بخشی از مقاله
چکیده:
برای پالایش خاک های آلوده به فلزات سنگین می توان از گیاه پالایی که روشی در حال توسعه ، کم هزینه و دوستدار محیط زیست است، استفاده کرد.گیاه پالایی تکنیکی سازگار با محیط زیست و ارزان قیمت، موجب بهبود زیستی فلزات سنگین خاک نیزمی شود.
فلزاتی از قبیل سرب، کادمیم، مس، روی، کبالت، نیکل و جیوه به طور مداوم از طریق فعالیت های کشاورزی ،کاربرد طولانی مدت فاضلاب شهری در اراضی کشاورزی، فعالیتهای صنعتی، دفن پسماندها، سوزاندن بقایا و دود حاصل از وسایل نقلیه وارد خاک می شوند. همه این منابع سبب تجمع فلزات و شبه فلزات در خاکهای کشاورزی شده و موجب تهدید امنیت غذایی و سبب خسارت قابل توجهی به اکوسیستم خاک می شوند . دراین تحقیق تلاش شده است با استفاده از گیاهان طبیعی توانایی و قابلیت گیاه پالایی خاک های آلوده به نیکل مورد برسی وسنجش قرار گیرد
مقدمه وهدف:
در سالهای اخیر به دلیل گسترش فعالیتهای صنعتی، غلظت فلزات سنگین در محیط زیست و همچنین مواد غذایی افزایش یافته است. از دلایل خطر آفرین بودن فلزات سنگین، قدرت تجمع زیستی آنها است به این مفهوم که قادر هستند در سیستم بدن موجود زنده تجمع یابند و غلظت آنها به مرور زمان و با تماس بیشتر با آلاینده ها افزایش یابد
یکی از دلایل آلودگی گیاهان با فلزات سنگین به واسطه آلودگی آب و خاک در ریزوسفر گیاه است. [14] سمیت فلزات سنگین و تجمع آنها در زنجیره های غذایی یکی از اصلی ترین معضلات زیست محیطی و بهداشتی جوامع امروزی است
معضل اصلی مربوط به فلزات سنگین آن است که این آلاینده های غیرآلی بر خلاف آلایندههای آلی تجزیه پذیر نمی باشند. این واقعیت، فلزات سنگین را به یکی از خطرناکترین گروه آلاینده های زیست محیطی مبدل ساخته است گیاهان به برخی از فلزات سنگین در غلظت های بسیار پایین نیاز دارند، اما زمانی که غلظت این فلزات از حد نیاز گیاه بالاتر می رود منجر به بروز اختلالات متابولیکی و بازدارندگی رشد اغلب گونه های گیاهی می گردند.. [13] بیشتر گیاهان به تجمع فلزات سنگین در خاک حساس می باشند.
هنگامی که یون های فلزات سنگین در سطح بالا در خاک تجمع می یابند، توسط ریشه جذب شده و به ساقه انتقال داده می شوند که منجر به اختلال در سوخت و ساز و کاهش رشد گیاه می شوند . [16] تحمل به فلز در گیاهان، به صورت توانایی زنده ماندن در خاکی که برای گیاهان دیگر سمی است، تعریف شده و به واسطه ی برهم کنش بین ژنوتیپ گیاه و محیط بروز می یابد .[15]. نیکل به عنوان یک ریزمغذی در غلظتهای کم برای رشد گیاه و همچنین فعالیت برخی آنزیم های فلزی ضروری است
با این وجود این عنصر در غلظتهای بالا برای گیاهان سمی می باشد. [22] .گیاه پالایی1فناوری در حال گسترش، کم هزینه و دوستدار محیط زیست است که از گیاهان مناسب برای پالایش خاک های آلوده استفاده می کند گیاهان مورد استفاده در این روش، باید دارای رشد سریع بوده و ضمن تولید زیست توده انبوه، تحمل خوبی نسبت به غلظت های بالای فلزات سنگین در اندام هوایی داشته باشند
درفنآوری استفاده از گیاهان به عنوان گیاه پالایی، از گیاهان سبز و ارتباط آنها با موجودات ذره بینی خاک برای کاهش آلودگی خاک و آبهای زیرزمینی استفاده می شود. این فنآوری میتواند برای رفع هر دو نوع آلاینده آلی و معدنی به کار رود که این تکنولوژی شیوهای مناسب جهت از بین بردن فلزات سمی خاک بوده و بدلیل مقرون به صرفه بودن و مناسب بودن از نظر محیطزیست بسیار قابل توجه است
خوشبختانه استفاده از فنآوری زیستی و توانایی های موجود در طبیعت میزان صدمه به محیطزیست را می توان به حداقل رساند. گیاه پالایی روش پالایشی است که شامل جذب، تغییر شکل، تجمع و یا تصعید آلاینده ها با کمک گیاهان برای زدودن آلودگی های آب، خاک و هوا می باشد. در روش زیست پالایی از باکتریها، قارچها و گیاهان در سم زدایی محیط زیست در جهت سلامت انسانها و محیطزیست استفاده می شود.
