 0/936-0/109-0/909-0/278 0/062 0/5 نیکل 0/ /136-0/443-0/863 0/008-0/234 روی 0/952-0/023 0/119 0/942-0/072 0/535 استرانسیوم 0/781 0/104 0/492 0/841-0/045 0/185 سدیم 0/962 0/089 0/402 0/896-0/049 0/29 کلسیم 0/941 0/338 0/528 0/631 0/196 0/003 پتاسیم 0/867 14

6 شماره 109 نشريه دامپزشكی زمستان 1394 کالس طبقهبندی شده و بافت مو باالتر از سایر بافت ها قرار دارد. با انجام آزمون ANOVA بر روی مؤلفهی سوم اختالف غلظت فلز مس بین بافتها معنیدار شد F(.)p > 0/01, =)5,228(ANOVA, بافت ها بر اساس آزمون دانکن بر روی ضرایب مؤلفهی سوم چهار کالس طبقهبندی شدکه بافت مو باالتر از سایر گروهها قرار گرفت. بحث آنالیز دادهها با روش تجزیه به مؤلفه اصلی میتواند همبستگی بین فلزات و منابع آلودگی را بیان کند )15(. دادههای محیطی از تغییر پذیری زیاد و عین حال از روابط ونی نیز برخوردارند نتیجه تفسیر و شناسایی آنها با روشهای معمول آماری مانند رگرسیون کاری بسیار زمانبر و حجیم خواهد بود. PCA یک روش کاهش دادهای است که از میان انواع عوامل عواملی که بیشترین تأثیر را بر پراکنش دادهها دارد شناسایی میکند و بر اساس همبستگی متغیرهایی که بیشترین واریانس را دارند میباشد )23(. نتایج آزمون PCA نشان داد که فلزات مورد مطالعه سه گروه تقسیم بندی شدند. گروه اول شامل فلزات منیزیم استرانسیوم پتاسیم کلسیم سدیم و روی و گروه دوم شامل فلزات آلومینیوم کروم نیکل و آهن می باشد و فلز مس نیز گروه سوم جای گرفت. تمامی فلزات قرار گرفته گروه اول به غیر از فلز روی به گروه فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی تعلق دارند که به علت واکنش پذیری باال به صورت آزاد طبیعت یافت نمیشوند بلکه به صورت ترکیب کانی ها و سنگهای مختلف مشاهده می-شوند )18(. آهن و آلومینیوم قرار گرفته گروه دوم احتماال دارای منشاء طبیعی بوده و به وفور پوستهی زمین یافت میشوند و شکل غالب آنها به صورت اکسید بوده که نقش مهمی دسترسی فلزات سنگین دارند )13(. بنابراین فلزاتی که همبستگی باالیی با این دو فلز دارند احتماال دارای منشاء طبیعی هستند )4 24(. فلز مس به تنهایی گروه سوم قرار گرفته که احتماال به علت واقع شدن منطقهی مورد مطالعه دو کانسار مس علی آباد و ه زرشک است )27(. مقایسهی میانگینها نشان داد که فلزات قرار گرفته گروه دوم و سوم بافت مو تجمع بیشتری را نسبت به سایر بافت ها دارند حالیکه فلزات قرار گرفته گروه اول به استثناء فلز روی بافت استخوان تجمع بیشتری دارند. بر اساس مرور منابع انجام شده تاکنون مطالعهای که با استفاده از آزمون PCA غلظت فلزات را بافت های مختلف جوندگان بررسی کند انجام نشده است بافت مو به صورت مستقیم معرض آالیندههای محیطی موجود آب هوا و خاک قرار دارد نتیجه نسبت به سایر بافتهای داخلی بیشتر معرض آالیندهها قرار میگیرد )14(. عالوه بر این ترکیب شیمیایی مو انعکاس دهنده سطوح تغذیهای و آالیندههای محیطی است )7(. همچنین هر تار مو به صورت مستقیم با جریان خونی که به ریشهی مو میرسد ارتباط است نتیجه میتواند طی فرآیند رشد عناصر موجود جریان خون رانیز جذب کند. بنابراین انتظار بر این است که فلزاتمورد مطالعه بافت مو تجمع بیشتری را نسبت به سایر بافت ها داشته باشند حالیکه نتایج آزمون PCA این مطالعه نشان میدهد که فلزات قرار گرفته گروه اول بافت استخوان تجمع بیشتری نسبت به بافت مو دارند.