بخشی از مقاله
چکیده
رادیونوکلئیدها معمولا به طور طبیعی در محیط وجود دارند. در سالهای های اخیر نیز در اثر انرژی هستهای و سلاحهای هستهای به محیط افزوده شدهاند. طبیعت سرطانزا بودن و نیمهعمر طولانی، آنها را یک تهدید جدی برای سلامت انسان میسازد. رادیونوکلئیدهایی که اهمیت بیشتری دارند، اورانیوم 238، اورانیوم 235 و توریوم 232 میباشند، به دلیل اینکه تحت تاثیر یکسری از واپاشیهای رادیواکتیو میتوانند سبب افزایش رادیونوکلئیدهای دیگری شوند که ممکن است در حد مجاز در طبیعت وجود داشته باشند.
نتیجه این فرآیندها ایجاد ریسک برای اکوسیستمها، سیستمهای کشاورزی و سلامتی است. در حال حاضر آلودگی اورانیوم خاکها به دلیل سمیت آن، تجمع در زنجیره غذایی و پایداری آن در محیط موجب نگرانی شده است. با توجه به مشکلات مطرح شده، پالایش خاکهای آلوده به اورانیوم با روشهای مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این زمینه جذب دوستدار محیط زیست و مقرون به صرفه رادیونوکلئیدها به وسیله سیستم ریشه از خاکهای آلوده یا آبهای سطحی طی فرآیند گیاهپالایی نتایج قابل قیولی را نشان داده است. دقت و موفقیت این تکنیک به درک فرآیندهای موثر در جذب رادیونوکلئیدها توسط گیاه دارد.
مقدمه
رادیونوکلئیدها معمولا به طور طبیعی در محیط وجود دارند و در سالهای های اخیر نیز در اثر انرژی هستهای و سلاحهای هستهای به محیط افزوده شدهاند
اورانیوم عنصری رادیو اکتیو و جزء گروه اکتینیدها می باشد. این عنصر دارای 10 ایزوتوپ رادیواکتیو است. ایزوتوپ غالب اورانیوم طبیعی، اورانیوم 238 است که نیمه عمر آن حدود 4/5 میلیارد سال است. توجه جهانی به خطرات ناشی از آلودگیهای اورانیومی پس از رها شدن هزاران تن اورانیوم به محیط زیست در طول جنگهای عراق و کوزوو افزایش یافته است. اورانیوم از طریق خاک آلوده وارد گیاه و چرخه غذایی بشر شده و پس از ورود به بدن انسان سبب ایجاد مشکلات ساختاری در کلیه شده و با تجمع در ششها و استخوانها، اندامهای بدن را مورد پرتوزایی آلفا قرار میدهد و از این طریق میتواند ساختار DNA و سلولهای جنسی را تغییر دهد
اورانیوم معمولا به فرم +4 و +6 در طبیعت وجود دارد. فرم 4 ظرفیتی در محیطهای احیا غالب است و حلالیت آن کم است اما فرم 6 ظرفیتی معمولا در محیطهای اکسیدی غالب بوده و بسیار محلول است. برای پالایش خاکهای آلوده به اورانیوم راهکارهای مختلفی مطرح شده است. تلاشهایی برای پالایش خاکهای آلوده به اورانیوم با استفاده از روشهای مکانیکی، شیمیایی و زیستی صورت گرفته است. روش-های زیستی معمولا از میکروارگانیسمها - باکتری و قارچ - و گیاهان برای پالایش محیطهای آلوده به اورانیوم استفاده میکنند
گیاهان توانایی فوقالعادهای در جذب و تجمع فلزات و ترکیبات آلی از خاک، آب و هوا دارند. اخیرا تمایل به استفاده از روشهای بر پایه گیاه - گیاهپالایی - برای پالایش خاکهای آلوده به عناصر سنگین و رادیونوکلئیدها در حال افزایش است
گیاه پالایی، تکنولوژی پالایش مهمی است که از پوشش گیاهی و میکروبیوتای وابسته، اصلاح کننده های خاک و تکنیک های زراعی استفاده می کند تا آلاینده های مضر در خاک را ازبین ببرد. این تکنیک در رنج وسیعی از آلاینده ها شامل آلاینده های آلی و معدنی، فلزات و رادیو نوکلئید ها به کار رفته است. حذف آلاینده ها از خاک با استفاده از گیاهان نسبت به سایر روش های مکانیکی باعث صرفهجویی در وقت و هزینه مخصوصا در مقیاس وسیع می شود. علاوه بر آن یک روش دوستدار محیط زیست نیز می باشد
با توجه به گسترش صنایع هستهای در کشور و و استفاده گسترده از سلاحهای حاوی اورانیوم در جنگهای اخیر و همینطور خطرات رادیونوکلئیدها برای انسان، لزوم انجام مطالعاتی در ارتباط با رفتار رادیونوکلئیدها در خاک و گیاه و کاهش غلظت آنها درمحیط زیست ضروری به نظر میرسد.
