بخشی از مقاله
چکیده
هدف از مطاعه حاضر بررسی توانایی گیاه پونه - Mentha pulegium - در جذب آلاینده سرب خاک است. بدین منظور پس از تهیه بذر گونه مورد نظر در گلدان 20 عدد بذر پونه با سه تکرار کاشته شد و 30 روز تحت تیمار غلظتهای 15، 30 و 50 میلیگرم بر کیلوگرم سرب قرار گرفت. پس از پایان دوره رشد نمونههای اندام هوایی شستشو، آسیاب و به همراه نمونه خاک جهت شناسایی میزان جذب سرب آماده گردید. نتایج نشان داد که گیاه مذکور توانایی بالایی در جذب سرب را در اندام هوایی دارد و بیشترین انباشتگری سرب به ترتیب در غلظتهای 50 و ppm 30 است.
کلید واژه: گیاه پالایی، پونه، سرب، خاک
مقدمه
فلزات سنگین به علت سمی بودن، زمان ماندگاری بالا، انباشت در بافت جانوران از اهمیت اکولوژیک و بیولوژیک زیادی برخوردارند - خرمی وفا و همکاران، . - 1392 آلودگی خاک با فلزات سنگین یکی از مشکلات زیست محیطی عمده در جوامع بشری است و با انتقال این عناصر سمی از طریق تولیدات گیاهی به انسان، سلامتی افراد جامعه به خطر می افتد. در بین فلزات سنگین سرب دارای اهمیت ویژه ای است زیرا به راحتی توسط سیستم ریشه ی گیاه جذب شده و سمیت آن برای گیاه بین 2 تا20 برابر سایر فلزات سنگین می باشد. سرب یکی از پر دوام ترین فلزات است که می تواند 50 تا 150 سال در خاک باقی بماند، این عنصر با ورود به زنجیره ی غذائی، در بدن انسان و حیوانات تجمع یافته و بوسیله ایجاد جهش اثرات سرطان زائی می کند Knasmuller et al - ، . - 1998 سمیت سرب به این دلیل است که بسیاری از جنبه های رفتار متابولیسمی کلسیم را تقلید می کند و از فعالیت بسیاری از آنزیم ها جلوگیری می کند - پارسا دوست و همکاران،. - 2007
خاک های آلوده به سرب سبب کاهش شدید محصول شده و به این ترتیب باعث بروز مشکلات جدی در امر کشاورزی می شود. سرب ایجاد گونه های فعال اکسیژن را در گیاه افزایش داده و منجر به ایجاد تنش اکسیدی در آنها می شود. بنابراین افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی خاصی در چنین گیاهانی دیده می شود Sharma & Dubey - ، . - 2005 پالایش خاک از فلزات سنگین نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است و شناخت و استفاده از موجودات همزیست در خاک های آلوده برای زدودن آلودگی امری ضروری است. به دلیل سمیت بالقوه و مقاومت زیاد فلزات، خاک هایی که آلوده به چنین عناصری هستند به عنوان یک مشکل محیطی مطرح میباشند که به یک راهحل موثر و ممکن نیاز دارند Nascimento & Xing - ، 2006 ؛ Groppa et al ، . - 2007
برای حذف فلزات سنگین از خاک بسیاری از روشهای فیزیکی و شیمیایی توسعه یافته اند اما این روشها نه تنها به طور کامل ایمن و رضایت بخش نبوده بلکه پرهزینه، وقت گیر و مخرب محیطزیست هستند .به نظر می رسد استخراج گیاهی امیدوار کنندهترین تکینیک باشد و محققان نیز توجه زیادی را به آن مبذول داشته اند Nascimento & Xing - ، . - 2006در سالهای اخیر دانشمندان و مهندسین درصدد طراحی و توسعه روش های زیستی بر آمدند که بتوانند مکانهای آلوده به فلزات سنگین را بدون آنکه بر حاصلخیزی و تنوع بیولوژیکی خاک اثرات سوئی داشته باشند پاکسازی و تعدیل نمایند - برزین و همکاران، . - 1394
مشخص شده است که برخی از گیاهان خشکی زی مقادیر بسیار زیادی از فلزات سنگین را در خود جمع می کند و بنابراین می توانند نقش مهمی در پاکسازی آلاینده های فلزی ایفا کند Ali et al - ، . - 2003 چنان چه گفته شد یکی از روش های با پتانسیل بالا برای از بین بردن فلزات سنگین از مکان های آلوده استفاده از موجودات مقاوم به این فلزات است که از توانایی تجمع و جذب بالا برخوردارند Mendoza et al - ، . - 2006 به همین منظور فناوری نوظهور گیاه پالایی برای پالایش آلودگیهای خاکی زیرزمینی و فاضلاب به دلایل کم هزینه بودن و پایین بودن فناوری مورد نیاز در دنیا بسیار مورد توجه قرار گرفته است - تقی زاده و کافی، . - 1386