مو پستانداران به طور عمده از کراتین تشکیل شده است. کراتین نوعی پروتئین است که از گروههای سولفوییل سیستین )تیول( که تمایل بسیار زیادی به برقراری ارتباط با فلزات دارند تشکیل شده است )6(.فلزات موجود محیط با اتمهای گوگرد موجود گروههای تیول )SH( بافت مو پیوند برقرار میکنند) 10 (. تمایل کاتیونها به تشکیل لیگاند دستهای از کاتیونها توسط اندازه و بار الکتریکی و دستهی دیگر توسط میزان الکترونگاتیویشان کنترل میشوند. این دو دسته از فلزات توسط Pearson )1963( به ترتیب تحت عناوین کاتیونهای سخت و نرم و کاتیونهایی با خصوصیات مابین آنها کاتیونهای حد واسط نامگذاری شده است. کاتیونهای سخت دارای الگترونگاتیوی و قطبش پایین و اندازهی کوچکتر نسبت به کاتیونهای نرم هستند. کاتیونهای نرم بر خالف کاتیونهای سخت تمایل بیشتریبه برقراری ارتباط با گروه تیول موجود بافت مو دارند )21 22(. کاتیونهای نرم بر خالف کاتیونهای سخت که با سطح مو پیوند یونی برقرار میکنند با گروههای تیول بافت مو پیوندهای محکم کوواالنسی بر قرار میکنند که موجب ماندگاری و تجمع باالی آن ها بافت مو نسبت به سایر بافت ها میشود. همانطور که نتایج آزمون PCA نشان داد فلزات سدیم پتاسیم کلسیم منیزیم و استرانسیم یک گروه جداگانه قرار گرفته و با توجه به طبقهبندی Pearson گروه کاتیونهای سخت قرار میگیرند نتیجه بافتهای داخلی به ویژه استخوان تجمع بیشتری نسبت به بافت مو دارند. بافت استخوان عالوه بر کلسیم و فسفر حاوی مقادیر قابل توجهی از منیزیم سدیم پتاسیم کلر و سایر عناصر کمیاب است و طی رشد پستانداران بافتهای کلسیمی مانند استخوان و دندان عناصر را از بدو تولد خود ذخیره میکنند )16(. گروه دوم و سوم آزمون PCA که شامل عناصر آلومینیوم نیکل کروم آهن و مس بوده بافت مو تجمع بیشتری یافتند. فلزات نیکل مس و آهن بر اساس طبقهبندی Pearson به گروه کاتیونهای حد واسط تعلق دارند. بار کاتیون نیز عامل بسیار مهم میزان تجمع کاتیونها بافت مو است )21( برای مثال آلومینیوم سه ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی علی رغم این که گروه کاتیونهای سخت قرار میگیرند ولی بافت مو نسبت به سایر بافتها تجمع بیشتری کرده است. فلز روی مؤلفه اول قرار گرفته ولی بر خالف سایر فلزات قرار گرفته این گروه بافت مو )111/792 میکروگرم بر گرم وزن تر( و سپس بافت استخوان )101/156 میکروگرم بر گرم وزن تر( تجمع بیشتری داشت. همانطور که میانگین فلز روی دو بافت مو و استخوان نشان میدهد اختالف فاحشی بین میانگین این دو بافت بر خالف سایر فلزات قرار گرفته سایر گروههای آزمون PCA وجود ندارد. روی به گروه کاتیونهای حد واسط تعلق داشته و دو ظرفیتی بوده نتیجه بافت مو تجمع بیشتری یافته است. شاید رفتار یا منشاء مشابه فلز روی با سایر فلزات قرار گرفته گروه اول آزمون PCA دلیل همگروه شدن فلز روی با سدیم کلسیم منیزیم استرانسیم و پتاسیم است. نتایج این مطالعه نشان داد که بافت قلب جرد ایرانی تجمع قابل توجهی از عناصر مورد مطالعه را نشان داد. بیشترین میزان تجمع آلومینیوم آهن کروم مس و نیکل میان بافت های داخلی بافت قلب مشاهده شد و بیشترین مقادیر عناصر سدیم کلسیم منیزیم پتاسیم روی و استرانسیوم میان بافت های داخلی بعد از بافت استخوان بافت قلب دیده شد. معموال عناصر به ویژه فلزات سنگین بافتهایی بیشتر تجمع پیدا میکنند که فعالیت متابولیکی باالیی دارند )28(. جوندگان مقایسه با جانوران بزرگ جثه تر سطح area( )surface بیشتری به ازای هر گرم از وزن بدنشان دارند نتیجه فعالیت متابولیکی بسیار باالیی دارند )11(. جوندگان 22 مرتبه بیشتر به ازای هر گرم از وزن بدنشان نسبت به جانوران بزرگ جثهتر مانند فیل اکسیژن مصرف میکنند نتیجه برای فراهم کردن اکسیژن مورد نیاز برای بافت ها به طور متوسط 163 مرتبه دقیقه دم و بازدم میکنند. 15

