بررسی تغییرات بیواندیکاتور گل سنگ lecanora muralis در مواجهه با غلظت‌‌های مختلف آلاینده دی‌اکسیدگوگرد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار, گروه بهداشت محیط. واحد علوم پزشکی تهران. دانشگاه آزاد اسلامی. تهران. ایران.

2 استادیار, عضو هیات عملی گروه مهندسی محیط زیست دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات خوزستان

3 استاد, عضو هیات علمی‌ دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

4 کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست- آلودگی هوا. واحد علوم پزشکی تهران. دانشگاه آزاد اسلامی. تهران. ایران*(مسوول مکاتبات).

چکیده

زمینه و هدف: دی‌اکسیدگوگرد به عنوان یکی از آلاینده‌‌های مهم بر روی گیاهان، جانوران و اشیاء اثرات غیر قابل جبرانی را بر جای می‌گذارد، لذا پایش و کنترل آن از اهمیت زیادی برخوردار است. شاخص‌های بیولوژیکی به عنوان شناساگرهای آلاینده‌های هوا در محیط‌های شهری و صنعتی می‌توانند در جهت کنترل آلودگی هوا، هدایت‌کننده‌های مناسبی باشند. گل سنگ‌ها از جمله شاخص‌های بیولوژیکی هستند که در این رابطه به کار برده می‌شوند. لذا بررسی کارآیی و تاثیـرپذیری  پـایش زیستی دی‌اکسیدگوگرد  با استفاده از گل سنگ lecanora muralis ، مدنظر قرار گرفت.
روش کار: در این تحقیق گل سنگ موردنظر درون کیسه‌های مخصوص، در تمـاس با گـاز دی‌اکسیـدگوگرد در غلظت‌های۴۰،١۰۰ و ۲۰۰ppb به مدت سه ساعت قرار داده شدند. سپس میزان تخریب کلروفیل a و b، a + b و نسبت ٤١٥/OD٤٣٥OD از طریق غوطه‌ور ساختن ۲٠ میلی‌گرم از وزن خالص گل سنگ در ١۰ میلی‌لیتر محلول DMSO اندازه‌گیری شد.
یافته ها: براین اساس، میانگین تخریب کلروفیل a و  bدر نمونه‌های درمعرض تماس با SO2 نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 3/77% و 1/94% بود و در تمامی موارد تخریب کلروفیل a و b، a + b ، رابطه مستقیم بین میزان تخریب و غلظت آلاینده وجود داشت.
نتیجه گیری: بنابراین با استفاده از حساسیت بالای گل سنگ‌ها به جذب گاز SO2 می‌توان وجود یا عدم وجود آلاینده‌ی دی‌اکسیدگوگرد و مقدار آن را در هوا پایش نمود و این پایش به عنوان راهکاری موثر امکان‌پذیر و قابل کاربرد است.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست ، دورههفدهم، شماره سه، پاییز 94

 

بررسی تغییرات بیواندیکاتور گل سنگ lecanora muralis در مواجهه با غلظت‌‌های مختلف آلاینده دی‌اکسیدگوگرد

 

محمدرضا خانی [1]

محمدصادق سخاوتجو [2]

نعمت‌الله خراسانی [3]

گلاله شهاب‌پور[4]

Shahabpour_golaheh@yahoo.com 

 

تاریخ دریافت:19/10/88

تاریخ پذیرش:29/4/89

 

چکیده

زمینه و هدف: دی‌اکسیدگوگرد به عنوان یکی از آلاینده‌‌های مهم بر روی گیاهان، جانوران و اشیاء اثرات غیر قابل جبرانی را بر جای می‌گذارد، لذا پایش و کنترل آن از اهمیت زیادی برخوردار است. شاخص‌های بیولوژیکی به عنوان شناساگرهای آلاینده‌های هوا در محیط‌های شهری و صنعتی می‌توانند در جهت کنترل آلودگی هوا، هدایت‌کننده‌های مناسبی باشند. گل سنگ‌ها از جمله شاخص‌های بیولوژیکی هستند که در این رابطه به کار برده می‌شوند. لذا بررسی کارآیی و تاثیـرپذیری  پـایش زیستی دی‌اکسیدگوگرد  با استفاده از گل سنگ lecanora muralis ، مدنظر قرار گرفت.

