ارزیابی توان گیاه درمنه دشتی در گیاه پالایی سرب و نیکل در منطقه دفن پسماند محمدآباد قزوین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده مدیریت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب، تهران، ایران*(مسوول مکاتبات).

2 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده مدیریت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب، تهران، ایران.

3 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده محیط زیست، کرج، ایران.

10.22034/jest.2020.29728.3824

چکیده

زمینه و هدف: این پژوهش در مرکز دفن زباله محمدآباد قزوین با هدف بررسی تعیین غلظت فلزات سنگین (سرب و نیکل) در گیاه درمنه دشتی ((Artemisia sieberi و خاک منطقه صورت گرفت.
روش بررسی:  به منظور انجام مطالعه سه پلات استقرار یافت. در هر پلات از گیاه مورد مطالعه با ۱۰ تکرار نمونه­برداری انجام گردید. همچنین ۱۰ نمونه از خاک نیز تهیه گردید. به منظور بررسی تفاوت معنی­دار غلظت فلزات، داده­­ها مورد تجزیه واریانس دو طرفه برای گیاه و تجزیه واریانس یک طرفه برای خاک قرار گرفتند. برای مقایسه میانگین­ها نیز از آزمون دانکن استفاده گردید.
یافته ها: نتایج نشان داد که خاک سه پلات از نظر غلظت فلزات تفاوت معنی­داری ندارند. همچنین با انجام آزمون t غیرجفتی این نتیجه حاصل گردید که بین اندام هوایی و ریشه گونه از نظر غلظت سرب تفاوت معنی­داری وجود ندارد اما از نظر غلظت نیکل این اختلاف در سطح ۵ درصد معنی­دار گردید. میانگین غلظت سرب در اندام­های هوایی و ریشه A.sieberi  به ترتیب (mgkg-1) 35/2 و (mgkg-1)  19/3  و برای فلز نیکل (mgkg-1) 44/  2و (mgkg-1)  99/ 2 می باشد. 
بحث و نتیجه گیری: فاکتورهای تجمع و انتقال نشان داد که گیاه مورد مطالعه با 33/0و10/1=BCF و 81/0و78/0=TF به ترتیب برای فلزات سرب و نیکل، برای پالایش فلز سرب از خاک­های آلوده مناسب است.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

                                                             

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یکم، شماره ده، دی ماه 98

ارزیابی توان گیاه درمنه دشتی در گیاه پالایی سرب و نیکل در منطقه دفن پسماند محمدآباد قزوین

 

ساناز خرمی پور[1] *

sanazkhoramipour@yahoo.com

رویا مافی غلامی [2]

علی جهانی [3]

تاریخ دریافت: 29/05/96

تاریخ پذیرش: 16/12/96

 

چکیده:

زمینه و هدف: این پژوهش در مرکز دفن زباله محمدآباد قزوین با هدف بررسی تعیین غلظت فلزات سنگین (سرب و نیکل) در گیاه درمنه دشتی ((Artemisia sieberi و خاک منطقه صورت گرفت.

روش بررسی:  به منظور انجام مطالعه سه پلات استقرار یافت. در هر پلات از گیاه مورد مطالعه با ۱۰ تکرار نمونه­برداری انجام گردید. همچنین ۱۰ نمونه از خاک نیز تهیه گردید. به منظور بررسی تفاوت معنی­دار غلظت فلزات، داده­­ها مورد تجزیه واریانس دو طرفه برای گیاه و تجزیه واریانس یک طرفه برای خاک قرار گرفتند. برای مقایسه میانگین­ها نیز از آزمون دانکن استفاده گردید.

یافته ها: نتایج نشان داد که خاک سه پلات از نظر غلظت فلزات تفاوت معنی­داری ندارند. همچنین با انجام آزمون t غیرجفتی این نتیجه حاصل گردید که بین اندام هوایی و ریشه گونه از نظر غلظت سرب تفاوت معنی­داری وجود ندارد اما از نظر غلظت نیکل این اختلاف در سطح ۵ درصد معنی­دار گردید. میانگین غلظت سرب در اندام­های هوایی و ریشه A.sieberi  به ترتیب (mgkg-1) 35/2 و (mgkg-1)  19/3  و برای فلز نیکل (mgkg-1) 44/  2و (mgkg-1)  99/ 2 می باشد. 

بحث و نتیجه گیری: فاکتورهای تجمع و انتقال نشان داد که گیاه مورد مطالعه با 33/0و10/1=BCF و 81/0و78/0=TF به ترتیب برای فلزات سرب و نیکل، برای پالایش فلز سرب از خاک­های آلوده مناسب است.

واژه های کلیدی: آلودگی خاک، فلزات سنگین (سرب و نیکل)، گیاه Artemisia sieberi .

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 21, No.10,December, 2019

 

 

 

 


An Investigation on the Possibility of Heavy Metal (Pb and Ni) Phytoremediation from Plant Artemisia Sieberi in Mohammadabad Waste Disposal Site in Ghazvin

 

Sanaz Khorami Pour [4]*

sanazkhoramipour@yahoo.com

Roya Mafi Gholami [5]

Ali Jahani [6]

Accepted: 2018.03.07

Received: 2017.08.20

Abstract

Background and Objective: This study was conducted in Mohammadabad waste disposal site in Ghazvin in order to determine the concentration of Ni and Pb in Artemisia sieberi and in region’s soil.

Method: Three plots were selected. Ten random samples from root and shoot of the plant and also from the soil were collected. Two-way and one-way ANOVA were used to assess the differences of metal concentrations in roots and shoots of the plants, and in the soil of the plots, respectively. Duncan Test was applied to compare the average concentrations of metals in different plots.