7 ارزیابی غلظت فلزات بافتهای... Rodents. The Canadian Veterinary Journal, 37(12), D Angelo, D. D., Sakata, Y., Lorenz, J. N., Boivin, G. P., Walsh, R. A., Liggett, S. B., & Dorn, G. W. (1997). Transgenic Gαq overexpression induces cardiac contractile failure in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences,94(15), Desrosiers, M., Gagnon, C., Masson, S., Martel, L., & Babut, M. P. (2008). Relationships among total recoverable and reactive metals and metalloid in St. Lawrence River sediment: Bioaccumulation by chironomids and implications for ecological risk assessment. Science of the total environment, 389(1), Filistowicz, A., Przysiecki, P., Nowicki, S., Filistowicz, A., & Durkalec, M. (2012). Contents of Copper, Chromium, Nickel, Lead, and Zinc in Hair and Skin of Farm Foxes. Polish Journal of Environmental Studies, 21(4) Garcia, R., & Millan, E. (1998). Assessment of Cd, Pb and Zn contamination in roadside soils and grasses from Gipuzkoa (Spain). Chemosphere, 37(8), Gdula-Argasińska, J., Appleton, J., Sawicka-Kapusta, K., & Spence, B. (2004). Further investigation of the heavy metal content of the teeth of the bank vole as an exposure indicator of environmental pollution in Poland. Environmental Pollution, 131(1), Goyer, R. A. (1997). Toxic and essential metal interactions. Annual review of nutrition, 17(1), Hering, J. G., & Morel, F. M. (1988). Kinetics of trace metal complexation: role of alkaline-earth metals. Environmental science & technology, 22(12), Kramer, K., van Acker, S. A., Voss, H. P., Grimbergen, J. A., van der Vijgh, W. J., & Bast, A. (1993). Use of telemetry to record electrocardiogram and heart rate in freely moving mice. Journal of pharmacological and toxicological methods, 30(4), Naja, G. M., & Volesky, B. (2009). Toxicity and sources of Pb, Cd, Hg, Cr, As, and radionuclides in the environment. Heavy metals in the environment, Noguchi, T., Itai, T., Kawaguchi, M., Takahashi, S., & Tanabe, S. (2012). Applicability of human hair as a bioindicator for trace elements exposure.interdisciplinary Studies on Environmental Chemistry, 6, Pearson, R. G. (1963). Hard and soft acids and bases. Journal of the American Chemical Society, 85(22), Quinn, G. P., & Keough, M. J. (2002). Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press Sinem Atgin, R., El-Agha, O., Zararsız, A., Kocataş, A., Parlak, H., & Tuncel, G. (2000). Investigation of the sediment pollution in Izmir Bay: trace elements.spectrochimica Acta Part B: بنابراین برای پمپاژ خون حاوی اکسیژن به بافتهای بدن نیازمند قلبی با تعداد ضربان بسیار باال هستند )26(. قلب جوندگان فعالیت متابولیکی بسیار باالیی دارد. ضربان قلب جوندگان حالت عادی بین 500 تا 700 مرتبه دقیقه است حالی که میانگین ضربان قلب انسان حالت عادی 72 بار دقیقه است )12 19(. عوامل مختلفی مانند وضعیت فیزیولوژیکی گونه غلظت فلزات خاک و رژیم غذایی ترکیب شیمیایی فلزات مکانیسم های هومئوستازی گونه سن وزن جنسیت مدت زمان قرار گرفتن گونه برابر فلزات و کارکرد این فلزات بافتهای مختلف بر تجمع فلزات بافت های مختلف جوندگان تأثیر میگذارند )8 9 16(. تشكر و قداني این پژوهش با حمایتهای امور تحقيق و توسعه مجتمع مس سرچشمه وابسته به شرکت ملی صنایع مس ایران صورت گرفته است. منابع مورد استفاده 1- اردکانی م. ر اکولوژی. چاپ ششم انتشارات دانشگاه تهران. 340 ص. 2- خزاعی منوچهر. )1392(. تاثیر جنسیت بر تجمع فلزات مس و روی بافت مو جرد ایرانی منطقهی ه زرشک یزد )ص (. همایش ملی پژوهش های محیط زیست ایران بهمن گزارش ارزیابی اثرات توسعه معدن مس ه زرشک شرکت امایش گران پویای محیط. 571 ص. 4- Acevedo-Figueroa, D., Jiménez, B. D., & Rodriguez-Sierra, C. J. (2006). Trace metals in sediments of two estuarine lagoons from Puerto Rico. Environmental pollution, 141(2), Adham, K. G., Al-Eisa, N. A., & Farhood, M. H. (2011). Risk assessment of heavy metal contamination in soil and wild Libyan jird Meriones libycus in Riyadh, Saudi Arabia. Journal of Environmental Biology, 32(6) Beernaert, J., Scheirs, J., Leirs, H., Blust, R., & Verhagen, R. (2007). Non-destructive pollution exposure assessment by means of wood mice hair.environmental pollution, 145(2), Bergeron, J. M. (1976). Elements mineraux du regime alimentaire du campagnol des champs, Microtus pennsylvanicus (Ord.). Canadian Journal of Zoology, 54(9), Burger, J., Gaines, K. F., & Gochfeld, M. (2001). Ethnic differences in risk from mercury among Savannah River fishermen. Risk Analysis, 21, Carral, E., Puente, X., Villares, R., & Carballeira, A. (1995). Background heavy metal levels in estuarine sediments and organisms in Galicia (northwest Spain) as determined by modal analysis. Science of the total environment, 172(2), Chatt, A., A Katz, S., & Townshend, A. (1989). Hair analysis: applications in the biomedical and environmental sciences: VCH, New York, 1988 (ISBN ). 134 pp Cross, B. (1996). The Biology and Medicine of Rabbits and 16

8 شماره 109 نشريه دامپزشكی زمستان Taghipour, B., Moore, F., Mackizadeh, M. A., & Taghipour, S. (2013). Hydrothermal garnet in porphyry copper related scorn deposits, Ali-Abad, Yazd Province, Iran. International Journal of Science & Technology, 1, Tekin-Özan, S., & Kir, İ. (2008). Seasonal variations of heavy metals in some organs of carp (Cyprinus carpio L., 1758) from Beyşehir Lake (Turkey). Environmental monitoring and assessment, 138(1-3), Atomic Spectroscopy, 55(7), Sheffield, S.R., Sawicka-Kapusta, K., Cohen, J.B & Rattner, B.A.(2001). Rodentia and lagomorpha. In: Shore, R.F., Rattner, B.A.(Eds.), Ecotoxicology of Wild Mammals. John Wiley & Sons, Ltd,pp Suckow, M. A., Danneman, P., & Brayton, C. (2001). The laboratory mouse. CRC Press Inc. 17