ICP-OES Determination of Metal Bioaccumulation in Caulerpa racemosa ramuli from Guánica, Puerto Rico

तकनीकी सारांश: गुआनाका, प्यूर्टो रिको के Caulerpa racemosa रमुलि में ICP-OES द्वारा धातु जैव-संचय का निर्धारण

समस्या विवरण
यद्यपि समुद्री मैक्रोएल्गी (macroalgae), विशेष रूप से Caulerpa प्रजातियों (सी ग्रेप्स) को उनके पोषण संबंधी और जैव रासायनिक गुणों के कारण नवीन खाद्य बाजार के लिए एक मूल्यवान संसाधन के रूप में तेजी से मान्यता मिल रही है, फिर भी कैरिबियाई आबादी के मौलिक संयोजन (elemental composition) के संबंध में ज्ञान में एक महत्वपूर्ण कमी है। मौजूदा साहित्य मुख्य रूप से दक्षिण पूर्व एशिया और उष्णकटिबंधीय ऑस्ट्रेलिया की खेती वाली आबादी पर केंद्रित है। इसके अतिरिक्त, समुद्री शैवाल का मौलिक प्रोफाइल गतिशील होता है और स्थानीय भौतिक-रासायनिक चरों द्वारा नियंत्रित होता है; इसलिए, इंडो-पैसिफिक के डेटा को कैरिबियाई पारिस्थितिकी तंत्र पर लागू नहीं किया जा सकता है। प्यूर्टो रिको में मूल Caulerpa racemosa के मौलिक जैव-संचय प्रोफाइल पर आधारभूत डेटा स्थापित करने की तत्काल आवश्यकता है ताकि खाद्य स्रोतों के रूप में उनकी सुरक्षा का मूल्यांकन किया जा सके, स्थानीय पर्यावरणीय गुणवत्ता का आकलन किया जा सके, और समुद्री जैव प्रौद्योगिकी में उनकी क्षमता का पता लगाया जा सके।

कार्यप्रणाली
इस अध्ययन में मार्च 2025 में गुआनाका, प्यूर्टो रिको के तामरिंडो बीच के उप-तटीय क्षेत्र (subtidal zone) से एकत्र किए गए Caulerpa racemosa var. ramuli के मौलिक संयोजन को लक्षणित करने के लिए इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा-ऑप्टिकल एमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ICP-OES) का उपयोग किया गया।

• नमूनाकरण (Sampling): ताज़ा एल्गल बायोमास (~1 किग्रा) और आस-पास के समुद्री जल के नमूने (त्रिकूट/triplicate में एकत्र किए गए) प्राप्त किए गए।
• तैयारी (Preparation): एपिफाइट्स और लवणों को हटाने के लिए एल्गल नमूनों को आसुत जल (distilled water) से धोया गया, हवा में सुखाया गया, और स्टोलोन (stolons) एवं राइजोइड्स (rhizoids) से सीधा खड़ा रमुलि (upright ramuli) अलग करने के लिए विच्छेदित किया गया।
• पाचन (Digestion): 1.0 ग्राम ताज़ा रमुलि को 2% नाइट्रिक एसिड (HNO₃) के साथ 200°C पर माइक्रोवेव-असिस्टेड डाइजेशन के अधीन किया गया।
• विश्लेषण (Analysis): दोनों पचाए गए एल्गल नमूनों और फिल्टर किए गए समुद्री जल का 61 रासायनिक तत्वों (प्रमुख, सूक्ष्म, भारी धातु और दुर्लभ पृथ्वी तत्वों) के लिए विश्लेषण किया गया।
• गणना (Calculation): संचय दक्षता निर्धारित करने के लिए बायोकंसंट्रेशन फैक्टर (BCF) की गणना की गई, जिसे एल्गल ऊतक में विश्लेष्य (analyte) सांद्रता और समुद्री जल में उसकी सांद्रता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया। संचय को निम्न (BCF < 100), मध्यम (100–1000), या उच्च (> 1000) के रूप में वर्गीकृत किया गया।