Findings: The results revealed that the soil of the different plots does not have a significant difference in Ni and Pb concentrations. No significant difference was observed between the metal concentrations in roots and shoots of the plants. The mean concentration of lead in the A.sieberi aerial and root organs was 2.35 mgkg-1 and 3.19 mgkg-1, respectively, and for the nickel metal 3.14 mgkg-1 and 2.99 mgkg-1 respectively.

Discussion and conclusion: Bio concentration and transmission factors for Ni and Pb (TF=0.78; 0.81 and BCF=1.10; 0.33, respectively) suggested that A.sieberi is an appropriate plant to remove Pb from soil.

Key Words: Soil Pollution, Heavy Metals (Ni, and Pb), Artemisia sieberi.

 

 

 

 

مقدمه

 

در حال حاضر یکی از چالش های اساسی در زمینه محیط زیست، افزایش تدریجی غلظت فلزات سنگین در خاک به سبب عدم تجزیه آن ها توسط میکروارگانیسم­ها می­باشد. این گونه فلزات با توجه به داشتن خواص و اثرات بالقوه سیتوتوکسیک، کارسینوژنیک و موتاژنیک، مخاطرات جدی را بر سلامت انسان و سایر موجودات زنده وارد می­نماید. فلزات سنگین از راه­های مختلف وارد زنجیره غذایی انسان و حیوان می­شوند، فاضلاب­ها، مواد دفعی حاصل از فعالیت کارخانه­ها، زباله­ها، گردو غبار و... راه­های معمول ورود فلزات سنگین به زنجیره­های غذایی هستند. آلودگی به فلزات سنگین نه تنها با فعالیت انسان حاصل می­گردد بلکه به طور طبیعی در مقادیر مختلف در محیط به ویژه خاک وجود دارند (1). در این بین مراکز دفن زباله به عنوان یکی از کانون­های تولید و تجمع فلزات سنگین مطرح هستند. عمده­ترین مشکل محل دفن مواد زاید جامد شهری، شیرابه و گاز تولید شده در اثر تجزیه زباله­های دارای ترکیبات آلی می­باشد. ویژگی­های خاص ترکیب زباله شهری در ایران از جمله درصد بالای مواد فسادپذیر و رطوبت و همچنین شرایط خاص اقلیمی نظیر بارندگی کم و تبخیر زیاد سبب شده است که شیرابه حاصل دارای بار آلودگی بالایی از فلزات سنگین در مقایسه با کشورهای صنعتی باشد (2). این فلزات سنگین چون از بین نرفته و تجزیه نمی­شوند بنابراین در خاک­ها و رسوبات تجمع نموده و به دلیل توانایی تجمع­پذیری زیستی این گونه مواد، سلامت موجودات زنده به خصوص انسان را از طریق ورود به زنجیره­های غذایی با خطرات بسیاری مواجه می­نماید (3).

به طور کلی نتایج تحقیقات انجام گرفته حاکی است که گونه­های خاصی از گیاهان مرتعی توانایی رشد و سازگاری و جذب فلزات سنگین را دارا می­باشند. جذب فلزات سنگین از خاک توسط گیاهان مرتعی بستگی به نوع و غلظت فلزات موجود در خاک، دست یابی زیستی عناصر و نوع گونه گیاهی دارد. برخی از گونه­های گیاهی توانایی جذب و انباشت مقادیر زیادی از عناصر سنگین را دارند بدون این که آثار سمی آشکار برای آن­ها ایجاد نماید. بنابراین، می­توان از این ویژگی گیاهان برای پاکسازی خاک­های آلوده به فلزات سنگین به ویژه در مراتع استفاده نمود. برخی از فلزات سنگین نظیر مس، روی و نیکل در مقادیر کم به عنوان عناصر کم مصرف برای رشد گیاهان ضروری هستند و به وسیله ریشه از خاک جذب می­شوند. بررسی پوشش گیاهی طبیعی در مراتع آلوده به فلزات سنگین و تعیین غلظت عناصر فلزی در گونه­های گیاهی از جنبه­های علمی و کاربردی از اهمیت زیادی برخوردار است (4).

 

روش­ بررسی

منطقه مورد مطالعه

مرکز دفن پسماند محمدآباد در 20 کیلومتری جاده قزوین به بوئین زهرا، با وسعت 110 هکتار قرار دارد. این منطقه بین 48 درجه و 44 دقیقه تا 50 درجه و 51 دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 24 دقیقه تا 36 درجه و 48 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. در سایت مورد نظر بواسطه کمی بارندگی (300-200 میلی­متر) و طولانی بودن فصل خشک، پوشش گیاهی قابل توجه نیست و تنها شامل گیاهانی از قبیل درمنه دشتی( Artemisia sieberi) فرفیون (Euphorbia helioscopia)، گون (Astragalus gossypinus) و خارشتر (Alhagi camelicum) است. شیب این منطقه 0 تا 15 و دارای اقلیم سرد و نیمه خشک است و جهت باد غالب غربی-شرقی است (5).

نمونه­برداری و اندازه­گیری­های شیمیایی

برای نمونه­برداری از خاک و گیاه مورد نظر، 3 پلات با ابعاد 50 * 50 متر انتخاب گردید. به دلیل این که بررسی غلظت فلزات سرب و نیکل در چهار جهت به دلیل بار مالی امکان پذیر نبود و از طرفی اثر باد در جابجایی فلزات سنگین در بسیاری از پژوهش­ها
به اثبات رسیده است (6 و 7)، بنابراین پلات­های انتخابی به منظور نمونه­برداری در جهت باد و با فواصل 500 متری در نظر گرفته شدند.

