بخشی از مقاله
چکیده:
آلودگی خاک به وسیله فلزات سنگین رویدادی شایع است که در نتیجه فعالیتهای انسانی ،کشاورزی و صنعتی به وجود میآید. در میان فلزات سنگین، سرب پتانسیل آلوده کنندهتری دارد و به آسانی در خاک انباشته و تهنشین میشود. اگرچه که سرب عنصری ضروری برای گیاه نیست اما به آسانی توسط گیاه جذب و در قسمتهای مختلف آن انباشته میشود. جذب سرب در گیاهان به وسیله PH، اندازه ذرات خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی، سطح ریشه و دیگر پارامترهای فیزیکی و شیمیایی تنظیم میشود.
مسمومیت سرب موجب عوارضی مانند کاهش رشد، کلروز و سیاه شدن سیستم ریشهای، جلوگیری از فتوسنتز، بر هم زدن تغذیه معدنی و تعادل آب، تغییر در وضعیت هورمونی و اثرات منفی بر ساختمان و نفوذپذیری غشا میگردد. این مقاله به بررسی اثرات مختلف مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی سمیت سرب و همچنین توانایی گیاهان برای سمزدایی و ایجاد تحمل به سرب و استفاده از گیاهان زینتی برای گیاه پالایی میپردازد. تحمل گیاهان به سرب با ظرفیت گیاهان برای محدود کردن سرب به دیواره سلولی و فعال شدن سیستمهای دفاعی آنتی اکسیدانی مرتبط است.
برخی از گیاهان زینتی به واسطهی دارا بودن تعداد و تنوع گیاهی زیاد و تحمل غلظتهای بالای آلایندهها و قابلیت رشد در خاکها و محیطهای آلوده از پتانسیل بالایی برای گیاه پالایی انواع آلایندهها و احیاء محیطهای آلوده برخوردارند.
مقدمه:
سرب یکی از فلزات سنگین مهم دوران باستان میباشد که اهمیت قابل توجهی به عنوان یکی از آلایندههای زیست محیطی بالقوه به دست آورده است. به غیر از فرایندهای طبیعی هوا، آلودگی سرب در محیط زیست نتیجه استخراج معادن، فعا لیتهای پالایش و ذوب سرب، مواد منفجره، دود اگزوز خودروها، دودکش کارخانهها، ضایعات باتریسازی، کودها، آفتکش ها، مواد افزودنی در بنزین، رنگدانهها، دفع فاضلابهای شهری غنی از سرب و رنگها میباشد.
با وجود اینکه اقدامات نظارتی در بسیاری از کشورها برای محدود کردن راههای ورودی سرب در محیط زیست به تصویب رسیده، اما افزایش مقدار سرب در خاکهای زراعی نزدیک مناطق صنعتی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. سرب در لایههای سطحی زمین تجمع و غلظت آن با عمق خاک کاهش مییابد.
سرب به آسانی توسط گیاه از خاک جذب و در اندامهای مختلف گیاه انباشته میشود. خاکهای آلوده به سرب باعث کاهش شدید بهرهوری محصول و در نتیجه مشکل جدی برای کشاورزی است. این مقاله به بررسی منابع سرب، جذب و انتقال آن در گیاهان، تغییرات بیوشیمیایی و فراساختاری فیزیولوژیکی به علت مسمومیت سرب، تحمل گیاهان به سرب، بازسازی اقدامات ممکن برای خاکهای آلوده به سرب و گیاهپالایی سرب توسط گیاهان زینتی میپردازد.
جذب، انتقال و تمرکز سرب: مطاله جذب سرب در گیاهان نشان داد که ریشه توانایی قابل توجهی را در جذب سرب دارد. میزان سربی که از طریق برگ وارد گیاهان میشود بستگی به توانایی برگ به جذب سرب از طریق منابع هوایی دارد که به نوبهی خود بستگی به مورفولوژی خاص برگ دارد. جذب سرب در گیاهان به وسیله pH، اندازه ذرات خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک و همچنین فاکتورهای گیاهی نظیر سطح ریشه و مایکوریزا تنظیم میشود. به طور کلی گیاهان دولپه مقدار زیادی سرب را در ریشههایشان نسبت به گیاهان تک لپه انباشته میکنند.
