بخشی از مقاله
چکیده
در آبیاری علاوه بر کمیت آب، کیفیت آن نیز باید مدنظر قرار گیرد. رودخانه زرجوب رشت به دلیل ورود انواع فاضلابهای شهری و صنعتی همچنین زه آب های کشاورزی یکی از رودخانه های آلوده کشور است. در این تحقیق تاثیر آبیاری با آب برداشتی از پنج مقطع رودخانه و آب چاه بر روی تجمع فلزات سنگین در دانه برنج پرداخته شده است.
بدین منظور آزمایش گلدانی در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار که در آن آبیاری در پنج سطح - 1 غرقاب دائم 5 - سانتیمتر آب روی سطح خاک - ، - 2 اشباع، - 3 ظرفیت زراعی، 80 - 4 درصد ظرفیت زراعی و 60 - 5 درصد ظرفیت زراعی بر روی برنج رقم خزر در خاک سیلتی رسی و در گلدان های پلاستیکی انجام شد.
آبیاری با آب برداشتی از شش منبع ذکر شده صورت گرفت و در مجموع نود گلدان مورد استفاده قرار گرفت. پس از رسیدگی فیزیولوژیکی و برداشت محصول میزات تجمع فلزات سنگین در دانه با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین گردید و آنالیزهای آماری جهت تعیین وضعیت آلودگی و مقایسه با حدود استاندارد صورت گرفت.
مقدمه
فلزات سنگین از اجزای طبیعی تشکیل دهنده پوسته زمین هستند و فرآیندهای طبیعی و همچنین فعالیتهای انسان باعث آزادسازی آنها در محیطزیست میشود. فعالیتهای آتشفشانی، آتشسوزی جنگلها، هوازدگی سنگها و کانیها از جمله عوامل طبیعی هستند که باعث آلودگی محیطزیست به فلزات سنگین میشوند - کنیش، . - 1992 فلزات سنگین بهطور طبیعی در قشر زمین وجود دارند و با دخالتهای انسان، میزان آنها در محیطزیست افزایش مییابد. دخالتهای انسان، در افزایش این فلزات در محیط، بهصورتهای مختلف از جمله فاضلابهای شهری، صنعتی، کشاورزی، اکتشافات و استخراج معادن، مصرف سوختهای فسیلی و ... میباشد
فعالیتهای صنعتی و کشاورزی موجب شده است تا میزان زیادی فاضلابهای صنعتی، شهری و همچنین پسابهای کشاورزی دارای ترکیبات شیمیایی مختلف مخصوصاً عناصرسنگین، وارد زیستبومهای آبی گردند - لامانسو، . - 1999 آلودگیهای ناشی از یونهای فلزات سنگین از مهمترین و خطرناکترین آلودهسازهای محیط-زیست میباشند که در صورت عدم حذف آنها ضمن ورود به آبهای سطحی و زیرزمینی، موجب تشکیل کمپلکسهای سمی شده و خطرات بالقوهای را برای انسان و اکوسیستم ایجاد مینمایند
پایش و کنترل آبهای سطحی جهت مصارف مختلف آن امری لازم و ضروری محسوب میشود تا از این طریق آبی با کیفیت بالا جهت مصارف مختلف در دسترس قرار گیرد - بولینجر و همکاران، . - 1999 با توجه به تحقیقات بهعمل آمده بیشترین مقادیر فلزات سنگین در زیستبومهای آبی به عناصری مانند مس، روی، کادمیوم، جیوه و سرب مربوط میباشد امروزه فلزات سنگین بهدلیل سمی بودن، زمان ماندگاری بالا و تجمع آنها در بافت جانداران از اهمیت اکولوژیک و بیولوژیکی زیادی برخوردار هستند
برخی از عناصر مانند مس و روی در غلظت کم ضروری و در غلظت زیاد سمی هستند. اثر سمی عناصر مانند سرب و کادمیوم ناشی از تقلید آنها از عناصر ضروری سبکتر در رفتار بیوشیمی و جذب بهوسیله گیاه است، که در نتیجه جایگزین آنها در وظایف بیوشیمیایی میشوندمثلاً. کادمیوم میتواند جذب شده و وظایف روی را تقلید کند
رودخانه زرجوب و گوهررود دو رودخانهای هستند که از داخل شهر رشت عبور میکنند. در حال حاضر رودخانه زرجوب، به-دلیل عدم مدیریت صحیح در استفاده از آن و بیتوجهی به سلامت و حفاظت از این رودخانه، کیفیت آب خود را از دست داده و روزبهروز بر آلودگی آن افزوده میشود.