تعداد 10 نمونه از گیاه Artemisia sieberiدر داخل هر پلات به صورت تصادفی برداشت شدند. روش آماده سازی نمونه­های گیاهی روش خاکستر خشک بود. جهت آنالیز و سنجش میزان غلظت سرب و نیکل، بعد از جدا کردن اندام هوایی و ریشه، به مقدار 1 الی 2 گرم از نمونه­ها داخل ارلن گذاشته شدند و ارلن­ها به مدت 48 ساعت در دمای 80 درجه سانتی­گراد در آون قرار داده شدند تا نمونه­ها خشک شود. سپس وزن خشک نمونه­ها به دست آورده شد و ارلن­ها به مدت 48-24 ساعت در کوره در دمای 500 درجه قرار داده شد تا خاکستر شود. در مرحله بعد از اسیدنیتریک 4 مولار برای هضم اسیدی نمونه­ها استفاده شد و با اسید 1 درصد دیونیزه به حجم رسانده شدند و با دستگاه جذب اتمی (Varian (FS) USA AA 240، Company) غلظت نمونه­ها قرائت گردید. بعد از مشخص کردن میزان فلزات سنگین در

نمونه­های گیاهی جمع­آوری شده، برای ارزیابی کارایی گیاهان شناسایی شده به منظور پالایش آلودگی، شاخص­های BCF(BioConcentration Factor) و TF(Translocation Factor) با استفاده از فرمول­های زیر اندازه­گیری شد:

 

14BCF=شده برداشت گیاهی مواد در سنگین فلز غلظت(mg)(kg)خاک محلول در سنگین فلز غلظت(mg)(kg)">    (1)     

 

14TF=گیاه هوایی بخشهای در سنگین فلز غلظت(mg)(kg)ریشه در سنگین فلز غلظت(mg)(kg)">          (2)    

 

نمونه­های خاک نیز با 10 تکرار از عمق صفر تا 20 سانتی­متر در
داخل هر پلات به صورت تصادفی تهیه گردید. نمونه­های خاک پس از انتقال به آزمایشگاه خشک و از الک 2 میلی متری عبور داده شدند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل بافت، اسیدیته، کربن آلی، درصد کربنات کلسیم، شوری با روش­های استاندارد اندازه­گیری شد. بافت خاک به روش هیدرومتری (8)، کربن آلی به روش والکلی و بلاک (9)، میزان آهک توسط دستگاه کالسیمتری، شوری خاک توسط دستگاه هدایت الکتریکی و pH خاک توسط دستگاه pH متر تعیین گردید. برای تعیین غلظت فلزات سنگین سرب و نیکل نیز، نمونه­های خاک از الک 150 میکرون عبور داده شدند. در مرحله بعد از اسیدنیتریک 4 مولار (نسبت حجمی 1:8 خاک به ترکیب نهایی) جهت عصاره­گیری استفاده شد (10) و با استفاده از دستگاه جذب اتمی غلظت نمونه­ها قرائت گردید.

 

تجزیه و تحلیل داده­ها

پس از حصول از نرمال بودن داده­ها و همگنی واریانس­ها، به منظور بررسی وجود تفاوت در غلظت سرب و نیکل در اندام­های گیاهی (ریشه و برگ) در سه پلات نمونه­برداری، بر روی داده­ها آزمون تجزیه واریانس دوطرفه صورت گرفت و برای تعیین تفاوت معنی­دار در غلظت فلزات ذکر شده در نمونه­های خاک پلات­های مورد مطالعه، داده­ها مورد تجزیه واریانس یک طرفه قرار گرفتند. همچنین برای بررسی معنی­داری ارتباط بین سرب و نیکل در اندام­های ریشه و برگ گیاه و خاک و همچنین بررسی ارتباط بین فاکتورهای شیمیایی و غلظت سرب و نیکل در ریشه و اندام هوایی از همبستگی پیرسون استفاده گردید.

 

یافته ها

بیشینه، کمینه، میانگین و انحراف معیار غلظت­های به دست آمده در جدول 1 ارایه شده است.


 

جدول 1- بیشینه، کمینه، میانگین و انحراف معیار غلظت فلزات سنگین سرب و نیکل در

 نمونه­های مورد مطالعه بر حسب mgkg-1 وزن خشک

Table 1- Maximum, minimum, average and standard deviation of heavy lead and nickel

metals in samples studied in terms of mgkg-1 dry weight

شماره پلات

نمونه

سرب

نیکل

بیشینه

کمینه

میانگین

انحراف معیار

بیشینه

کمینه

میانگین

انحراف معیار

پلات 1

اندام هوایی

21/5

17/1

97/2

62/1

34/3

46/0

69/1

94/0

ریشه

54/5

05/1

22/3

55/1

06/3

53/1

17/2

54/0

خاک

70/9

58/2

53/6

31/2

23/15

82/13

42/14

46/0

پلات 2

اندام هوایی

98/5

1

19/3

76/1

3/3

35/1

50/2

68/0

ریشه

46/3

25/1

27/2

76/0

01/7

92/0

94/3

96/1

خاک

42/10

46/2

25/6

49/2

52/19

09/13

31/16

13/2

پلات 3

اندام هوایی

03/7

12/1

80/4

03/2

43/2

23/1

96/1

42/0

ریشه

86/7

05/2

04/4

14/2

67/2

48/1

99/1

39/0

خاک

79/8

89/0

86/4

20/2

92/24

67/12

62/17

19/4

 


تشریح خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک

در جدول 2 مشخصات فیزیکوشیمیایی خاک پلات­های نمونه­برداری آورده شده است. اندازه­گیری EC در این خاک­ها نشان داد که این خاک­ها جزو خاک­های شور بوده و از نظر ماده آلی فقیر می­باشند (کم تر از یک درصد). بافت خاک نیز شنی رسی لومی تا رسی لومی است و جزو خاک­های تقریبا قلیایی هستند.