روش کار: در این تحقیق گل سنگ موردنظر درون کیسه‌های مخصوص، در تمـاس با گـاز دی‌اکسیـدگوگرد در غلظت‌های۴۰،١۰۰ و ۲۰۰ppb به مدت سه ساعت قرار داده شدند. سپس میزان تخریب کلروفیل a و b، a + b و نسبت ٤١٥/OD٤٣٥OD از طریق غوطه‌ور ساختن ۲٠ میلی‌گرم از وزن خالص گل سنگ در ١۰ میلی‌لیتر محلول DMSO اندازه‌گیری شد.

یافته ها: براین اساس، میانگین تخریب کلروفیل a و  bدر نمونه‌های درمعرض تماس با SO2 نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 3/77% و 1/94% بود و در تمامی موارد تخریب کلروفیل a و b، a + b ، رابطه مستقیم بین میزان تخریب و غلظت آلاینده وجود داشت.

نتیجه گیری: بنابراین با استفاده از حساسیت بالای گل سنگ‌ها به جذب گاز SO2 می‌توان وجود یا عدم وجود آلاینده‌ی دی‌اکسیدگوگرد و مقدار آن را در هوا پایش نمود و این پایش به عنوان راهکاری موثر امکان‌پذیر و قابل کاربرد است.

واژه های کلیدی: شاخص زیستی(Bioindicator)، گل سنگ (Lichen)، دی‌اکسیدگوگرد، پایش آلودگی هوا.

 

 

مقدمه


شاخص‌های زیستی از جمله ابزار مهمی هستند که می‌توان به کمک آن ها آلودگی هوا را پایش نمود. گل سنگ‌ها یکی از بیواندیکاتورهایی هستند که به دلیل جذب سریع و بالای آلاینده‌های موجود‌ در اتمسفر نظیر SO2، دارای اهمیّت ویژه‌ای در پایش آلودگی هوا می‌باشند. امکان پایش دی‌اکسیدگوگرد، دی اکسید نیتروژن، ازن، دود، ذرات، فلوراید، هیدروکربن‌ها، فلزات سنگین، رادیونوکلوییدها و یا سموم شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی با استفاده از  گل سنگ‌ها مورد بررسی قرار گرفته است(1).

پایش آلودگی هوا با استفـاده از شاخص‌های زیستی به عنوان راهکاری موثـر و اقتصادی از طریق سنجش مستقیم هوای آزاد پا به عرصـه گذاشته که خصوصا برای پایش مناطق وسیع به کار برده می‌شود (2). پالاینده‌های زیستی مزایای بیشتری نسبت به سیستم‌های پایشی مرسوم(آزمایشگاهی، شیمیایی و دستگاهی) دارند. آنها مکمل‌هایی هستند که اثرات بیولوژیکی حاصل از غلظت آلاینده‌ها را نشـان داده و عموما سیستم‌هایی ارزان قیمت با هزینه نگهداری پایین،  قابل کاربـرد در مناطق شهری و روستـایی و در حیطه جغرافیـایی وسیع می‌باشند. شاید بتوان گفـت آن ها راحت‌ترین سیستم‌های هشدار دهنده موجود هستند(3). به عبارت دیگر حساسیت گل سنگ‌ها به آلاینده‌ها می‌تواند مفید باشد و با استفاده از این حساسیت می‌توان از آن ها به عنوان پالاینده‌های زیستی در مطالعات مربوط به کنترل آلودگی هوا استفاده کرد(4).

دی‌اکسیدگوگرد یکی از آلاینده‌های اولیه بوده که برای انسان و محیط مضر است (5). SO2 دارای اثرات وسیع بهداشتی و زیست محیطی خصوصا برای افراد مبتلا به آسم، کودکان، افراد مسن و مبتلا به بیماری‌های قلبی و ریوی است. تماس طولانی مدت با سطوح بالای گاز SO2 و ذرات همراه آن منجر به بروز بیماری‌های تنفسی و وخامت بیماری‌های قلبی می‌شود. ذرات سولفات درصورت تجمع در ریه باعث تنگی نفس و مرگ نا به هنگام می‌گردد. ذرات سولفات عامل اصلی کاهش دید و تشکیل باران اسیدی می‌باشند (6).