امروزه رودخانه زرجوب در بخش کشاورزی نقش مهمی را در اقتصاد خانوارهای ساکن در منطقه دارد، توسعه فعالیتهای انسانی در چند دهه اخیر در حوضه آبریز زرجوب بهخصوص شهر صنعتی رشت موجب شده که حجم بالایی از آلایندهها وارد رودخانه زرجوب شده و از این طریق وارد تالاب انزلی گردد. بنابراین بررسی تاثیر آبیاری با آب این رودخانه بر آلودگی برنج که کشت رایج در منطقه بوده و برای آبیاری آن از آب این رودخانه استفاده میشود ضروریست. بههمین دلیل در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر آبیاری با آب رودخانه زرجوب بر تجمع فلزات سرب، کادمیوم، مس و روی در دانه برنج پرداخته شد.
مواد و روشها
رودخانه زرجوب
در ساحل غربی رودخانه سفیدرود روانابهای یک حوضه آبریز به وسعت 150 کیلومترمربع عمدتأ توسط دو رودخانه گوهررود و زرجوب جمعآوری شده که بعد از عبور از محدوده شهر رشت در منطقه کماکل با پیوستن به یکدیگر رودخانه پیر-بازار را تشکیل داده و با حرکت به سمت تالاب انزلی نهایتأ به دریای خزر میریزد.
در مسیر حرکت این رودخانه کشاورزان از آب آن جهت آبیاری شالیزارها، باغات سبزی و صیفی استفاده میکنند - مهندسین مشاور جاماب، . - 1369 از آنجاییکه رودخانه زرجوب در مسیر حرکت خود از مجاورت شهر صنعتی رشت و در محدوده شهر رشت از درون آن عبور میکند متاسفانه تمام فاضلابهای صنعتی و شهری بدون پالایش به این رودخانه وارد و آن را به یکی از آلودهترین رودخانههای استان و یکی از مهمترین منابع آلودهکننده تالاب انزلی تبدیل کرده است، چراکه حجم زیادی از آلایندههایی مانند موادآلی محلول و غیر محلول، عناصر سنگین مانند سرب، نیکل، روی، آهن، مس، کادمیوم و سموم کشاورزی و دفع آفات و مواد اسیدی و قلیایی به داخل آن سرازیر میشوند.
توصیف آزمایش گلدانی
بهمنظور بررسی تاثیر آبیاری با آب برداشت شده از مقاطع مختلف رودخانه زرجوب بر روی تجمع فلزات سنگین در دانه برنج، مطالعهای گلدانی در سال 1390 اجرا گردید . این پژوهش در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات برنج کشور واقع در کیلومتر 5 جاده رشت-تهران بهصورت کشت گلدانی گیاه برنج زیر شلتر به اجراء درآمد.
این آزمایش بهصورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی با دو فاکتور سطوح مختلف آبیاری شامل: غرقاب، اشباع، ظرفیت زراعی، 80 درصد ظرفیت زراعی و 60 درصد ظرفیت زراعی و منابع مختلف آب شامل پنج مقطع رودخانه زرجوب و از ایستگاههای سراوان، شهر صنعتی رشت، شرکت آب منطقهای، پل گلسار و پیربازار برداشت شد.