 

 

جدول 2-برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک پلات­های مطالعاتی

Table 2- Some physical and chemical properties of the soil of the studied plots

شماره پلات

EC

ds/m

pH

کربنات کلسیم (M.E/100)

ماده آلی (%)

ماسه (%)

سیلت (%)

رس (%)

پلات 1

25/1

9/7

2/14

32/0

24

43

33

پلات 2

53/2

5/7

6/12

22/0

55

27

18

پلات 3

72/1

7/7

4/14

24/0

52

27

21

 


غلظت فلزات سرب و نیکل در خاک

 

نمونه­های خاک در سه پلات مورد مطالعه مورد تجزیه واریانس یک طرفه قرار گرفتند و نتایج نشان داد که بین خاک­های سه پلات از نظر میزان غلظت فلز سرب و نیکل تفاوت معنی­داری وجود ندارد (جدول 3).

 

 

جدول 3- نتایج واریانس غلظت فلزات سرب و نیکل در خاک پلات­های مختلف

Table 3- Results of variance of lead and nickel concentrations in different plots

عناصر اندازه­گیری شده

منبع تغییرات

درجه آزادی

میانگین مربعات

F

سرب

 

خاک

2

06/8

ns 47/1

خطا

27

44/5

 

نیکل

خاک

2

98/25

ns 49/3

خطا

27

44/7

 

                         ns: عدم وجود اختلاف معنی­دار

 

 

 بر اساس گزارش Dalenberg  و  Driel(11) که نقش رسوب جو در غلظت فلزات سنگین در محصولات زراعی را مورد بررسی قرار داده، متوسط غلظت سرب و نیکل در خاکی که در معرض آلودگی خاصی به ویژه آلودگی شدید ناشی از جو قرار ندارد و در این مقاله خاک طبیعی نامیده شده، به ترتیب 19 و 50 mgkg-1 می­باشد، در حالی که میانگین غلظت سرب و نیکل موجود در خاک منطقه نمونه­برداری شده به ترتیب 88/5 و 12/ 16 mgkg-1 است که از حد متوسط این فلزات در خاک­های طبیعی کم تر می­باشد، بنابراین بر اساس نتایج حاصل از تجزیه خاک­های منطقه، میزان آلودگی خاک منطقه به سرب و نیکل کم تر از حد متوسط این فلزات در خاک می­باشد (نمودار 1).

 

 

   

نمودار 1- مقایسه متوسط غلظت فلزات سرب و نیکل در خاک طبیعی منطقه نمونه­برداری

Chart 1- Comparison of the average concentration of lead and nickel metals

in the natural soil of the sampling area


 

 

غلظت فلزات سرب و نیکل در گیاه

 

در ابتدا با استفاده از آزمون کولموگروف اسمیرنوف یک نمونه­ای، داده­ها مورد آزمون قرار گرفتند و نرمال بودن داده­ها بررسی شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس چندطرفه غلظت سرب و نیکل در اندام­های مختلف گیاه A.sieberi (ریشه و برگ) در سه پلات مورد نظر آورده شده است. با توجه به مقدار p برای منابع تغییر مختلف نتیجه می­شود که پلات­های مختلف بر روی مقدار غلظت فلز سرب و نیکل اثر معنی­داری داشته و اندام­های مختلف گیاهی و اثر متقابل پلات*اندام­ها  بر روی مقدار فلز سرب و نیکل تاثیر معنی­دار نداشته است، مقایسه میانگین­های سرب و نیکل در اندام­های گیاه در پلات­های مختلف بر اساس آزمون دانکن در سطح 5 درصد نشان می­دهد که بین مقادیر سرب و نیکل در 3 پلات اختلاف معنی­داری وجود دارد به گونه­ای که بیش ترین مقدار سرب در اندام­های گیاه در پلات 3 و کم ترین مقدار در پلات 2 وجود دارد. اما بین میانگین پلات 1 و 2 اختلاف معنی­داری مشاهده نشد و برای فلز نیکل، نتایج آزمون دانکن نشان داد که پلات دوم، بیش ترین مقدار میانگین نیکل را در اندام­های گیاه به خود اختصاص داد و نسبت به دو پلات دیگر در سطح 5 درصد اختلاف معنی­داری را نشان داد (جداول 4، 5 و 6).

 

 

جدول 4- میانگین غلظت سرب و نیکل (mgkg-1) در اندام­های هوایی و ریشه A.sieberi

Table 4- The mean lead and nickel concentrations (mgkg-1)

in the aerial parts and roots of A. Sieberi

فلز سنگین

ریشه

اندام هوایی

سرب

19/3

35/2

نیکل

*99/2

*44/2

                                       * در هر ردیف، نشان­دهنده وجود تفاوت معنی­دار بودن در سطح احتمال 5 درصد است.

 

جدول 5- غلظت سرب و نیکل(mgkg-1) در نمونه گیاهی A.sieberi و مقادیر BCF و TF

Table 5- Lead and Nickel concentration (mgkg-1) in

 A. sieberi plant samples and BCF and TF amounts

فلز

BCF

TF

اندام زیرزمینی

اندام هوایی

سرب

10/1

78/0

19/3

35/2

نیکل

33/0

81/0

99/2

44/2

 

 

مقدار BCF در مورد این گیاه برای ارزیابی غلظت فلز سرب در اندام­های زیرزمینی، نشان داد که غلظت این فلز در ریشه بیش تر از خاک است (1<BCF) بود، در حالی­که برای فلز نیکل بالعکس است، یعنی غلظت فلز نیکل در خاک بیش تر از ریشه می­باشد. فاکتور انتقال (TF) برای تعیین انتقال فلزات تجمع یافته در ریشه به بخش­های هوایی گیاه است. گونه­های با TF کمتر از یک بیش ترین تجمع فلز را در بافت­های زیرزمینی داشته و پتانسیل استفاده به فلزات سنگین به صورت سیستم ریشه صافی را دارا می­باشند. لرستانی و همکاران (12) در تحقیق خود برای بررسی کارایی گیاه­پالایی 11 گونه­ی مرتعی گونه­های با TF کم تر از یک را گونه­های مناسب برای پالایش خاک­های آلوده به منیزیم، آهن، مس و روی معرفی کردند. در این مطالعه مقدار TF برای فلز سرب و نیکل در این گیاه کم تر از یک می­باشد و این موضوع گویای این حقیقت است که تجمع این فلزات بیش تر در بخش ریشه بوده است (جدول 5).