گیاه پالایی به عنوان روشی امیدبخش برای اصلاح خاک است که به آسانی می تواند فلزات سنگین را جذب کرده و آلودگی را از را خاک بزداید . گیاه پالایی، استفاده از گیاهان برای استخراج، جداکردن و یا سم زدایی آلایندهها است که روشی موثر، ارزان و فنآوری اجتماعی پذیرفته شده برای زدودن آلودگی خاک است - Alkorta et al ،. - 2004 در واقع استخراج گیاهی انتقال فلز از یک منبع آبی و یا خشکی به زیستتوده گیاهی است که یکی از روشهای زیستی برای پالایش خاک آلوده به فلزات است - Singer et al ،. - 2007برای هر نوع خاص از آلاینده ها، فرایند گیاه پالایی متفاوتی وجود دارد که ممکن است در برگیرنده انواع مختلفی از گیاهان حتی گلهای تزئینی باشد.
به طور کلی گیاهان در تصفیه محیط زیست شش فرایند اصلی را به کار میبرند که عبارت اند از استخراج گیاهی 1 ، تثبیت گیاهی 2 ، تغییر شکل گیاهی ، فیتو استیمولیشن3 یا تجمع در محیط ریزوسفری گیاه توسط فعالیت میکرب های خاک، تبخیر گیاهی4 و ریزو فیلتراسیون5 که فیلتر کردن آب از توده ریشه ها توسط گیاه است - فلاحی و همکاران، . - 1389 روشهای اصلی گیاه پالایی که برای خاکهای آلوده به فلزات سنگین به کار میروند شامل تثبیت گیاهی و استخراج گیاهی هستند. تثبیت گیاهی با استفاده از گونههای گیاهی ویژه به منظور کاهش تحرک و یا فراهمی زیستی فلزات در خاک از طریق جذب فلزات به درون سلولهای ریشه، جذب سطحی بر روی ریشه و یا رسوب در ناحیه ریزوسفر و تثبیت فیزیکی آلایندههای فلزی می باشد .
استخراج گیاهی شامل فرآیند جذب آلایندههای فلزی موجود در خاک توسط ریشه و سپس انتقال آنها به اندام هوایی گیاه می باشد و به عنوان یک روش اقتصادی امکان پذیر پالایش زمینهای آلوده است Chami et al - ، . - 2015 - 2016 - Sathya et al به بررسی کشت ذرت خوشه ای شیرین در خاکهای آلوده به فلزات سنگین، با هدف گیاهپالایی این خاکها و در نهایت تولید بیواتانول، پرداختند. از آنجا که طیف گستردهای از میکروبها مثل ریزوبیوم، سودوموناس و باسیلوس برای افزایش رشد گیاهان و کاهش استرس ناشی از حضور فلزات سنگین در خاکها کاربرد دارند؛ این پژوهش به بررسی امکان استفاده از ذرت خوشهای شیرین به همراه میکروبهای افزایش دهنده رشد گیاهان، به عنوان یک ابزار در جهت ارزیابی میزان کاهش استرسهای وارد شده به گیاه توسط فلزات سنگین و نیز افزایش امنیت غذایی این گیاه و پتاسیل آن برای تولید اتانول به عنوان سوخت گیاهی پرداخت. - 2016 - Macci et al
به گیاه پالایی در یک خاک آلوده آلی و معدنی چون مس، روی، سرب و نیکل انجام داد که نشان دادند که به طور متوسط حدود 35 ، 40 و 70 در فلزات، سنگ شکن و محتوایPCB 6 بود و گیاه صنوبر بیشترین کمک به حذف مواد معدنی می کند. در واقع توانایی و پتانسیل بالایی در سمزدایی آلاینده های عالی دارد.. پرنیان و همکاران - 1390 - به بررسی گیاه پالایی نیکل از محیط هیدروپونیک به کمک علف شاخی7 پرداختند که نتایج این بررسی نشان داد که پالایش سبز نیکل در محیط هیدروپونیک به وسیله علف شاخی امکان پذیر است . علاوه براین بررسی پتانسیل آن در مورد پساب های صنعتی پیشنهاد شد. اکبر پور سراسکانرود و همکاران - 1391 - در مطالعه ای تحت عنوان گیاه پالایی خاکهای آلوده به برخی فلزات سنگین به وسیله ی چند گیاه بومی منطقهی حفاظت شده ارسباران پرداختند. بعد از عملیات آماده سازی خاکهای آلوده بذرهای گیاهان قدومه کوهی8، تاج خروس وحشی9 و گیاه علف مرغ 10را کشت دادند.
