Heavy Metal Pollution and its Effect on Marine Biocalcifiers in Eastern Bahrain. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Masters Thesis.pdf Restricted to Repository staff only until 7 May 2027. Download (9MB)

Arabic Abstract

يُعدّ التلوث بالمعادن الثقيلة مصدر قلق رئيسيًا في البحار شبه المغلقة مثل الخليج العربي، حيث تفرض التنمية الساحلية، واستصلاح الأراضي، والتصريفات الصناعية، ومحطات تحلية المياه ضغوطًا كبيرة على النظم البيئية الساحلية القريبة من الشاطئ. قيّمت هذه الدراسة تراكيز الرصاص (Pb) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) والكادميوم (Cd) والنيكل (Ni) والكروم (Cr) والزرنيخ (As) في الرخويات الواقعة ضمن نطاق المدّ والجزر (الـ mudcreepers والـ periwinkles؛ في الأصداف والأنسجة الرخوة)، وفي الرواسب السطحية والمياه الساحلية على طول الساحل الشرقي لمملكة البحرين. وقد جرى تجهيز العينات باستخدام بروتوكولات معيارية، وهضمها باستخدام الهضم الحمضي بالمساعدة الميكروويفية، ثم تحليلها باستخدام مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS). وقد ظهر النيكل بوصفه أكثر المعادن إثراءً في الرواسب في جميع المواقع، حيث تجاوزت قيمه المتوسطة بدرجة كبيرة الإرشادات الكندية لجودة الرواسب البحرية (CCME ISQG). وفي المياه، هيمن النحاس على الجزء الذائب، تلاه النيكل في منطقتي عسكر والدور. كما أظهرت أنسجة الرخويات تراكمًا حيويًا، ولا سيما للنيكل والنحاس والكادميوم، وكانت الأنسجة الرخوة عمومًا أكثر إثراءً من الأصداف والرواسب. كما تم فحص الفورامنيفرا القاعية بوصفها مؤشرات حيوية للإجهاد الناتج عن التلوث؛ إذ تراوح مؤشر شذوذ الفورامنيفرا (FAI) بين 2.31% و8.25%، وأظهر ارتباطات موجبة ذات دلالة إحصائية مع تراكيز النحاس والزنك والزرنيخ في الرواسب، مع تسجيل أعلى معدلات الشذوذ بالقرب من محطة تحلية الدور. وتشير هذه النتائج إلى أن التلوث المعدني الناتج عن الأنشطة البشرية، إلى جانب فرط الملوحة الطبيعي الأساسي للخليج، يفرض إجهادًا إضافيًا على الكائنات البحرية المكوِّنة للهياكل الكلسية. وبوجه عام، تشير النتائج إلى استمرار إثراء النيكل ووجود بؤر موضعية مرتفعة من النحاس والزرنيخ والكروم على طول الساحل الصناعي في البحرين، بما يشكّل مخاطر محتملة على الأحياء الواقعة ضمن نطاق المدّ والجزر، وعلى نحو غير مباشر، على مستهلكي المأكولات البحرية من البشر. وتخلص الدراسة إلى أن الـ mudcreepers والـ periwinkles والفورامنيفرا القاعية تُعد مؤشرات حيوية فعالة لتتبع التلوث المعدني. وتوصي الدراسة بإجراء رصد دوري متعدد الأوساط البيئية، وبتشديد الرقابة على التصريفات الصناعية وتصريفات محطات التحلية، من أجل حماية موائل البحرين الواقعة ضمن نطاق المدّ والجزر. الكلمات المفتاحية: تلوث المعادن الثقيلة، الرخويات بين المد والجزر، المنخربات القاعية، الخليج العربي، الرسوبيات، التراكم الحيوي.

English Abstract

Heavy metal pollution is a major concern in semi-enclosed seas such as the Arabian Gulf, where coastal development, land reclamation, industrial discharges and desalination plants place strong pressure on nearshore ecosystems. This study assessed concentrations of Pb, Cu, Zn, Cd, Ni, Cr and As in intertidal mollusks (mudcreepers and periwinkles; shells and soft tissues), surface sediments and coastal waters along the eastern coast of Bahrain. Samples were processed using standard protocols, digested by microwave-assisted acid digestion and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Ni emerged as the most enriched metal in sediments at all sites, with mean values far exceeding the CCME ISQG guideline. In water, Cu dominated the dissolved fraction, followed by Ni at Askar and Al-Dur. Mollusk tissues showed bioaccumulation, particularly of Ni, Cu and Cd, with soft tissues generally more enriched than shells and sediments. Benthic foraminifera were examined as bioindicators of pollution stress; the Foraminiferal Abnormality Index (FAI) ranged from 2.31% to 8.25% and showed significant positive correlations with sediment Cu, Zn and As concentrations, with the highest abnormality rates recorded near the Al-Dur desalination plant. These findings indicate that, beyond the Gulf’s baseline hypersalinity, anthropogenic metal contamination imposes additional stress on marine biocalcifiers. Overall, the results indicate persistent Ni enrichment and localized Cu, As and Cr hotspots along Bahrain's industrialized coast, posing potential risks to intertidal biota and, indirectly, to human consumers of seafood. The study concludes that mudcreepers, periwinkles and benthic foraminifera are effective bioindicators for tracking metal contamination. Routine multi-matrix monitoring and stricter controls on industrial and desalination effluents are recommended to protect Bahrain's intertidal habitats. Keywords: Heavy metal contamination, Intertidal mollusks, Benthic foraminifera, Arabian Gulf, Sediments, Bioaccumulation.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Thesis Advisor:	Michael Kaminski,
Thesis Committee Members:	Bassam Al-tawabini, Korhan Ayranci,
Depositing User:	ABUBAKAR IBRAHIM (g202319470)
Date Deposited:	13 May 2026 05:54
Last Modified:	13 May 2026 05:54
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144189