 

 

جدول 6- نتایج واریانس غلظت سرب در اندام­های مختلف گیاهی (ریشه و برگ) در سه پلات مورد مطالعه

Table 6- Results of variance of lead concentration in different plant organs

 (root and leaf) in the three plots studied

منبع تغییرات

درجه آزادی

میانگین مربعات

F

پلات

2

06/2

ns99/1

اندام گیاهی

1

86/11

*41/11

پلات*اندام گیاهی

2

08/16

*47/15

خطا

54

98/0

-

                                    * نشان­دهنده معنی­دار بودن در سطح احتمال 5 درصد است.

                                    ns  عدم وجود اختلاف معنی­دار

 

جدول 7- نتایج واریانس غلظت نیکل در اندام­های مختلف گیاهی (ریشه و برگ) در سه پلات مورد مطالعه

Table 7- Results of variance of nickel concentration in different plant organs

 (root and leaf) in the three plots studied

منبع تغییرات

درجه آزادی

میانگین مربعات

F

پلات

2

82/15

*53/14

اندام گیاهی

1

48/4

ns12/4

پلات*اندام گیاهی

2

72/2

ns5/2

خطا

54

08/1

-

                                  * نشان­دهنده معنی­دار بودن در سطح احتمال 5 درصد است.

                                  ns عدم وجود اختلاف معنی­دار

 

جدول 8-مقایسه میانگین مقادیر سرب و نیکل در نمونه­های گیاهی در سه پلات بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد

Table 8- Comparison of mean lead and nickel concentrations in plant samples in three plots based on Duncan test at 5% probability level

پلات

سرب (mgkg-1)

نیکل (mgkg-1)

1

b09/3

b93/1

2

b73/2

a21/3

3

a41/4

b97/1

 

 

با توجه به نتایج ضریب همبستگی پیرسون (جدول 9)، بین سرب
و نیکل در اندام­های ریشه و برگ و خاک به طور جداگانه، هیچ گونه همبستگی وجود ندارد.


 

جدول 9- همبستگی بین سرب و نیکل در ریشه و اندام هوایی و خاک منطقه مورد مطالعه

Table 9- Correlation between lead and nickel in the roots and aerial

parts and soil of the studied area

 

 

 

ریشه

 

Pb

Ni

فلزات

ضریب همبستگی

134/0-

1

 

Ni

P

481/0

 

تعداد

30

30

ضریب همبستگی

1

134/0-

 

Pb

P

 

481/0

تعداد

30

30

 

 

اندام هوایی

ضریب همبستگی

348/0-

1

 

Ni

P

069/0

 

تعداد

30

30

ضریب همبستگی

1

348/0-

 

Pb

P

 

069/0

تعداد

30

30

 

 

خاک

ضریب همبستگی

094/0

1

 

Ni

P

622/0

 

تعداد

1

30

ضریب همبستگی

1

094/0

 

Pb

P

 

622/0

تعداد

30

1

 


بحث و نتیجه­گیری

 

بر اساس اندازه­گیری­های صورت گرفته، غلظت فلزات سرب و نیکل در خاک منطقه مورد مطالعه کم تر از حد متوسط این فلزات در خاک است. دامنه نرمال غلظت سرب و نیکل در خاک­ها به ترتیب 19 و 50 mgkg-1گزارش شده است (11)، در حالیکه میانگین غلظت سرب و نیکل موجود در خاک منطقه نمونه­برداری شده به ترتیب 3/5 و 2/10 mgkg-1است که از حد متوسط این فلزات در خاک­ها کم تر می­باشد و به این معنا است که خاک این مناطق از نظر این عناصر آلوده نیستند (نمودار 1). به طور تقریبی میانگین غلظت نیکل در خاک منطقه بیش از دو برابر غلظت سرب در آن است. این موضوع می­تواند به دلیل جنس سنگ بستر خاک باشد، نیکل خاک به میزان بسیار زیادی به طبیعت مواد مادری بستگی دارد. برای مثال خاک­های تشکیل یافته از مواد مادری سرپانتین می­تواند حاوی 100 تا 700 میلی­گرم بر کیلوگرم نیکل باشد (13).