سرب از خاک توسط سلولهای ریشه منتقل و از غشای پلاسمایی این سلولها عبور کرده و به داخل آپوپلاست ریشه جریان مییابد. حرکت سرب به صورت شعاعی در سرتاسر پوست میباشد و نزدیک آندودرم انباشته میشود. اتصال سرب بیشتر در بافتهای چوبی نسبت به بافتهای غیر چوبی رخ میدهد. میزان جذب سرب در بافتهای مختلف گیاهی نیز وابسته به گونههای گیاهی میباشد. در بررسی جذب سرب از خاکهای آلوده توسط گیاهان زینتی همیشه بهار و آهار مشخص گردید که در همهی تیمارها تجمع سرب در روز شصتم بالاتر بوده و در میان این دو گونه آهار پتانسیل بالاتری را برای تجمع سرب داشت
بیشترین مقدار جذب سرب در گیاه به ترتیب در ریشه، برگ، ساقه، گل و دانه میباشد. در پژوهشهای انجام گرفته در ایران در ارتباط با گیاهپالایی سرب آزمایشی به منظور بررسی مقدار جذب سرب در اندامهای مختلف - ریشه، ساقه، برگ - دو گونه بلوط ایرانی و بنه انجام گرفت. نتایج نشان داد که این دو گونه در ارتباط با انباشت سرب در رده گیاهان ابر جاذب قرار گرفتند. بیشترین مقدار جذب برگی سرب مربوط به گونه بنه در حالی که بیشترین مقدار جذب ریشهای مربوط به گونهی بلوط ایرانی بود
پژوهشی نیز به منظور میزان انباشت کادمیوم و سرب در برگ و شاخه سه مقطع ارتفاعی تاج درخت چنار انجام گرفت. نتایج نشان داد که جذب سرب و کادمیوم هم در برگ و هم در شاخه در هر مقطع ارتفاعی تفاوت معنی داری داشت
در تعیین توان زیست پالایی گونه درختی دارتالاب - Taxodium distichum - در محیطهای آلوده به فلزات سنگین سرب و کادمیوم نیز نتایج نشان داد که بیشترین تجمع فلزات در اندامهای زیرزمینی گیاه بوده و بالاترین میزان غلظت سرب در ریشههای دارتالاب در غلظت 400 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شد. که در نتیجه این گونه در شرایط بالای کادمیوم و سرب به خوبی مقاومت کرده و قادر به انباشت این عناصر در اندامهای مختلف خود میباشد
در مطالعات هم سو در دیگر کشورها و در بررسی گیاهپالایی سرب توسط گیاه خرزهره مشخص گردید که برگهای خرزهره قادر به تجمع 78 میلی گرم سرب بر هرکیلوگرم وزن خشکشان میباشند. در نتیجه این گیاه برای تجمع سرب در محیطهای مختلف معرفی گردید
مطالعه گلخانهای گیاه پالایی کادمیوم و سرب به وسیله پنج گونه شعمدانی نیز نشان داد میزان جذب فلزات در شاخسارهها نسبت به ریشهها بالاتر است و گیاهی مناسب برای گیاهپالایی میباشد
در بررسی گیاهپالایی عناصر سرب و نیکل در خاکهای آلوده توسط گیاه پروانش نتایج نشان داد که سرب و نیکل در ریشهها نسبت به ساقه و برگها تجمع بیشتری داشته است و این گیاه یک انباشتگر خوب سرب و نیکل است
- 1-1 بررسی اثرات سرب در فرایندهای فیزیولوژیکی و زیست شیمیاییعلاِئم: بصری غیر خاص مسمومیت سرب شامل: مهار رشد ریشه، عدم رشد گیاه و کلروز میباشد. سرب منجر به مهار فعالیت آنزیم، اختلال و بی نظمی در تغذیه معدنی، عدم تعادل آب، تغییر در وضعیت هورمونی و نفوذپذیری غشا میشود که این اختلالات منجر به بر هم زدن فعالیتهای فیزیولوژیکی طبیعی گیاه میشود. مهار رشد ریشه در غلظتهای بالای 10 میلیگرم بر کیلوگرم سرب در خاک اتفاق میافتد . گیاهان کاج نوئل زمانی که در معرض غلظتهای 0,1 تا 2 میکرومولار سرب قرار میگیرند افزایش مقدار سرب را در ریشههایشان نشان می دهند.
مطالعه اثر گیاه پالایی سرب بر روی رشد گیاه آفتابگردان زینتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان جذب سرب در ریشه بیشتر از ساقه و برگ بوده است . - usha et al 2011 - مطالعه اثر سمیت عناصر سنگین مانند نیکل و سرب بر رشد کوکب وحشی انجام شد . نتایج نشان داد که با افزایش غلظت عناصر سنگین در خاک، ارتفاع گیاه نسبت به شاهد کاهش مییابد
در بررسی پتانسیل طبیعی گل داوودی برای گیاهپالایی سرب از خاکهای آلوده کاربرد سرب در غلظت 500 میلیگرم بر کیلوگرم کاهش معنیداری در ارتفاع گیاه، طول ریشه و وزن خشک توده زنده داشت.کاربرد سرب با غلظت - - >200 میلیگرم بر کیلوگرم باعث تغییر در کلروفیل a وb و محتوای کاراتنوئید در گیاهان شد . نتایج نشان داد که گل داوودی برای رشد بی خطر و مدت طولانی در خاکهای آلوده به مقادیر متوسط سرب میتواند استفاده شود
- 1-2 فعالیت آنزیمها: فلزات سنگین متفاوتی از جمله سرب فعالیت آنزیمهای مختلف مسیر متابولیک را تحت تاثیر قرار می دهند . مهار فعالیت آنزیمها توسط سرب، از پیوند سرب با آنزیم های گروه -SH و انسداد گروههای -COOH توسط یون سرب به وجود میآید.گیاهان در معرض یون سرب کاهش در نرخ فتوسنتز که نتیجه شکسته شدن کلروپلاست، جلوگیری از سنتز کلروفیل، پلاستو کوئینین و کاراتنوئید، مسدود شدن انتقال الکترونها و مهار فعالیت آنزیمهای چرخه کالوین را نشان دادند.گزارش شده که کلروفیل b بیشترین تاثیر را نسبت به کلروفیل a در تیمار با سرب داشته است.
- 1-3 تنفس و مقدار:ATP سرب باعث افزایش مقدار ATP و نیز افزایش در میزان ATP/ADP در برگهای ذرت و نخود فرنگی میشود. میزان بالای تنفس تحت سمیت سرب مشاهده شده است که این میتواند به دلیل افزایش نیاز برای ساخت ATP از طریق اکسیداتیو فسفوریلیزیشن باشد. مشاهده شده که غلظت بالای سرب تنفس را مهار میکند.سرب به عنوان یکی از قویترین یونهای فلزی برای مهار کلروپلاست در نظر گرفته شده است.