تـوانایی گل سنگ‌ها در جذب و تجمع گوگـرد منتشره از منابع اکسیـدهای گوگردی و حساسیت آن هـا به گاز SO2 شناختـه شده است. دی‌اکسیـدگوگرد عامل اولیـه در مرگ گل سنگ‌ها در اکثـر منـاطق شهـری و صنعتی بوده که اولیـن نشـانه آسیب‌دیدگـی ناشی از آلـودگی هـوا با دی‌اکسیـدگوگـرد، توقف تثبیـت نیتـروژن، افزایـش نشت الکتـرولیـت‌ها، کاهـش فتـوسنتز و تنفـس و در پی آن رنگ‌رفتـگی[5] و مرگ جلبک می‌باشد. اثرات کلـی آلودگـی هوا بر روی گل سنگ‌ها عبارتنـد از کاهش انـدازه گیـاه و میـزان بـاروری، سفیـد شدن و پیـچ‌خوردگی، محـدود شدن گونـه‌ها در بین سایـر گیـاهان و مرگ گونـه‌های حساس. اکثـر گونـه‌های مقـاوم در مناطقـی با غلظت‌هـای بالاتـر این آلاینـده‌ها دوام می‌آورند، بااین‌حـال ممکن است تغییـرات ظاهری یـا داخـلی نیـز در مرفـولـوژی آن هـا دیـده شود (7 و 8).

از طرف دیگر، اثرات مستقیم سمیت دی‌اکسیدگوگرد در غلظت‌هایی کمتر از آن چه باعث ایجاد آسیب در گیاهان آوندی می‌شود، در گل سنگ‌ها آشکار می‌گردد درنتیجه گل سنگ‌ها اغلب نشان‌دهنده‌ی سطح بحرانی دی‌اکسیدگوگرد موجود در محیط‌های طبیعی می‌باشند (9)، ازاین‌رو گل سنگ‌ها به دلیل حساسیت زیاد به SO2 جهت پایش زیستی آلاینده‌ها به کار برده می‌شوند. طبق مطالعات انجام شده، در غلظت‌های بالای SO2در اتمسفر، در گونه‌های خاص، حتی تبادل گازی CO2 و تثبیت نیتروژن کاهش و تخریب کلروفیل افزایش می‌یابد(5).

برای نخستین بار، گل سنگ‌شناس فنلاندی بنام ویلیام نایلندر[6] مشاهده نمود برخی گونه‌های درحال رشد گل سنگ موجود در پارک لوکزامبورگ[7] در فرانسه، در سایر قسمت‌های شهر وجود ندارند و آلوده نبودن هوا در پارک‌ مذکور را علت اصلی رشد گل سنگ‌ها در این مناطق دانست (10). از دهه ١٩٦٠ به بعد، مطالعاتی در مقیاس بزرگتر پیرامون ارزیابی کیفیت هوا با استفاده از گل سنگ در پارک‌های ملی، جنگل‌ها و مناطق حفاظت‌شده‌ی آمریکا در اورگان، واشنگتن و نیز در پرتغال، هلند، سوئد و ایتالیا انجام شده‌است(4و11).

مطالعات متعددی به ترسیم نقشه‌ی وجود گونه‌ها یا توده‌های گل سنگ در مناطق مختلف پرداخته‌اند. مطالعات تدخینی کنترل‌شده در آزمایشگاه نیز حساسیت‌های مختلف را نشان داده‌اند. هم چنین از طریقSO2جذب‌شده در سلول‌ها می‌توان میزان حساسیت گل سنگ‌ها را نیز تعیین نمود. کلروپلاست‌ها قسمت‌هایی هستند که اثرات سمی و غیرسمی SO2 بر آن ها اثرگذار می‌باشد. سولفیت که یکی از محصولات ناشی از انحلال SO2 است، یا به سولفات، اکسید شده و یا با احیایِ خود باعث تشکیل سیستئین می‌گردد که دراین شرایط H2S منتشر می‌شود. انتشار سولفید هیدروژن جهت واکنش با گوگرد مازاد در گیاهان آوندی کاملا اثبات شده‌است (5).

Cislaghi & Nimis (١٩٩٧) وجود ارتباط قوی بین سرطان ریه و تنوع زیستی گل سنگ‌ها را در اثر آلودگی اتمسفری گزارش کرده‌اند(10).