مقایسه توزیع و تجمع عناصر مورد بررسی در اندام هوایی و ریشه گونه گیاهی مورد مطالعه، نشان داد که بین ریشه و اندام هوایی این گونه،   از نظر غلظت سرب هیچ­گونه اختلاف معنی­داری وجود ندارد (جدول 4). اما با مقایسه میانگین غلظت سرب در ریشه و اندام هوایی متوجه می­شویم که در گونه A.sieberi مقدار این فلز در ریشه بیش تر از اندام هوایی است. در بین گونه­های گیاهی در یک منطقه بیابانی و یا نیمه­بیابانی با اختلاف در شکل­زیستی و فیزیولوژی، نحوه جذب عناصر غذایی و تجمع عناصر سنگین در اندام­های گیاهی می­تواند متفاوت باشد. تجمع سرب در ریشه­ها معمولا بیشتر از تجمع سرب در اندام­های هوایی می­باشد (14، 15، 16). به نظر می­رسد با افزایش غلظت سرب در ریشه، از تحرک آن در گیاه کاسته شده و به میزان بیشتری در سلول­های ریشه و فضاهای بینابینی ترسیب می­یابد که علت این امر ناشی از تغییر سیستم آوندی ریشه به ساقه در محل یقه گیاه است که به صورت یک فیلتر عمل می­نماید و موجب تجمع سرب و کند شدن فرآیند انتقال به ساقه می­شود (17). اختلاف غلظت سرب در ریشه و اندام هوایی گونه مورد مطالعه، معنی­دار نشده است که باید به دنبال دلیل دیگری بود. سرب هوابرد، یک منبع اصلی آلودگی هوا است که به وسیله گیاهان به آسانی جذب می­شود. تعدادی از مطالعات نشان دادند که سرب تجمع یافته در سطح برگ به وسیله این سلول­ها جذب می­شود. بیشتر آلودگی سربی، بوسیله شستن با پاک­کننده­ها برطرف می­شود، اما این احتمال وجود دارد که یک مقدار قابل ملاحظه­ای از سرب به داخل بافت گیاه انتقال یابد (18).

اختلاف غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی گونه A.sieberi، در سطح 5 درصد معنی­دار شد (جدول 4). مقایسه میانگین­ها نشان داد که غلظت این فلز در ریشه بیشتر از اندام هوایی است. بر طبق گزارشات Someya در سال 2007، در بیشتر گیاهان تجمع نیکل در ریشه    بیش تر می­باشد (19).

طبق تعریف Khan (20) گونه­های بیش­اندوز دارای یکی از این دو مشخصه هستند: 1) غلظت فلز در بافت­های این گیاهان بیش تر از 5/0 درصد کل وزن خشک گیاه است. 2) فاکتور تجمع در این گیاهان بالاتر از یک است. در این تحقیق، گونه گیاهی مورد مطالعه، غلظت بیش تر از mgkg-1 1000 را در اندام هوایی خود نشان ندادند، بنابراین بیش­اندوز نمی­باشد (9). با این وجود ممکن است که توانایی این گیاه در تحمل و تجمع فلزات سنگین، به منظور گیاه­جذبی و یا گیاه­تثبیتی مفید باشد. هر دو فاکتور BCF و TF می­تواند برای ارزیابی توان گیاه برای هدف گیاه­پالایی استفاده شود. می­توانیم از طریق مقایسه BCF و TF توانایی گیاهان مختلف را در جذب فلزات از خاک و انتقال آن­ها به  اندام هوایی را مقایسه کنیم. تنها گیاهانی با BCF و TF بزرگ تر از یک برای گیاه­جذبی و BCF بزرگ تر از یک و TF کم تر از یک برای گیاه تثبیتی قابل استفاده می­باشند (21).

نتایج به دست آمده در مورد اندازه­گیری فاکتور تجمع و انتقال فلزات (جدول 5) نشان داد که مقدار BCF فلز سرب در گونه A.sieberi بیش تر از یک می­باشد و به این معنی است که غلظت این فلز در بافت­های زیرزمینی بیش تر از خاک است. برای فلز نیکل، این فاکتور در این گونه کم تر از یک است. در مورد فلز سرب و نیکل، فاکتور انتقال برای گونه A.sieberi کم تر از یک می­باشد و این گیاهان نتوانستند این فلز را به مقدار زیاد به اندام­های هوایی انتقال بدهند. فاکتور انتقال پایین سرب و نیکل از ریشه به اندام هوایی ممکن است به دلیل سمیت این فلز باشد
(18). باید به این نکته توجه داشت که جذب و انتقال فلزات و توزیع آن­ها در اندام­های گیاهی متفاوت است که ممکن است به دلیل شرایط رشد متفاوت گیاهان نیز باشد که تحت تاثیر واکنش متقابل بین ریشه- خاک، ریشه- باکتری­ها، ریشه- میکروریزا بوده که جذب و انتقال فلزات را تحت تاثیر قرار می­دهند (8 و 20). بنابراین می­توان نتیجه گرفت که گونه A.sieberi با 10/1=BCF و 78/0=TF، می­تواند به منظور گیاه تثبیتی فلز سرب مورد استفاده قرار گیرد.

نتایج بررسی اثر پلات­ها بر روی غلظت فلزات سرب و نیکل در ریشه و اندام­های گونه مورد مطالعه (جدول 6 و 7) نشان داد که بیش ترین غلظت فلز سرب و نیکل در گونه A.sieberi به ترتیب مربوط به پلات سوم و دوم می­باشند. بنابراین با وجود این که پلات اول در کنار حوضچه­های شیرابه قرار دارد اما غلظت فلز سرب در اندام هوایی و ریشه گونه A.sieberi در پلات سوم بیش تر است. از جمله دلایل تاثیرگذار در این موضوع می­توان به باد غالب منطقه و جذب اتمسفری اشاره کرد. در مطالعه­ای که Haggar و Hibben در سال 1984 بر روی برخی از فلزات سنگین از جمله سرب کار کردند به این نتیجه رسیدند که جذب اتمسفری می­تواند نقش تاثیرگذاری بر روی انتقال فلزات سنگین داشته باشد (7).

با توجه به بررسی­های انجام شده، خاک و گیاه منطقه مورد مطالعه از نظر فلزات سرب و نیکل در محدوده طبیعی قرار گرفته و آلوده نمی­باشند، اما با توجه به رشد روزافزون جمعیت و تولید حجم بالایی از زباله­ها، همچنین وجود میزان بسیار بالای عناصر سمی و خطرناک موجود در پساب و شیرابه های تولیدی در مرکز دفن محمدآباد، برای کنترل آلودگی و جلوگیری از گسترش آن پیشنهاد می­شود بررسی­های زیست­محیطی در خاک و گیاهان منطقه به طور مستمر انجام گرفته و غلظت آلاینده­های فلزی در خاک و گیاهان منطقه به طور سالیانه تعیین گردد.

