بخشی از مقاله
پالایش لجن فاضلاب آلوده به کروم با گیاهان آبزی نی، لوئی و بوریا
چکیده
وجود فلزات سنگین در محیط زیست همواره سلامت انسان، گیاهان و حیوانات را تحت تاثیرتاثیر قرار داده است. این فلزات، عناصری هستند که به راحتی طی فرایندهای شیمیایی و میکروبی قابل تجزیه نیستند. با این حال میل زیادی به تجمع در خاک، محیطهای آبزی و تجمع در اندامهای گیاهی دارند. در این تحقیق امکان جذب فلز سنگین کروم از لجن غنی شده به این فلز در سطح تغلیظ 150 میلیگرم در کیلوگرم لجن توسط سه گونه گیاه آبزی نی خیزران ، لوئی و بوریا در بازه زمانی دو ماهه و در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه این تحقیق نشان داد بعد از 60 روز، بیشترین میزان جذب مشاهده شده در اندامهای زیرزمینی در گونه گیاهی نی خیزران با میزان 378/6 میلیگرم به کیلوگرم ماده خشک بالاترین و بعد از آن لوئی و بوریا به ترتیب مقادیر 212/3 و 98/8 را تجمع نمودند. فاکتور TF نیز در این سه گیاه به ترتیب 0/16، 0/23 و 0/21 محاسبه گردید که نشان از توانایی بالای نسبی هر سه گونه گیاهی مورد مطالعه در گیاه پالایی در محیطهای آلوده به کروم دارد.
واژگان کلیدی: لجن فاضلاب، گیاهان آبزی، کروم
مقدمه
تجمع فلزات سنگینی مانند کروم بوسیله گونههای مختلف گیاهی مانند نی خیزران (Phragmites australis)، لوئی ( Typha (latifolia و بوریا (Bulrush scirpus) در مطالعات مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است. این گیاهان اگرچه ممکن است تجمع کنندههای با توانایی بسیار بالایی بشمار نروند، ولی بدلیل رشد سریع و داشتن ریشههای عمیق و اندامهای هوایی بلند قابلیت ذخیره میزان زیادی از این فلزات را دارند. نتایج تحقیقی که توسط ماین و همکاران (2007) بر روی حذف فلزات و مواد مغذی موجود در فاضلاب صنعت ذوب آهن با نیزارهای مصنوعی در آرژانتین صورت گرفت، نشان داد که سامانه نیزار مصنوعی ساخته شده از دو گیاه تیفا و پانیکوم الفانتیپیس توانسته است کروم را تا 86 درصد از محیط سامانه حذف نماید. Bragato و همکاران (2009) ، بهبود کیفی آب رودخانه پو در بریانو ایتالیا را با استفاده از کشت گونه گیاهی Phragmites australis مورد بررسی قرار دادند. این تحقیق به منظور توانایی حذف مس، روی، نیکل و کروم در یک سامانه نیزار مصنوعی از داخل رسوبات و جلوگیری از ورود این آلایندهها به رودخانه انجام گرفت. در این تحقیق بیشترین تجمع فلزات در ریزومها، ریشهها و بعد از آن ساقهها و برگهای گیاه مشاهده گردید. Song و (2010) Lee در کره جنوبی ارزیابی زیستمحیطی و اقتصادی کاربرد لجن فاضلاب را بر روی گیاه و همچنین خاک مورد مطالعه قرار دادند. در این تحقیق میزان تجمع چهار فلز مس، کروم، کادمیوم و سرب موجود در لجن فاضلاب، در اندامهای سه گونه گیاه آبزی مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق استفاده از گونههای گیاهی آبزی از نظر زیستمحیطی مثبت ارزیابی گردید. در جهان و ایران تحقیقات زیادی بر روی جنبههای شیمیایی و آلودگی های ناشی از استفاده از لجن در اراضی کشاورزی و همچنین تاثیر لجن بر ویژگیهای فیزیکی خاک انجام گردیده است. با اینحال تحقیقات بسیار کمی در ایران در مورد تصفیه لجن فاضلاب با روشهای ارزانقیمت و سازگار با محیط زیست انجام گرفته است. یکی از این روشها استفاده از گیاهان غیرمثمر در جذب مواد آلاینده لجن بخصوص فلزات سنگین در مرحله آبگیری و تثبیت لجن میباشد.