پس از برداشت و خشک کردن و هضم و باقی مراحل نتایج به دست امده نشان داد که غلظت سرب و کادمیوم در ریشه بیش از ساقه و برگ بوده وهمچنین غلظت سرب در اندامهای زیرزمینی و روی در اندامهای هوایی بالاتر بوده است.نتایج به دست آمده بالاترین غلظت روی را در اندام هوایی گیاه علف مرغ به میزان mg/Kg 65/262و بیشترین غلظت سرب را در اندامهای زیرزمینی گیاه تاج خروس وحشی به میزان mg/Kg 25/71 از خاک نشان داد. حجازی زاده و همکاران - - 1395 تأثیر بیوچار بر جذب سرب و کادمیم لجن فاضلاب کارخانه های کاغذ توسط آفتابگردان نشان دادند که کاربرد بیوچار موجب کاهش معنادار - در سطح احتمال 1 درصد - غلظت سرب و کادمیم در اندام هوایی و ریشه آفتاب گردان گردید. با توجه به آنچه گفته شد مطالعه حاضر به بررسی جذب پالاینده سرب به کمک پونه - Mentha pulegium - پرداخته است.
.1 مواد و روشها
برای بررسی کارآیی جذب فلز سرب توسط گونه گیاهی پونه - Mentha pulegium - ، ابتدا 2کیلوگرم خاک مخلوط از ماسه، رس و کودآلی - 1:1:3 - تهیه و در گلدانهای پلاستیکی قرار گرفت. سپس 20 عدد بذر پونه در هر گلدان کاشته و با آب مقطر شروع به آبیاری گردید. پس از جوانه زنی و رشد به اندازه 2 سانتیمتر، 10 جوانه قویتر و شادابتر انتخاب شدند و به مدت 30 روز تحت تیمار محلول سرب با غلظتهای 15، 30 و 50 میلیگرم درکیلوگرم قرار گرفتند. بعد از دوره رشد از اندام هوایی پونه نمونه گیاهی برداشت و با آب مقطر شستشو و به منظور خشک کردن در دمای 65 درجه سانتیگراد در آون قرار داده شد. پس از پودر کردن اندامهای پونه با آسیاب برقی جهت هضم کردن از اسید نیتریک 1 مولار در دمای 105 درجه سانتیگراد استفاده گردید. هم چنین از خاک هر گلدان جهت مشخص کردن مقدار فلزات سنگین نمونه برداشت شد و پس از هضم شدن مقادیر فلز سرب آن توسط دستگاه جذب اتمی اندازهگیری شدند. به منظور تجزیه و تحلیل دادهها از نرم افزار spss نسخه 16 جهت تجزیه و تحلیل واریانس و مقایسه میانگینها - آزمون دانکن - استفاده گردید.
نتایج و بحث
پس از اطمینان از نرمال بودن دادهها به منظور بررسی تفاوت معنیداری بین دو گروه داده شامل اندام هوایی و خاک از نظر تجمع سرب آزمون تجزیه واریانس یکطرفه صورت گرفت این آزمون آماری نشان دهنده اختلاف معنیداری در سطح یک درصد است. جذب فلز سرب در اندامهوایی پونه اتفاق افتاده است. شکل - 1 - نشان میدهد که بالاترین توان جذب سرب در غلظت 30 میلیگرم برکیلوگرم بوده است.