 

تشکر و قدردانی

با سپاس از حمایت دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران غرب، کلیه اعتبار مالی طرح پژوهشی حاضر، توسط معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب تامین شده است.

 

منابع:

  1. Amue. A., Mahvi. A and Nadafi. K. 2012. "Reviewing the optimum operational conditions in plant purifying of soils polluted with Pb and Cd by Iran native plants", Scientific Journal of Kordestan Medicine University. Seventieth period, p.p. 93-102 (In Persian).   
  2. Abdoli, MA and Jalily, M. 2009. "Studying the effectiveness of compressed clay liners in omitting leachate pollutants of the urban waste disposal sites",Science and Environmental Technology. Eleventh period, p.p. 35-42 (Persian).
  1. Shahmohammadi, Sh. and Habibzade, N. 2017. "Assessment of geochemical and distribution of heavy metals Pb, Cu, Zn and Ni in the Aras free trade-industrial zone" Journal of Water and Soil Resources Conservation, Vol 6, No 4. p.p. 29-44. (In Persian).
    1. Jahantab E, jafari M, Motasharezadeh B, Tavili A, Zargham N. 2017 " Evaluating tolerance of plants species to heavy metals in oil polluted region (Case study: Pazanan Gachsaran)" Journal of Rangeland, Vol 10, No 4, p.p. 409-425. (In Persian).

  1. Abessi O., Saeedi M., 2009, " Site Selection of a Hazardous Waste Landfill Using GIS Technique and Priority Processing, a Power Plant Waste in Qazvin Province Case Example" Journal of Environmental Sciences, Vol 6, No 4, p.p. 121-134. (In Persian).
  2. Migaszewski, Z. M. and Paslawski, P. 2009. Trace element and sulphur stable isotope ratios in soils and vegetation of the Holy Cross Mountains, Geol. Quart., 40, 575.
  3. Hibben, C.R and Hagar، S.S. 1984 “Comparison of cadmium and lead content of vegetable crops grown in urban and suburban gardens. Environmental Pollution Series B, Chemical and Physical ،Volume 7, Issue 1, 71–80.
  4. Burd, G.I., Dixon, D.G and Glick, B.R. 2000. Plant growth – promoting bacteria that decrease heavy metal toxicity in plants. Can.J.Microbiol. 46,237-245.
  5. Baker, A.J.M and Walker, p.l. 1990. Ecophysiology of metal uptake by tolerant plants. In: Shaw, A.J. (Ed), Heavy metal Tolerance in plants: Evolutionary Aspects. CRC Press Boca Raton, FL, pp. 155-157.
  6. Brian k. Richards and Tammo s. 1998. “Metal mobility at an old, heavily loaded sludge application siye” Environmental pollution 99.
  7. Dalenberg, J. W. and van Driel, W. 1990. Contribution of atmospheric deposition to heavy metal concentration in field crops, Netherlands J. Agric. Sci., 38, 367.
  8. Lorestani, Bahare. 2010. "Identification of metal concentrations in plants and soils of Hame Kasi mine and investigation of the relationship between plants and soil factors", national conference of Human, Environment and Sustainable development, Hamedan, Iran. (In Persian).
  9. Amini. F., Mirghafari. N and Malayeri. B. 2011. "Studying the concentration of Ni in soil and a number of other plant species around the Ahangaran Pb and Zn Mine in Hamedan Province", Environmental Science and Technology, Vol 13, No 1, p.p. 11-20 (In Persian).
  10. M.R. Naderi, A. Danesh. Et al. 2014. "Evaluation the Efficiency of Six Sunflower Cultivars in Phytoextraction of Lead from a Pb-bearing Soil for Long Term" Journal of Water and Soil, Vol. 28, No. 3, p. 597-605 (In Persian). 
  11. Mousavi M. et al. 2012. "The investigation of lead accumulation in different parts of Garlic (Allium sativum L.) and the response of plant to lead oxidative stress" Journal of Agronomy and plant Breeding, Vol 8, No 2, p. 111-118 (In Persian).
  12. Saderi. S. Z. and et al. 2011. "The study of lead uptake and accumulation by Matricaria chamomilla in various growth stages" Iranian Journal of Plant Biology, Vol 3, No 9, P. 53-62 (In Persian).  
  13. Conningham SD, Anderson TA and Schwab AP. 1997. Phytoremediation of soils contaminant with organic pollutants. Advanced Agronomy; 56: 55-64.
  14. Ghyti. K., Kiyaye. MM., Rokni. N., Razavi Rohani and M., Motalebi.a. 2012."Situation of national sea and livestock food pollution with heavy metals", Journal of food science and industry. Num 34. Ninth period.
  15. Someya N., Sato Y., Yamaguchi I., et al. 2007. "Allevation of nickel toxicity in plants by a rhizobacterium strain is not dependent on its siderophore production". Commun. Soil Sci. Plant Anal. 38:1155–1162.
  16. Khan, A.G., kuek, C., Chaudhry, T.M., Khoo, C.S and Hayes, W.J. 2000. "Role of plants, mycorrhizae and phytochelatore in heavy metal contaminated land remediation". Chemosphere. 41, 197-207.
  17. Tyler, L.D., and McBride. M.B. 1982. "Mobility and extractability of cadmium, copper, nickel, and zinc in organic mineral soil columns". J. Soil Science. 134(3), 198-205

 

 

 



1- استادیار گروه محیط زیست، دانشکده مدیریت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب، تهران، ایران*(مسوول مکاتبات).

