مقاله تخریب زیستی ترکیبات تریازینی از محیط زیست

بخشی از مقاله

خلاصه

ترکیبات تریازینی یکی از متداولترین علف کش های مورد استفاده در سراسر  جهان هستد . بنابراین، نیاز مبرم برای  توسعه روش های پاکسازی محیط زیست از ترکیبات تریازینی  وجود دارد. ترکیبات تریازینی  به علت تجزیه پذیری کم و  ماندگاری بالای آن ها، موجب آلوده کردن آب های سطحی و منابع آبهای زیر زمینی، خاک مزارع، حیوانات و حتی انسان ها می باشند.

با توجه به مطالعات انجام شده در این زمینه،  بعضی از میکروارگانیسم ها قادر به تجزیه ترکیبات تریازینی و یا معدنی کردن این ترکیبات می باشند از جمله گونه های سودوموناس، ردوکوکوس، ارتروباکتر، میکروباکتریوم، باسیلوس، میکروکوکوس و ... که در غالب فرایندهای  زیست  پالایی و سازگار با محیط زیست مورد توجه  قرار گرفته است. زیست پالایی یکی از موثرترین ابزار برای مدیریت محیط زیست آلوده و پاکسازی خاک آلوده شده، می باشد.

در این تحیقات به بیان الودگی های ناشی از مصرف علف کش ها پرداخته و روش های متداول پاکسازی و حذف انها را بر اساس تحقیقات انجام شده، بیان گردیده است. و مقدار بازده انها را با فرایندهای زیست پالایی مقایسه نموده است. همچنین گونه های مختلف باکتری هایی که برای حذف اترازین از محیط مورد مطالعه قرار گرفته است، مورد بررسی قرار گرفته است.

.1 مقدمه -

علف کش ها و آلودگی های زیست محیطی آنها تولید و عملکرد بالا در صنعت کشاورزی نیازمند کاربرد گسترده ی آفت کش هاست این گروه از مواد شیمیایی شامل علف کش ها ، حشره کش ها و قارچ کش ها هستند که با توجه به فعالیت بیولوژیکی ویژه شان بر روی گونه های هدف استفاده می شوند. بر اساس آمار موجود از مجموع آفت کش های مصرفی در صنعت کشاورزی نزدیک به % 50 آن ها در بسیاری از کشورها متعلق به علف کش ها می باشند

علی رغم صرفه اقتصادی و سرعت عمل علف کش ها در کنترل علف های هرز، تبعات زیست محیطی ناشی از حجم وسیع کاربرد آن ها از مهم ترین پیامد های این گروه از آفت کش ها در محیط است. علف کش ها بر روی سلامت انسان ها نه تنها از طریق تماس مستقیم - در حین کاربرد یا برخورد تصادفی - بلکه بطور غیر مستقیم - آلودگی آب و غذا - تاثیر گذارند و منجر به آسیب به سیستم ایمنی بدن و هم چنین ایجاد سرطان های مختلف می شوند

بر اساس گزارش سازمان محیط زیست حدود 39 علف کش دارای قابلیت سرطان زایی هستند و مقدار آن ها در آب آشامیدنی حاصل از رواناب چشمه ها بیش از حد استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست1 است . به خصوص اینکه در %52 نمونه برداری ها آترازین، %32 آن ها آلاکلر2 - سم علف کش - و %7 آن ها سیمازین وجود داشت. بر اساس گزارش های آژانس حفاظت از محیط زیست عملیات کشاورزی منجر به ورود 46 آفت کش در آب های زیرزمینی و 76 آفت کش به آب های سطحی شده ان

علاوه بر تهدید سلامت انسان ، کاربرد گسترده و مداوم علف کش ها منجر به مقاوم شدن گروهی از علف های هرز و حذف گیاهان حساس و در نتیجه کاهش تنوع زیستی و افزایش هزینه های تولید نیز می گردند. از سوی دیگر علف کش هایی که وارد خاک می شوند اثرات زیادی بر روی میکروارگانیسم های موجود در خاک می گذارند بطوریکه کاربرد آن ها، موجب بهم زدن تعادل میکروبی خاک ، اثر سو برروی حاصلخیزی خاک و عملکرد گیاهان، و هم چنین مانع تثبیت نیتروژن توسط میکروارگانیسم هایی از قبیل ریزوبیوم، ازتو باکتر، آزو پیریلیوم و... گردیده و در نتیجه بهم خوردن تعادل نیتروژن خاک می شوند. علاوه بر آن ماندگاری علف کش ها در زیست بوم های محیطی منجر به خسارت آن ها به گیاهان موجود در تناوب و هم چنین آلودگی آب های سطحی و زیرزمین، می شود

ماندگاری علف کش ها در خاک از مهم ترین اشکال آلودگی های زیست محیطی و تبعات کاربرد آنهاست برخی از علف کش ها دارای ماندگاری بالایی در خاک هستند .این خصوصیت در کنترل طولانی مدت علف های هرز مطلوب است . اما دوام بیشتر علف کش در خاک موجب آسیب به گیاهان زراعی و علوفه ای کاشته شده درسال های بعد می شود. ماندگاری علف کش ها در خاک متاثر از شرایط مختلف اقلیمی و خاکی است. اسیدیته خاک از عوامل موثر در تجزیه و ماندگاری علف کش ها می باشد.