طبق نظر Fields & Clair (1984) تماس آزمایشگاهی با SO2، سبب ایجاد آسیب‌های غشایی در سلول‌های گل سنگ می‌شود و ارتباط معنی‌داری بین مقدار گوگرد در گل سنگ و SO2موجود در اتمسفر وجود دارد (10) و از طرف دیگر انتقال کربوهیدرات اغلب طی تماس کوتاه مدت با SO2، کاهش می‌یابد (12).

یکی از اثرات اولیه جذب SO2،  اسیدزایی[8]* سلولی است. دراین رابطه Miszalski و Niewiadomska (1993) نشان دادند که گونه‌های مقاوم به SO2 اکسیدکننده‌تر از گونه‌های غیـرمقاوم هستند چون اسیـدزایی نتیجه واکنش‌های آنزیمـی است که فعـالیت آن هـا به pH وابسته می باشد (12).

به طورکلی هدف مطالعات تدخینی، برقراری ارتباط کمی بین غلظت آلاینده‌های مختلف هوا و واکنش‌های تشریحی و فیزیولوژیکی گل سنگ‌ها  می‌باشد تا بر مبنای آن‌ها امکان دستیابی به روش‌های قابل اطمینان و موثر در پایش زیستی آلاینده‌ها میسر گردد. ازاین‌رو، در این تحقیق از گل سنگ lecanora muralis جهت بررسی و پایش SO2در هوای محیط استفاده شده است.

 

مواد و روش‌ها

در این تحقیق گل سنگ گونه lecanora muralis که گونه‌ای مقاوم به دی‌اکسیدگوگرد می‌باشد، جهت مواجهه با آلاینده SO2و بررسی اثرات وارده بر آن انتخاب گردید. جهت انجام تحقیق از نمونه‌های شاهد و نمونه‌های درمعرض تماس با دی‌اکسیدگوگرد در غلظت‌های40، 100 و 200 ppb بر اساس حداقل و حداکثر غلظت و میانگین سالیانه آن در هوای شهر تهران استفاده شد. ( استاندارد روزانه و سالیانه  EPA برای

دی اکسیدگوگرد به ترتیب ppb14و ppb30 تعیین شده است)(10). جهت بالا بردن دقت آزمایشات، در هر غلظت پنج نمونه جهت تزریق آماده گردید و میزان کلروفیل براساس میانگین جذب دی‌اکسیدگوگرد در هر طول موج محاسبه شد.

به این منظور ابتدا نمونه شاهد به آزمایشگاه منتقل و جهت احیای فعالیت فتوسنتزی، با آب دوبار تقطیریافته، شسته شد و 48 ساعت در دمای آزمایشگاه قرار گرفت تا خشک شود. سپس با استفاده از اسپکتروفتومترPerkin-Elmer Junior Model 35 میزان کلروفیل آن قرائت شد. به این منظور ۲٠ میلی‌گرم از وزن خالص گل سنگ مستقیما در١۰ میلی‌لیتر محلول دی‌متیل سولفوکساید (DMSO [9]) عصاره‌گیری شد. کدورت عصاره استخراج شده در طول موج٧٥٠ نانومتر چک شده تا از پایین بودن آن از حد ٠١/٠ اطمینان حاصل شود. سپس میزان جذب عصاره در طول موج های ٦٥٥، ٦٤٨، ٤۳٥ و ٤١٥ نانومتر قرائت شد. کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل a+b و نسبت (٤١٥/OD٤٣٥OD) با استفاده از روابط ضریب جذب مخصوص برای تعیین کلروفیل a و b خالص، محاسبه گردید. نسبت دانسیته‌ی نوری نمونه‌های کلروفیل که در طول موج های ‌٤۳٥و ٤١٥‌ نانومترقرائت می‌شوند (٤١٥/OD٤٣٥OD) یکی‌از رایج‌ترین پارامترهای مورد استفاده برای سنجش تخریب کلروفیل a می‌باشد.‌

در مرحله بعد، نمونه‌های مورد نظر را درکیسه‌های مخصوص قرار داده و گاز دی‌اکسیدگوگرد در غلظت‌های ۴۰ ، ١۰۰ و ۲۰۰ ppb با استفاده از دستگاهMGC  Enviro به درون کیسه‌ها تزریق شد. هر یک از نمونه‌های گل سنگ، بعد از سه ساعت تماس به آزمایشگاه منتقل شده و  مقدار کلروفیل آن ها مانند نمونه شاهد اندازه‌گیری شد. شکل‌های (1) الی (4) تصاویر گل سنگ مورد مطالعه را قبل از مواجهه با SO2 نشان می‌دهد.