پالایش بیولوژیکی اورانیوم
بر اساس شیمی محلولها اورانیوم شش ظرفیتی معمولا به شکل کمپلکس کربنات اورانیل آنیونی متحرک در محیط وجود دارد. احیا بیولوژیکی اورانیوم محلول 6 - ظرفیتی - به فرم کم محلول آن 4 - ظرفیتی - به عنوان مثال اورانینیت - UIVO2 - به عنوان یک راهکار پالایش پیشنهاد شده است. انواع باکتریهای کاهنده فلز غیر جذبیٌ - DMRB - مانند جنس جئو باکتر ٍ - بیهوازی اجباری - و شونلا َ - بیهوازی مطلق - بسیار مورد مطالعه قرار گرفتهاند و باکتریهای احیا کننده سولفات مثل باکتری ترمو د سولفو ُ، نیتروسپیرا ِ و باکتری گرم مثبت پپتوکوکاسهّ مثل ترمو د سولفو ویبریو 7و.د سولفو توماکولومَ همچنین یک گونه از آرکایا 9 وجود دارد که قادر به احیا سولفات است، آرکایا گلوبوس 10 و میتواند این واکنش را در شرایط بیهوازی تسریع کند.
اثر مواد آلی بر احیا بیولوژیکی اورانیوم محلول به خوبی درک نشده است. به عنوان مثال اگر یک باکتری کاهنده فلز ترجیحا از مواد آلی به جای اورانیوم 6 ظرفیتی به عنوان پذیرنده الکترون استفاده کند، در نتیجه آن از احیاء اورانیوم ممانعت میشود. اما اگر مواد آلی به عنوان شاتلهای الکترون موثر عمل کنند، هیچ ممانعتی مشاهده نخواهد شد و بسته به سرعتهای واکنش متفاوت و شیمی محلول، واکنش تقویت نیز میشود. احتمال دیگر اینست که مواد آلی ممکن است با اورانیوم 6 تشکیل کمپلکس داده و قابلیت دسترسی آن را کاهش داده و در نتیجه فرآیند احیا را محدود کنند. در نهایت مواد آلی ممکن است با اورانیوم 4 ظرفیتی تشکیل کمپلکس داده که در نتیجه آن مانع از رسوب اورانیوم 4 ظرفیتی شده و انتقال آن را تسهیل کنند
گیاهان فرا انباشتگر اورانیوم
فرا انباشت گرهای طبیعی معمولا از اسیدی کردن ریزوسفر برای افزایش جذب عنصر استفاده نمیکنند. اخیرا نتایج نشان میدهد که برخی فرا انباشتگرهای طبیعی ریشههای خود را در مسیرهایی که عناصر قابل دسترس زیاد هستند، بیشتر گسترش میدهند. برعکس، گیاهان غیر فرا انباشتگر از این مناطق اجتناب میکنند و این یکی از مکانیزمهایی است که گیاهان فرا انباشتگر فلز بیشتری را جذب میکنند، زمانی که در همان خاک رشد میکنند. اما مطالعات کمی هم در مورد ترشح و ماندگاری ترکیبات کلات کننده طبیعی توسط این گیاهان وجود دارد. مصرف کلاتها میتواند باعث تجمع زیاد عناصری نظیر اورانیوم در بخشهای هوایی گیاهان غیر فرا انباشتگر به خاطر افزایش حلالیت و انتقال از ریشه به ساقه شود
Shahandeh و - 2002 - Hosner، 34 گونه گیاهی را برای بررسی تجمع اورانیوم در خاکهای آلوده به این رادیونوکلئید بررسی کردند. تفاوت معنیداری بین گونههای مختلف در تجمع اورانیوم وجود داشت. آنها نشان دادند که آفتابگردان و خردل هندی نسبت به سایر گونههای گیاهی اورانیوم بیشتری را در خود تجمع دادند. همچنین بیان کردند که کارایی پالایش خاکها توسط گیاه به شدت توسط نوع خاک و خصوصیات آن تحت تاثیر قرار میگیرد
در تحقیق مشابهی Dreesen و - 1984 - Cokal با استفاده از چند گونه گیاهی جذب اورانیوم را بررسی کردند. از میان گونههای گیاهی تست شده، جو دارای سطوح بالاتر اورانیوم نسبت به بقیه بود. علاوه بر آن بین گونههای مختلف و بخشهای مختلف گیاه تفاوتهای چشمگیری از نظر غلظت رادیونوکلئید مشاهده شد - 2010 - Lotfy .[4] گزارش کرد که بخشهای هوایی آفتابگردان و پنبه بیشترین مقدار اورانیوم را در بین 5 گونه گیاهی - بدون توجه به نوع خاک - در خود تجمع دادند.
بر اساس تحقیقات انجام شده برخی از گیاهان فراانباشتگر فلزات، گیاهان بومی خانواده براسیکاسه - شامل 11 جنس و 87 گونه فرا انباشتگر هستند و عبارتند از: 46 - Alyssum گونه - ، 28 - Thlaspi گونه - ، Bommuellera 4 - گونه - ، 2 - Psedosempervivum گونه - ، 2 - Arabidopsis گونه - ، 2 - Peltaria گونه - ، 1 - Cochlearia گونه - ، 1 - Cardamine گونه - ، 1 - Streptanthus گونه - ، 1 - Stanleya گونه - و 1 - Arabis گونه -