همچنین آب چاه بهعنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد. در تیمار غرقاب، ارتفاع آب روی خاک در حد 5 سانتیمتر نگهداری میشد و در صورتیکه ارتفاع آن به کمتر از 3 سانتیمتر میرسید مجددا آبیاری صورت میگرفت. در سایر تیمارها با کنترل رطوبت خاک در صورتی-که مقدار آن به کمتر از حد اشاره شده میرسید آبیاری انجام میشد. تعداد 3 عدد نشاء برنج که درشرایط معمولی آماده شده بودند، در گلدانهایی به قطر و عمق 25 سانتیمتر که قبلاً از خاک زراعی محل پر شده بودند نشاءکاری شدند.
طی مدت 10روز پس از نشاکاری آبیاری با آب معمولی انجام میگرفت، سپس اعمال تیمارهای طرح بهصورت غرقاب دائم با ارتفاع 5 سانتی متر شروع شد. در مجموع 30 تیمار و با احتساب 3 تکرار کلا 90 گلدان وجود داشت. تمام عملیات زراعی بهصورت معمول و کاملا یکسان و طبق عرف منطقه انجام پذیرفت. پس از رسیدن محصول، غلظت فلزات سنگین مورد مطالعه در دانه برنج اندازه-گیری و نتایج با نرم افزار SAS تجزیه شدند. مقایسه میانگین براساس آزمون چند دامنهای دانکن انجام پذیرفت.
تعیین میزان فلزات سنگین در آب
میزان فلزات سنگین مورد مطالعه در آب آبیاری تعیین گردید. برای هضم نمونههای آب، طبق استاندارد آب - ایتون و همکاران، - 2005 با چند قطره اسیدنیتریک غلیظ pH آن به کمتر از 2 رسانده شد - قبل از هضم، pH نمونههای خام بین محدوده 6/2 تا 7/2 اندازهگیری شد - ، سپس نمونهها زیر هود حرارت داده شدند ولی به مرحله جوش نرسیدند. پس از آن تمامی نمونهها از کاغذ صافی واتمن عبور داده شدند تا رسوبات معلق در آنها جدا گردند. اندازهگیری فلزات سنگین - سرب، روی، مس و کادمیوم - در نمونههای آب بهوسیله دستگاه جذب اتمی با روش کوره صورت پذیرفت.
اندازه گیری غلظت کل فلزات سنگین در دانه برنج
پس از رسیدگی فیزیولوژیکی و برداشت محصول میزان فلزات سنگین مورد مطالعه در دانه برنج تعیین گردید. 2 گرم از گیاه خشک شده از الک 0,5 میلیلیتری عبور داده شد سپس درون بوته چینی ریخته شد و در دمای 550 درجه سلسیوس به مدت 4 ساعت سوزانده شد. پس از سرد شدن 10 میلیلیتر اسید کلریدریک 1:10 روی آن ریخته شد و بر روی هیتر 70 درجه سلسیوس قرار داده شد. پس از کامل شدن هضم نمونه، آن را با کاغذ صافی واتمن 42 صاف کرده و به بالن 50 میلی-لیتری منتقل کرده و به حجم میرسانیم. مقدار فلزات توسط دستگاه جذب اتمی اندازهگیری شد.
نتایج
برای بررسی تاثیر آبیاری با آب چاه و آب برداشتی از پنج مقطع رودخانه زرجوب بر تجمع فلزات سنگین در دانه برنج یک آزمایش گلدانی انجام شد. در این بخش نتایج حاصل از تجزیه دانه برنج ارائه میگردد.
جدول 1 نشان دهنده نتایج آنالیز نمونههای آب برداشتی جهت آبیاری گلدانها را نشان میدهد. این نتایج مربوط به آب چاه واقع در موسسه تحقیقات برنج کشور و آب برداشتی از پنج مقطع رودخانه شامل سراوان - قبل از شهر صنعتی - ، شهر صنعتی - بعد از شهر صنعتی - ، شرکت آب منطقهای - ابتدای منطقه شهری - ، گلسار - داخل منطقه شهری - و پیربازار - بعد از منطقه شهری و در داخل منطقه کشاورزی - میباشد. نتایج با استاندارد آب آبیاری قابل مقایسه هستند.
جدول : - 1 - غلظت فلزات سنگین در آب برداشت شده از مقاطع مختلف رودخانه جهت استفاده در آبیاری