در نهایت با آنالیز آماری نتایج حاصل توسط نرم افزار SPSS و استفاده از آزمون T-test ارتباط بین داده‌های کمی حاصل از نظر معنی‌دار بودن مورد بررسی قرار گرفت.

یافته ها

تغییرات و میزان تخریب کلروفیل گل سنگ به عنوان یک شاخص بیولوژیکی در مواجهه با غلظت‌های مختلف آلاینده

دی اکسید گوگرد مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج اندازه‌گیری میزان تخریب کلروفیلa،‌ b وa+b در نمونه‌های شاهد و اصلی طی پنج بار تکرار در غلظت‌های40،100و200 ppb  در جدول 1 نشان داده شده‌است. شکل2 نمودار میزان تخریب کلروفیل a در مواجهه با مقادیر مختلف SO2 را نشان می‌دهد. شکل 3 نمودار میزان تخریب کلروفیل b و شکل 4 نمودار میزان تخریب کلروفیل a+b  را در مواجهه با مقادیر مختلف SO2 نشان می‌دهند. هم چنین شکل5 مقایسه میزان تخریب کلروفیلa،‌ b وa+b را با نسبت ٤١٥/OD٤٣٥OD بیان می‌کند.

 


 

 

شکل 2- ارتباط خطی بین غلظت‌های مختلف دی‌اکسیدگوگرد و میزان تخریب کلروفیل a

 

 

شکل 3- ارتباط خطی بین غلظت‌های مختلف دی‌اکسیدگوگرد و میزان تخریب کلروفیل b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 4- ارتباط خطی بین غلظت‌های مختلف دی‌اکسیدگوگرد و میزان تخریب کلروفیل a + b.

 

 

 

 

شکل 5- مقایسه میزان تخریب کلروفیل a، b، a + b و نسبت OD 435/415 در نمونه شاهد و نمونه‌های در معرض تماس با غلظت‌های مختلف گاز دی‌اکسیدگوگرد.

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

 

براساس یافته‌های حاصل از شکل (2)، در نمونه گل سنگ در معرض تماس با غلظت 100 ppb، میزان تخریب کلروفیل a به حداکثر رسیده درحالی‌که در نمونه در تماس با غلظت 40 ppb میزان تخریب کلروفیل a  کمتر بوده است و این میزان در نمونه در تماس قرار گرفته با غلظت 200 ppb به حداقل خود رسیده است. این نشان می‌دهد ساختمان کلروفیل a در گل سنگ lecanora muralis  نسبت به غلظت‌های بالای گاز دی‌اکسیدگوگرد از مقاومت بالاتری برخوردار می‌باشد. به بیان دیگر و با توجه به رگرسیون رسم شده می‌توان چنین بیان کرد که با افزایش غلظت گاز دی‌اکسیدگوگرد، میزان تخریب کلروفیل با توجه به افزایش مقاومت گونه lecanora muralis  کاهش می‌یابد. بنـابراین با توجه به شکل (2) این دو پارامتر در سطح معنی‌داری (001/0 P=) دارای همبستگی منفی (2/0 = R2) می‌‌باشند. در آزمایشات انجام شده توسط Gries و همکارانش (1996) بر روی میزان جذب دی‌اکسیدگوگرد در گل سنگ‌های غیرژلاتینی نیز با افزایش غلظت دی‌اکسیدگوگرد، میزان جذب با گذشت زمان کاهش یافت که در مطالعه حاضر نیز در رابطه با تخریب کلروفیل a این رویداد اتفاق افتاد.