2- استادیار گروه محیط زیست، دانشکده مدیریت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب، تهران، ایران.

3- استادیار گروه محیط زیست، دانشکده محیط زیست، کرج، ایران.

1- Assistant Professor, Department of Environment, Management Faculty, Islamic Azad University, West Tehran Branch, Tehran, Iran. * (Corresponding Author)

2- Assistant Professor, Department of Environment, Management Faculty, Islamic Azad University, West Tehran Branch, Tehran, Iran.

3- Assistant Professor, University of Environment, Karaj, Iran.

 

  1. Amue. A., Mahvi. A and Nadafi. K. 2012. "Reviewing the optimum operational conditions in plant purifying of soils polluted with Pb and Cd by Iran native plants", Scientific Journal of Kordestan Medicine University. Seventieth period, p.p. 93-102 (In Persian).   
  2. Abdoli, MA and Jalily, M. 2009. "Studying the effectiveness of compressed clay liners in omitting leachate pollutants of the urban waste disposal sites",Science and Environmental Technology. Eleventh period, p.p. 35-42 (Persian).
  1. Shahmohammadi, Sh. and Habibzade, N. 2017. "Assessment of geochemical and distribution of heavy metals Pb, Cu, Zn and Ni in the Aras free trade-industrial zone" Journal of Water and Soil Resources Conservation, Vol 6, No 4. p.p. 29-44. (In Persian).
    1. Jahantab E, jafari M, Motasharezadeh B, Tavili A, Zargham N. 2017 " Evaluating tolerance of plants species to heavy metals in oil polluted region (Case study: Pazanan Gachsaran)" Journal of Rangeland, Vol 10, No 4, p.p. 409-425. (In Persian).

  1. Abessi O., Saeedi M., 2009, " Site Selection of a Hazardous Waste Landfill Using GIS Technique and Priority Processing, a Power Plant Waste in Qazvin Province Case Example" Journal of Environmental Sciences, Vol 6, No 4, p.p. 121-134. (In Persian).
  2. Migaszewski, Z. M. and Paslawski, P. 2009. Trace element and sulphur stable isotope ratios in soils and vegetation of the Holy Cross Mountains, Geol. Quart., 40, 575.
  3. Hibben, C.R and Hagar، S.S. 1984 “Comparison of cadmium and lead content of vegetable crops grown in urban and suburban gardens. Environmental Pollution Series B, Chemical and Physical ،Volume 7, Issue 1, 71–80.
  4. Burd, G.I., Dixon, D.G and Glick, B.R. 2000. Plant growth – promoting bacteria that decrease heavy metal toxicity in plants. Can.J.Microbiol. 46,237-245.
  5. Baker, A.J.M and Walker, p.l. 1990. Ecophysiology of metal uptake by tolerant plants. In: Shaw, A.J. (Ed), Heavy metal Tolerance in plants: Evolutionary Aspects. CRC Press Boca Raton, FL, pp. 155-157.
  6. Brian k. Richards and Tammo s. 1998. “Metal mobility at an old, heavily loaded sludge application siye” Environmental pollution 99.
  7. Dalenberg, J. W. and van Driel, W. 1990. Contribution of atmospheric deposition to heavy metal concentration in field crops, Netherlands J. Agric. Sci., 38, 367.
  8. Lorestani, Bahare. 2010. "Identification of metal concentrations in plants and soils of Hame Kasi mine and investigation of the relationship between plants and soil factors", national conference of Human, Environment and Sustainable development, Hamedan, Iran. (In Persian).
  9. Amini. F., Mirghafari. N and Malayeri. B. 2011. "Studying the concentration of Ni in soil and a number of other plant species around the Ahangaran Pb and Zn Mine in Hamedan Province", Environmental Science and Technology, Vol 13, No 1, p.p. 11-20 (In Persian).
  10. M.R. Naderi, A. Danesh. Et al. 2014. "Evaluation the Efficiency of Six Sunflower Cultivars in Phytoextraction of Lead from a Pb-bearing Soil for Long Term" Journal of Water and Soil, Vol. 28, No. 3, p. 597-605 (In Persian). 
  11. Mousavi M. et al. 2012. "The investigation of lead accumulation in different parts of Garlic (Allium sativum L.) and the response of plant to lead oxidative stress" Journal of Agronomy and plant Breeding, Vol 8, No 2, p. 111-118 (In Persian).
  12. Saderi. S. Z. and et al. 2011. "The study of lead uptake and accumulation by Matricaria chamomilla in various growth stages" Iranian Journal of Plant Biology, Vol 3, No 9, P. 53-62 (In Persian).  
  13. Conningham SD, Anderson TA and Schwab AP. 1997. Phytoremediation of soils contaminant with organic pollutants. Advanced Agronomy; 56: 55-64.
  14. Ghyti. K., Kiyaye. MM., Rokni. N., Razavi Rohani and M., Motalebi.a. 2012."Situation of national sea and livestock food pollution with heavy metals", Journal of food science and industry. Num 34. Ninth period.
  15. Someya N., Sato Y., Yamaguchi I., et al. 2007. "Allevation of nickel toxicity in plants by a rhizobacterium strain is not dependent on its siderophore production". Commun. Soil Sci. Plant Anal. 38:1155–1162.
  16. Khan, A.G., kuek, C., Chaudhry, T.M., Khoo, C.S and Hayes, W.J. 2000. "Role of plants, mycorrhizae and phytochelatore in heavy metal contaminated land remediation". Chemosphere. 41, 197-207.
  17. Tyler, L.D., and McBride. M.B. 1982. "Mobility and extractability of cadmium, copper, nickel, and zinc in organic mineral soil columns". J. Soil Science. 134(3), 198-205