توزیع جغرافیایی غلظت عناصر اصلی و کم‌یاب و نسبت ایزوتوپ‌های استرانسیوم در آب‌های سواحل جنوبی دریای خزر با استفاده از طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت

2 1) )گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت؛ 2) پژوهشکده حوضه آبی دریای خزر، دانشگاه گیلان، رشت

چکیده

توزیع جغرافیایی غلظت عناصر اصلی و کمیاب و نسبت
ایزوتوپ‌‌های استرانسیوم در آب‌‌های سواحل جنوبی دریای خزر با استفاده از طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی
 
 
شیما بخشعلی‌‌زاده*1؛ علی بانی2
 
1 استادیار پژوهشی گروه علوم دریایی، پژوهشکده حوضه آبی دریای خزر، دانشگاه گیلان، ایران
2 دانشیار گروه زیست شناسی- علوم دریایی، پژوهشکده حوضه آبی دریای خزر، دانشگاه گیلان، ایران
 
(تاریخ دریافت: 03/11/1395؛ تاریخ تصویب: 09/07/1397)
 
چکیده
این آزمایش به منظور بررسی توزیع جغرافیایی نسبت ایزوتوپی87Sr/86Sr و عناصر اصلی و کمیاب در قسمت‌‌های شرقی و غربی آب‌‌های سواحل جنوبی دریای خزر انجام شد. نمونه‌‌برداری آب از قسمت‌‌های شرقی و غربی آب‌‌های سواحل جنوبی دریای خزر انجام شد. اندازه‌‌گیری نسبت ایزوتوپی87Sr/86Sr و عناصر اصلی و کمیاب به ترتیب با استفاده از طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی چندکالکتوره و طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی صورت گرفت. داده‌‌های نسبت ایزوتوپی87Sr/86Sr و غلظت عناصر اصلی و کمیاب با استفاده از روش‌‌های تجزیه واریانس تک متغیره، تجزیه به مولفه‌‌های اصلی، تجزیه و تحلیل تابع تشخیص، و تجزیه خوشه‌‌ای مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد غلظت عناصر بین قسمت‌‌های شرقی و غربی آب‌‌های سواحل جنوبی دریای خزر متفاوت است. تجزیه مولفه‌‌‌‌های اصلی، تغییرات نسبت ایزوتوپی87Sr/86Sr و غلظت عناصر قسمت‌‌های شرقی و غربی آب‌های سواحل جنوبی دریای خزر را به دو مولفه اصلی کاهش داد و نشان داد 85/93 درصد کل تغییرات غلظت عناصر مربوط به سدیم، منیزیم، پتاسیم، کلسیم، لیتیم، بور، وانادیم، آهن، کبالت، سلنیوم، روبیدیوم، استرانسیوم، مولیبدن، اورانیوم، نیکل، روی، سرب و 87Sr/86Sr است. تفاوت غلظت عناصر بین قسمت‌‌های شرقی و غربی آب‌‌های سواحل جنوبی دریای خزر در قالب یک تابع توصیف شد. همبستگی معنی‌‌داری بین غلظت عناصر در آب‌‌های سواحل جنوبی دریای خزر مشاهده شد. غلظت عناصر سدیم، منیزیم، پتاسیم، کلسیم، بور، وانادیوم، آهن، کبالت، سلنیوم، روبیدیوم، استرانسیوم، و مولیبدن، در نواحی شرقی به‌‌طور معنی‌‌داری بیش از نواحی غربی آب‌های سواحل جنوبی دریای خزر بود.
 
 
 
کلید واژه‌‌ها: تغییرات عناصر، جنوب دریای خزر، آب‌‌های ایران، تفکیک، طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی چندکالکتوره
 
 
 
 
*نویسنده مسئول:                                                                   Email: sh.bakhshalizadeh@guilan.ac.ir

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Geographical distribution of major and trace elements and strontium isotope ratios in the coastal Iranian water of the Caspian Sea using inductively coupled plasma mass spectrometry

چکیده [English]

Geographical Distribution of Major and Trace Elements and
Strontium Isotope Ratios in the Coastal Iranian Water of the Caspian Sea Using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry
 
 
 
1*Bakhshalizadeh Sh.; 2Bani, A.
 
1 Assist. Profe. Department of, Caspian Sea Basin Research Center, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Assoc. Profe. Department of Biology- Caspian Sea Basin Research Center,
University of Guilan, Rasht, Iran
 
 
(Received: 2017/01/22; Accepted: 2018/10/02)
 
 
Abstract
This experiment was conducted in order to investigation on geographical distribution of the 87Sr/86Sr isotopic ratio and several major and trace elements (Na, Mg, K, Ca, Li, B, V, Mn, Fe, Ni, Co, Zn, Ga, Se, Rb, Sr, Mo, Ba, Pb and U) was determined in the western and eastern parts of Iranian waters of the Caspian Sea. Samples of coastal water were collected and analyzed. Strontium isotopic ratio and quantification of major and trace elements were done by multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometer (MC-ICP-MS) and also ICP-MS respectively. The 87Sr/86Sr isotopic and elemental data were analyzed using Univariate analysis of variance, principal component analysis, discriminant function analysis and cluster analysis. The results showed elemental variations between the western and eastern parts of the Sea. The PCA reduced the isotopic and elemental variables of waters between regions to two components, and indicated that 93.85% of the total variation in elemental concentrations of the waters were related to Na, Mg, K, Ca, Li, B, V, Fe, Co, Se, Rb, Sr, Mo, U, Ni, Zn, Pb and 87Sr/86Sr. The differences in 87Sr/86Sr isotopic and elemental concentrations of waters between regions were described with one function; discriminate function (DC1) explained 100% of the variation. Significant correlation was detected among elements in the coastal Iranian water of the Caspian Sea. With the exception of Zn, elemental concentrations of Na, Mg, K, Ca, B, V, Fe, Co, Se, Rb, Sr, and Mo in the eastern parts were significantly higher than in western regions.
 