در شکل (3) تغییرات غلظت SO2 با میزان تخریب کلروفیل b نشان داده شده است. بر اساس این نمودار، در غلظت 40 ppb میزان تخریب کلروفیل b به حداقل و در غلظت 200 ppb  این میزان به حداکثر خود رسیده است. در نتیجه با توجه به ساختمان کلروفیل b، گونه گل سنگ lecanora muralis  نسبت به غلظت‌های بالای گاز دی‌اکسیدگوگرد از مقاومت کمتری برخودار است و به این ترتیب با افزایش غلظت گاز دی‌اکسیدگوگرد میزان تخریب کلروفیل b در این گونه گل سنگ افزایش می‌یابد. در نتیجه در سطح معنی‌داری  (001/0 P=) همبستگی مثبت (61/0R2 =) بین غلظت و تخریب کلروفیل b وجود دارد. 

در شکل (4) تغییرات غلظت SO2 با میزان تخریب کلروفیل (a + b) نشان داده شده‌ است که دارای همبستگی منفی (01/0R2 =) و سطح معنی‌داری  (01/0 P=) می‌باشد و همان‌طور که در نمودار مشخص است با افزایش غلظت گاز دی‌اکسیدگوگرد، میزان تخریب کلروفیل به دلیل مقاومت گونه lecanora muralis  در برابر غلظت‌های بالای این گاز، کاهش می‌یابد.

در شکل (5) میزان تخریب کلروفیل در نمونه‌های تماس داده شده با آلاینده SO2 ، با نمونه شاهد مقایسه شده و نشان می‌دهد که میزان تخریب کلروفیل ( a ، b و a+b )  و 415/435 OD با افزایش غلظت، در نمونه‌های در معرض تماس نسبت به نمونه شاهـد افزایش یافته است. نسبت            415/435 OD برای نمونه شاهد تقریبا برابر 110/1و برای نمونه‌های‌ مورد در غلظت‌های40، 100 و200 ppb به ترتیب 25/1، 45/1 و 35/1 می‌باشد که نشان‌دهنده‌ی افزایش میزان تخریب کلروفیل در نمونه‌های در معرض نسبت به شاهد می‌باشد. طبق نتایج حاصل، بیشترین تخریب کلروفیل در غلظت ppb 100 دی‌اکسیدگوگرد بوده است. بنابراین می‌توان گفت که گاز SO2 نقش تخریبی بر روی کلروفیل‌های گل سنگ دارد و مقایسه تخریب انواع کلروفیل‌ با این نسبت، صحت آن را تایید می‌کند.

نتایج حاصل از ارتباط غلظت دی‌اکسیدگوگرد با میزان جذب آن توسط کلروفیل تا حدودی با نتایج حاصل از مطالعات دوز – واکنش Snaz و همکارانش (1992) مطابقت دارد. آن ها در مطالعات خود نشان دادند که در گل سنگ‌های مرطوب در مدت زمان معین، میزان جذب SO2 با غلظت آن مستقیما تغییر می‌کند. به علاوه، چنان چه گل سنگ‌ها در شرایط آزمایشگاهی طی تدخین با SO2 به طور نسبتا سریعی خشک شوند، در این صورت تمام واکنش‌های ایجاد شده مربوط به غلظت بوده و مستقل از مدت زمان تدخین می‌باشند. حال اگر مقدار آب موجود در گل سنگ در سطح ثابتی نگه داشته شود، هم مدت زمان تماس و هم غلظت SO2 در ایجاد واکنش نقش دارند (12).

از طرف دیگر، در این تحقیق نیز آسیب‌های ایجاد شده در کلروفیل می‌تواند نشان‌دهنده وجود آب در گل سنگ باشد چون درگذشته تصور می‌شد که تنها گل سنگ‌های مرطوب به SO2 حساس می‌باشند. در  این رابطه Coxson (1988) نیز به طور تجربی نشان داد که در گل سنگ‌های خشک مورد تدخین قرار گرفته نیز آسیب‌دیدگی‌هایی به وجود می‌آید که می‌تواند بیان گر این امر باشد که در گل سنگ‌های خشک نیز مقداری آب وجود دارد و درنتیجه جذب SO2 تحت چنین شرایطی نیز رخ می‌دهد (12).

به عبارت دیگر می‌توان گفت چنان چه غلظت گاز SO2  حتی در حد استاندارهای تعیین شده در هوای آزاد باشد، از طریق این گل سنگ قابل تشخیص می‌باشد و این نکته ارزشمند بودن این نوع پایش زیستی را بیشتر نمایان می‌کند.