मुख्य परिणाम

• मौलिक प्रोफाइल: जबकि आसपास के समुद्री जल में 61 तत्व पाए गए, केवल 11 तत्व C. racosa रमुलि बायोमास में पाए गए, जो पर्यावरण के निष्क्रिय प्रतिबिंब के बजाय एक विशिष्ट चयनात्मक अपटेक तंत्र (selective uptake mechanism) का संकेत देते हैं।
• चयनात्मक संचय (Selective Accumulation): एल्गल ऊतक में बोरोन (B), टेंटलम (Ta), जिरकोनियम (Zr), और क्रोमियम (Cr) की तुलनात्मक रूप से उच्च सांद्रता देखी गई। इटरबियम (Yb) और मैंगनीज (Mn) सबसे कम सांद्रता में पाए गए।
• बायोकंसंट्रेशन फैक्टर्स (BCF):
  • उच्च संचय (BCF > 1000): रेनियम (Re), जिरकोनियम (Zr), और गैडोलिनियम (Gd) ने उच्च संचय प्रदर्शित किया। Re ने उच्चतम BCF दिखाया, जो 10,000 से अधिक था।
  • मध्यम संचय (BCF 100–1000): इटरबियम (Yb) और टेंटलम (Ta)।
  • निम्न संचय (BCF < 100): मैंगनीज (Mn), बिस्मथ (Bi), लिथियम (Li), और क्रोमियम (Cr)।
• भारी धातु की उपस्थिति: समुद्री जल में एल्युमीनियम (Al), आर्सेनिक (As), और लेड (Pb) के साथ एक विविध भारी धातु प्रोफाइल मौजूद था। निकेल (Ni), कैडमियम (Cd), और मरकरी (Hg) समुद्री जल में मौजूद थे लेकिन एल्गल ऊतक में अनडिटेक्टेड (undetected) रहे। इसके विपरीत, क्रोमियम (Cr) एकमात्र भारी धातु थी जो एल्गल ऊतक में पर्याप्त स्तरों (लगभग 95 µg/kg) पर पाई गई, जो समुद्री जल के सापेक्ष संवर्धन (enrichment) दिखाती है।
• अद्वितीय तत्व: बोरोन (B) और बेरिलियम (Be) विशेष रूप से एल्गल ऊतक में पाए गए और आस-पास के समुद्री जल में नहीं मिले। बोरोन प्रमुख अद्वितीय तत्व (~5,000 µg/kg) था, जबकि बेरिलियम ~450 µg/kg पर मौजूद था।

महत्व और दावे
यह शोध दावा करता है कि ये निष्कर्ष कैरिबियाई C. racosa के मौलिक प्रोफाइल पर नई आधारभूत जानकारी प्रदान करते हैं, जो समुद्री बायोमॉनिटरिंग (biomonitoring) के रूप में इसके उपयोग की क्षमता का समर्थन करते हैं।

• बायोइंडिकेटर क्षमता: क्रोमियम (Cr) का चयनात्मक संचय यह सुझाव देता है कि C. racosa स्थानीय धातु प्रदूषण के लिए एक बायोइंडिकेटर के रूप में कार्य कर सकता है। ऊतकों में B और Be की उपस्थिति, विशेष रूप से Be जिसका शैवाल में कोई ज्ञात शारीरिक भूमिका नहीं है, गैर-आवश्यक सूक्ष्म तत्वों को संचित करने की इस प्रजाति की क्षमता को और पुष्ट करती है, जो इसे एक बायोमॉनिटरिंग एजेंट के रूप में जांचने की आवश्यकता को दर्शाती है।
• मानवजनित संकेतक (Anthropogenic Indicators): रेनियम (Re), टेंटलम (Ta), और जिरकोनियम (Zr) का उच्च संवर्धन—जो तत्व प्राकृतिक समुद्री जल में बहुत कम सांद्रता में पाए जाते हैं—अध्ययन क्षेत्र में संभावित मानवजनित प्रदूषण स्रोतों का सुझाव देता है।
• सतर्क व्याख्या: लेखक स्पष्ट रूप से कहते हैं कि रेनियम (Re) की असामान्य रूप से उच्च सांद्रता सामान्य नहीं है और इसकी व्याख्या सावधानीपूर्वक की जानी चाहिए। वे इस विशिष्ट निष्कर्ष को मान्य करने के लिए स्वतंत्र ICP-MS विधियों का उपयोग करके पुष्टिकरण विश्लेषण की सिफारिश करते हैं।
• सीमाएं: अध्ययन केवल रमुलि (स्टोलोन और राइजोइड्स को छोड़कर) के विश्लेषण, एक एकल नमूना स्थान और समय, तथा धातु स्पेसिएशन (speciation) या शारीरिक अपटेक तंत्र विश्लेषण की कमी सहित सीमाओं को स्वीकार करता है। फलस्वरूप, यह शोध धातु उपचार (metal remediation) या संसाधन प्राप्ति के निश्चित अनुप्रयोगों का दावा नहीं करता है, बल्कि इन देखे गए पैटर्न को मान्य करने और ऐसे अनुप्रयोगों का पता लगाने के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है।