 
 
 
 
 
Keywords: Element variation, South Caspian Sea, Iranian waters, Discrimination, Multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometer
 
 
 
 
 
 
 

*Corresponding author:                                              Email: sh.bakhshalizadeh@guilan.ac.ir

کلیدواژه‌ها [English]

  • Element variation
  • South Caspian Sea
  • Iranian waters
  • Discrimination
  • multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometer

Abrahim, G.; Parker, R. & Nichol, S. 2007. Distribution and assessment of sediment toxicity in Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand. Environmental Geology 52(7): 1315-1323.

Alizadeh, H. 2004. Introduction to the Caspian Sea. Norbakhsh Press, Tehran (In Persian).

Bayramil A.; Abtahi, B.; Farajzadeh, M. A.; Mohammadi, M.; Rahnama, M. & Haghdoust, M. 2003. Measurment of salinity and major element concentrations in the southeastern of Caspian Sea. Iranian Journal of Marine Science and Technology 2(2-3): 21-27(In Persian).

Clarke, A.; Telmer, K. & Mark-Shrimpton, J. 2007. Elemental analysis of otoliths, fin rays and scales: a comparison of bony structures to provide population and life‐history information for the Arctic grayling (Thymallus arcticus). Ecology of Freshwater Fish 16, 354-361.

Dahl, C. & Kuralbayeva, K. 2001. Energy and the environment in Kazakhstan. Energy Policy 29(6): 429-440.

Dumont, H. 1998. The Caspian Lake: history, biota, structure, and function. Limnology and Oceanography 43(1): 44-52.

Elsdon, T. S., & B. M. Gillanders. 2004. Fish otolith chemistry influenced by exposure to multiple environmental variables. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 313(2): 269-284.

Elsdon, T. S. & Gillanders, B. M. 2006. Temporal variability in strontium, calcium, barium, and manganese in estuaries: implications for reconstructing environmental histories of fish from chemicals in calcified structures. Estuarine, Coastal and Shelf Science 66(1):147-156.

Foster, I. & Charlesworth, S. 1996. Heavy metals in the hydrological cycle: trends and explanation. Hydrological processes 10(2): 227-261.

Gaillardet, J.; Viers, J. & Dupré, B. 2003. Trace elements in river waters. Treatise on Geochemistry 5: 225-272.

Ginzburg, A. I.; Kostianoy, A. G. & Sheremet, N. A. 2005. Sea surface temperature variability. Pages 59-81 in The Caspian Sea Environment. Springer.

Karpinsky, M. 1992. Aspects of the Caspian Sea benthic ecosystem. Marine pollution bulletin 24(8): 384-389.

Kosarev, A. N.; Yablonskaya, E. & IAblonskia, E. 1994. The Caspian Sea, volume 20. SPB Academic Publishing The Hague.

Kostianoy, A. G. & Kosarev, A. N. 2005. The Caspian Sea Environment, volume 5. Springer Science & Business Media.

Krilov, H. 1987. Caspian Sea. Geology and Oil-Gas Presence. Nauka, Moscow.

Li, Y. H. & Chan, L. H. 1979. Desorption of Ba and226Ra from river-borne sediments in the Hudson estuary. Earth and Planetary Science Letters 43(3):343-350.

Quinn, G. P. & Keough, M. J. 2002. Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press.

Seyler, P.; Boaventura, G. R.., Sondag, F. & Alves, V. P. 1999. Distribution and partition of trace elements in the amazon basin. International symposium: Hydrological and geochemical processes in large scale river basins : program and abstract. Brasilia (BRA) ; Brasilia: Aneel; CNPq, p. 170.

Shiller, A. M. 2003. Syringe filtration methods for examining dissolved and colloidal trace element distributions in remote field locations. Environmental science & technology 37(17): 3953-3957.

Surge, D. M. & Lohmann, K. C. 2002. Temporal and spatial differences in salinity and water chemistry in SW Florida estuaries: effects of human-impacted watersheds. Estuaries 25(3): 393-408.

Swoboda, S.; Brunner, M.; Boulyga, S. F.; Galler, P.; Horacek, M. & Prohaska, T. 2008. Identification of Marchfeld asparagus using Sr isotope ratio measurements by MC-ICP-MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 390(2): 487-494.

Terziev, F. S. & Maksimova, M. P. 1996. Gidrometeorologiai Gidrokhimia Morey. VIKaspiskoy More.

Turner, D.; Whitfield, M. & Dickson, A. 1981. The equilibrium speciation of dissolved components in freshwater and sea water at 25 C and 1 atm pressure. Geochimica et Cosmochimica Acta 45(6): 855-881.

Underwood, A.; Chapman, M. & Connell, S. 2000. Observations in ecology: you can’t make progress on processes without understanding the patterns. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 250(1): 97-115.

Zar, J. 1996. Biostatistical Analysis, 3rd edn, . Prentice Hall, New Jersey.