به عبارت دیگر زیست پالایی روشی است که احتمال از بین بردن یا بیخطر کردن آلودگی های مختلف را با استفاده از فعالیتهای زیستی فراهم می آورد. لازمه بکارگیری این روش کم بودن دامنه آلودگی و پایدار نبودن آن است. ضمناً این روش نیاز به زمان طولانی دارد
جذب فلزات سنگین از خاک توسط گیاهان بستگی به نوع و غلظت فلزات موجود در خاک، دستیابی زیستی - Bioavailability - 2 عناصر و نوع گونه گیاهی دارد . [9] برخی از گونه های گیاهی توانایی جذب و انباشت مقادیر زیادی از عناصر سنگین را دارند بدون این که آثار سمی آشکار برای آن ها ایجاد نماید .به این گونه ها،ابر انباشتگر3 گفته می شود.
ولین ابرانباشتگر در سال 1885میلادی در اروپا شناخته شد و سپس صدها گونه در سراسر جهان کشف شد. گونه گیاهی Alyssum muraleبه عنوان یک گونه انباشتگر نیکل شناخته شده است.[21] علاقه به پروژه جذب نیکل در گیاهان به طور عمده با گزارش ریوس و همکارانش به وجود آمد. طبق بررسی های انجام شده تاکنون حدود 317گونه گیاهی به عنوان ابرانباشتگر نیکل شناسایی شده که در دو گروه بزرگ دسته بندی می شود-1 :خانواده ها و تیپ های ژنتیکی مناطق حاره مانند Euphorbiaceaeو Buxaceae ، Violaceaeمی شود -2خانواده ها و تیپ های ژنتیکی مناطق شمالی مانند.Brassicaceae امروزه تحقیقات متعددی از جمله مهندسی ژنتیک برای افزایش کارایی گیاهان جهت پاک سازی خاک های آلوده صورت گرفته است
جدول-1فهرست گونه های مورد مطالعه شده و غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی
گونه های مورد مطالعه در منطقه، بومی ایران بوده و جزو رویش ایران و تورانی محسوب می گردند. در اغلب مناطق خشک و نیمه خشک ناحیه ایران و توران دشتی و کوهستانی به خوبی می رویند و به خشکی مقاوم هستند. . [1] در جدول 1مشخصات گونه های مورد مطالعه و غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی بر حسب میلی گرم برکیلوگرم وزن خشک ارایه شده است.
بیشترین و کم ترین مقدار نیکل به ترتیب در اندام هوایی گونه Euphorbia macroclad - فرفیون شاخه ضخیم - با 23میلی گرم در کیلوگرم و گونه Centaurea virgata lam - .گل گندم بوته ای - با غلظت 6/7میلی گرم در کیلوگرم مشاهده گردیده است. مطالعات انجام یافته میزان نیکل در گیاهان مرتعی را در محدوده 3/0تا 3/5میلی گرم بر کیلو گرم و حد بحرانی آن را در گیاهان ppm10تا 100گزارش نموده است
نتایج به دست آمده از این تحقیق عدم آلودگی گیاهان به این عنصر را نشان می دهد. برخی از محققان از نسبت غلظت فلز در بخش هوایی به غلظت آن در ریشه برای توصیف مقاومت و عکس العمل گیاه به حضور مقادیر بالای فلزات در خاک استفاده کرده اند. این نسبت در گیاهان انباشتگر بزرگ تر از 1و گیاهان دافع کم تر از 1است.
با توجه به نسبت های به دست آمده در مورد گونه های مورد مطالعه بالاترین و پایین ترین نسبت نیکل در اندام هوایی به ریشه به ترتیب مربوط به Cardaria drobaوGundelia tourmefotii براساس مطالعات بیکر و بروکس - ، - 1989گیاهانی که بتوانند فلزات روی و منگنز را به میزان بیش از %1وزن خشک اندام هوایی، نیکل، کروم، کبالت، مس، سرب و آلومینیوم را به میزان بیش از ،%0/1کادمیم و سلنیوم را به میزان بیش از %0/01و جیوه را به میزان بیش از 001/0% وزن خشک اندام هوایی جذب و انباشت نمایند