مواد و روشها
این تحقیق در محل سایت دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول در شرایط صحرایی انجام گرفته است. نمونههای گیاهی جوان سه گونه گیاه آبزی Phragmites australis، Typha latifolia و Bulrush scirpus از درون کانال آبیاری و زهکشهای روباز سنجر در دزفول در اردیبهشت 1390 جهت کشت در محیطهای کشت گلدانی به قطر 40 و ارتفاع 75 سانتیمتری جمعآوری شدند. نمونههای گیاهی در مدت زمان 10 روز جهت تطابق با محیط کشت در گلدانهای کشت مجزا نگهداری شدند. بستر محیطهای کشت گلدانی از لجن فاضلاب و آب به نسبت 1:4 پر شده و در سطح 150 میلیگرم در کیلوگرم لجن تغلیظ شد. این تحقیق در سه تکرار انجام و در مدت زمان دو ماه و با فواصل زمانی 10 روزه از هر گلدان یک نمونه گیاهی کامل استخراج شده و پس از تفکیک شدن به اندامهای زیرزمینی و هوایی ابتدا در محیط آزمایشگاه خشک و سپس در آون در مدت زمان 48 ساعت و با درجه حرارت 65 درجه سانتیگراد خشک و آسیاب گردید. سپس پودر گیاهان آسیاب شده به روش مرطوب هضم و غلظت فلز سنگین با دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردید. این مطالعه در قالب یک طرح کاملا تصادفی انجام و جهت آنالیزهای آماری از نرمافزار SPSS نسخه 13 و جهت مقایسه میانگینها از آزمون دانکن استفاده گردید.
نتایج و بحث
نمودار 1 مقایسه میانگین تاثیر نوع گونه گیاهی را بر میزان جذب کروم (میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک گیاه) در اندامهای زیرزمینی و هوایی گیاهان مورد مطالعه پس از 60 روز نشان میدهد. همانطور که نتایج نشان میدهد، گونه گیاهی hragmites australis با میانگین 378/6 میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک بیشترین جذب را در اندامهای زیرزمینی نشان داد. بین میزان مشاهده شده در این گیاه با دو گونه گیاهی دیگر اختلاف معنی داری مشاهده گردیده است. ماندی و همکاران (2010) در تحقیقی نشان دادند که گونه گیاهی Phragmites australis تا مدت زمان 13 ماه توانایی جذب کروم را تا میزان 6000 میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک در اندامهای زیرزمینی در سامانه نیزار مصنوعی از نوع جریان افقی دارد.
ضریب )TFفاکتور انتقال) یکی از پارامترهای مهمی است که نسبت جذب هر عنصر در اندامهای هوایی به اندامهای زیرزمینی را نشان می دهد. گیاهان ابتدا فلزات سنگین را در اندامهای زیرزمینی جذب و بعد از ذخیره در این اندامها به تدریج آن را به اندامهای هوایی می فرستند. این بحث از این جهت حایز اهمیت است که گیاهان تا حدی می توانند به این مهم ادامه دهند که غلظت فلز سنگین در اندامهای هوایی تا حد سمیت برای گیاه برسد. زمانی که انتقال به اندامهای هوایی به حداقل رسید، می توان اندامهای هوایی گیاهان آبزی را قطع نمود و اجازه رشد مجدد در جهت جذب بیشتر فلزات را داد. جدول شماره 2 ضریب TF را در مورد سه گونه گیاهیمورد بررسی نشان می دهد.
همانطور که در جدول پیداست هر سه گیاه به نسبت، ضریب انتقال بالایی دارند هرچند بین دو گونه گیاهی Typha latifolia و Bulrush scirpus اختلاف معنی داری مشاهده نگردید. بالا بودن این ضریب نشان از انتقال بیشتر فلز از اندامهای زیرزمینی با
انادامهای هوایی است. شاید دلیل کمتر بودن فاکتور انتقال در مورد گونه گیاهی را بتوان به ارتفاع بیشتر این گونه گیاهی در مقایسه با دو گونه دیگر نسبت داد.