علف کش های مختلف با اسیدیته خاک رفتارهای مختلفی را نشان می دهند مثلا در علف کش های سولفونیل اوره افزایش pH خاک باعث افزایش ماندگاری این علف کش ها بیشتر از یکسال شده است.. بر اساس مطالعات انجام شده دریافتند که ماندگاری علف کش های آترازین، متری بیوزین و سیمازین، با کاهش اسیدیته خاک افزایش یافته و در بین سه علف کش مذکور، متری بیوزین با داشتن ثابت اسیدی پایین تر از ماندگاری کم تری برخوردار بود و نیز در مطالعه ای مشابه رابطه مستقیم بین ماندگاری متری بیوزین و کاهش اسیدیته خاک اشاره کرده اند

.2 تریازین ها - C3H3N3 -

مشتقات حلقوی ناهمگن نیتروژن هستند که از فعالیت فتوسنتزی جلوگیری می کنند . اغلب تریازین ها در خاک مورد مصرف هستند و یکی از خواص عمده ی آن ها دوام زیاد در خاک تا بیش از یکسال است و به همین دلیل جزء علف کش های پایدار طبقه بندی می شوند . مانند آترازین ٬ سیمازین ٬ پروپازین ٬ آمترین و پرومترین. ساختار کلی تریازین ها از یک حلقه شش ضلعی با اتم های کربن و نیتروژن مزدوج - یکی در میان - شکل گرفته و به سه گروه عمده تقسیم می شوند :

شکل -1 ساختار شیمیایی تریازین

-1 کلروتریازینها مانند سیمازین و آترازین

-2 تیوتریازین ها مانند آمترین و ترمبوترین

-3 متوکسی تریازینها مانند پرومترون بسته به نوع استخلاف در حلقه، تریازینها را به سه گروه عمده تقسیم میکنند. کلروتریازینها، کلردار هستند. اسم عمومی آنها به زین ختم میشود، مثل سیمازین، آترازین، سیانازین و پروپازین. عامل جایگزین شده در متیل تیوتریازینها گروه SCH3 است و اسم عمومی آنها به - ترین ختم میشود - آمترین، تربوترین، پرومترین - . متوکسی تریازینها - مثل پرومترون - ، در مقایسه با دو گروه دیگر، تحرک و دوام بیشتری داشته ولی قدرت انتخابی کمتری دارند.

تریازینها ممانعتکننده ی فتوسنتز هستند و در نور فعال میشوند و باعث کلروز1 - جذب منگنز - و خشک شدن بافت های سبز میشوند. چه از طریق ریشه و چه از شاخ و برگ جذب شوند حرکت آنها تنها بهصورت آپوپلاست 2 - فضایی فراسلولی که توسط دیواره سلولی با جداکردن سلول های گیاهی مجاور ایجاد می شود. - است. بنابراین حرکت به طرف بالا و خارج از سلولهای گیاهی است. تریازینها زمانیکه در خاک مورد استفاده قرار میگیرند، به راحتی توسط ریشههای گیاه های جوان جذب و به داخل اندامهای در حال رویش حرکت میکنند. گیاهچهها از خاک خارج میشوند و تا اتمام مواد غذائی ذخیره شده در لپهها رشد میکنند. سپس آنها کلروتیک و سابیده شده و بالاخره میمیرند

ریشههائی که از خاک تریازینها را جذب میکنند، مستقیماً نمیمیرند ولی اندامهای زیرزمینی با توجه به از بین رفتن شاخ و برگ در اثر گرسنگی خواهند مرد. این امر، در اثر بهکارگیری علفکش در خاک است که بهطور مستمر با انهدام شاخ و برگ گیاه از رشد مجدد آنها جلوگیری میکند یا در اثر کاربردهای متوالی روی اندامهای هوائی است که باعث مرگ گیاهان جوان سبز شده، خواهد شد.

حرکت آپوپلاستیک آب و علفکشها بستگی به رشد کامل و تعرق فعال برگها دارد. اکثر علایم ناشی از تریازینها در برگهای پائینی و مسن گیاه آشکار میشود و حداقل تأثیر روی برگهای جوان است در یک برگ منفرد علایم ناشی از تریازین در نوک و حاشیه ی برگها آشکار میشوند.

تریازینها برای تعداد زیادی از گیاهان زراعی مورد استفاده قرار میگیرند. با هدایت آن در محل مناسب، عمق مناسب و یا به وسیله ی مکانیسمهای داخلی خنثیسازی سم میتوان از آن بهصورت انتخابی استفاده کرد . برای مثال، سیمازین برای کنترل علفهای هرز با ریشه ی سطحی در میان گیاهان زراعی همچون یونجه، مارچوبه و درختانی که دارای ریشهای عمیق و بلند هستند بهکار میرود. اما اگر وضعیت بهگونهای باشد که بدین طریق نتوان عمل کرد، برای کاربرد انتخابی علفکش در گیاهان زراعی، نیاز به مکانیسمهای داخلی است