بنابراین نتایج این تحقیق نشان داد که گاز آلاینده دی‌اکسیدگوگرد روی گل سنگ lecanora muralis اثر گذار بوده و کلروفیل‌های آن را تخریب می‌نماید. به عبارت دیگر اگرچه گل سنگ lecanora muralis گونه‌ای مقاوم به گاز دی‌اکسیدگوگرد می‌باشد، ولی نسبت به گونه‌های حساس کمتر مورد تخریب قرار می‌گیرد و به همین علت طی انجام آزمایش‌ها کلروفیل آن آسیب دیده و از بین رفت. مطالعات Conti و همکاران نیز نشان داد دو آلاینده مهم SO2 و NO2 قادر به نابودی گونه‌های حساس گل سنگ هستند و بین وجود توده‌های خاص گل سنگ در یک منطقه و میزان آلودگی هوا ارتباط مستقیمی وجود دارد (10).

بدین ترتیب می‌توان براساس نمودارهای رگرسیون رسم شده برای غلظت آلاینده‌ی دی‌اکسیدگوگرد در هوای آزاد و میزان تخریب کلروفیل شاخصی را طبق شکل‌های (2 تا 4) ارایه داد. بر این اساس و با توجه به خطوط رگرسیون ترسیم شده با داشتن میزان غلظت آلاینده دی‌اکسیدگوگرد در یک منطقه در محدوده غلظت 40 تا 100 ppb می‌توان میزان تخریب کلروفیل (a، b و a + b) را تعیین نمود و یا بالعکس در صورت عدم آگاهی از غلظت آلاینده دی‌اکسیدگوگرد در منطقه موردنظر می‌توان با اندازه‌گیری میزان تخریب کلروفیل و با مراجعه به نمودارهای رگرسیون موجود، غلظت آلاینده دی‌اکسیدگوگرد را در منطقه به سهولت تعیین کرد.

با استفاده از مطالعات پایش بیولوژیکی و گل سنگ‌ها امکان تعیین کیفیت هوا و هرگونه اقدام بهسازی در مورد هوا با توجه به دانش موجود، وجود دارد. دانستن اثرات آلودگی هوا و تنظیم سطوح آلودگی بسیار حایز اهمیت می‌باشد (13). ازاین‌رو، مطالعه گل سنگ‌ها به همراه اثرات آلاینده‌های هوا برروی آن ها برای جوامع بسیار با ارزش می‌باشد.

تشکر و قدردانی

برخود لازم می دانم از زحمات و همکاری جناب آقای محمد نجارها, کارشناس محترم آزمایشگاه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد پزشکی و نیز جناب آقای مهندس رسول زاده که با راهنمایی های خود در تحقق این امر مهم مرا یاری نمودند، کمال تشکر را نمایم.

 

منابع

  1. Bačkor M & others. 2003. Monitoring of Air Pollution in Košice (Eastern Slovakia) Using Lichens. Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 12, No. 2, 141-150.
  2. Chakrabortty S., et al. 2006. Biomonitoring of Trace Element Air Pollution Using Mosses. Aerosol and Air Quality Research, Vol.6, No.3, 247-258.
  3. Weinstein L.H & others. 1989. Biologic Markers of Air Pollution Stress and Damage in Forests. The National Academies of science. 195-198.

Available at:

http://www.nap.edu/openbook/0309040787/html/197.html

  1. Lyman, J. 2001. Air Pollution, Lichen and Mosses. LORE magazine.

Availabe at: http://www.mpm.edu

  1. Gries, C & others. 1996. The uptake of gaseous sulphur dioxide by non-glatinous lichens. New phytol, 135, 595-602.
  2. Environmental Protection Agency Report. 2008. Latest Finding on National Air Quality (status and trends through 2006). EPA-454/R-07-007.
  3. United State Department of Agriculture. 2004. Manual for Monitoring Air Quality Using Lichens on National Forests of the Pacific Northwest. R6-NR-ARM-TP-02-04.
  4. Blett, Tamara & others. 2003. Air Pollution-Related Lichen Monitoring in National parks, Forests, and Refuges: Guidelines for Studies Intended for Regulatory and Management Purposes. U.S Department of Agriculture & U.S Department of Interior. Available at:

http://www2.nature.nps.gov/ard/pubs/ ndex.htm

http://www.fs.fed.us/r6/aq/natarm/document.htm

  1. World Health Organization. 2000. Air Quality Guidelines, Chapter 10 (Effects of Sulfur Dioxide On Vegetation: Critical Levels). WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, Danmark.
  2. Conti M.E, et al. 2001. Biological Monitoring: Lichens as Bioindicators of Air Pollution Assessment – a review. Environmental Pollution, 114, 471-492.
  3. Froehlich, A. 2006. A look at Willamette Valley air quality using lichen communities as bioindicators. Portland State University, Research Based Learning.
  4. Nash, TN. 1996. Lichen Biology. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
  5. Bennett, J.P. 2006. Lichens and Air Pollutin. EnviroNews, Newsletter of ISEB India, Vol. 12, No. 4.

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Survey of changes in lichen bioindicator, Lecanora mularis, in exposure to different concentrations of sulfur dioxide

 

Mohammad Reza Khani[10]

Mohammad Sadegh Sekhavatjoo[11]

Nematolah Khorasani[12]

Golaleh Shahabpour[13]

 

 

 

Abstract:

Background: Sulfur dioxide as one of the important gas pollutants, has an irreparable impact on plants, animals and objects; therefore this monitoring and control is important. Biological indicators as air pollutants indicators, are appropriate conductive in order to air pollution control in urban and industrial environments. Lichens are one of the bioindicators that are used in this case.

Material and methods: Therefore, survey of efficiency and effectiveness biomonitoring of SO2 with use of lichen, Lecanora mularis, was considered. In this research, Lecanora was placed into the special bags and exposed with 40, 100 and 200 ppb SO2 for three hours. Then chlorophyll determination (chl a, chl b and chl a+b) and ratio of OD 435/415 was measured by extracting of 20 mg net weight of lichen in 10 ml DMSO.

Results: Thus, the average of chlorophyll determination (chl a, chl b) in control and exposed samples to SO2 was 94.1% and 77.3%, respectively; and there was a direct relationship between determination and pollutant's concentration, in all cases.

Conclusion: So, in order to high sensivity of lichens to uptake the SO2, monitoring and indicating the existence and absence of sulfur dioxide in air is possible, thus this monitoring is one of the most effective and applicable approach.

 

Keywords: bioindicator, lichen, sufur dioxide, air pollution monitoring.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



1- استادیار, گروه بهداشت محیط. واحد علوم  پزشکی تهران. دانشگاه آزاد اسلامی. تهران. ایران.

2- استادیار, عضو هیات عملی گروه مهندسی محیط زیست دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات خوزستان

3- استاد, عضو هیات علمی‌ دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه  آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

4- کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست- آلودگی هوا. واحد علوم  پزشکی تهران. دانشگاه آزاد اسلامی. تهران. ایران*(مسوول مکاتبات).

[5] -Discoloration

1 - William Nylander

2 - Jardin du Luxembourg

[8] - Acidification

1- Dimethyl sulfoxide: مزایای استفاده از دی‌متیل سولفوکساید به عنوان حلال جداکننده‌ی پیگمان‌های فتوسنتزکننده در گل سنگ عبارتند از استخراج ساده، سریع، کامل و امکان نگهداری نمونه استخراج شده در سرما، بدون تجزیه شدن آن.

1- Assistant professor, department of environmental health, tehran medical sciences branch, islamic azad university, tehran, iran.

2- Assistant professor, PhD of  environmental engineering, department of environmental engineering (air pollution), science and research campus, islamic azad university, khoozestan, iran.

3- Professor, PhD of  forestry, faculty of environment and energy, science and research campus, islamic azad university, tehran, iran.

4- MS.c of environmental engineering -air pollution, tehran medical sciences branch, islamic azad university, tehran, iran.

 

  1. Bačkor M & others. 2003. Monitoring of Air Pollution in Košice (Eastern Slovakia) Using Lichens. Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 12, No. 2, 141-150.
  2. Chakrabortty S., et al. 2006. Biomonitoring of Trace Element Air Pollution Using Mosses. Aerosol and Air Quality Research, Vol.6, No.3, 247-258.
  3. Weinstein L.H & others. 1989. Biologic Markers of Air Pollution Stress and Damage in Forests. The National Academies of science. 195-198.

Available at:

http://www.nap.edu/openbook/0309040787/html/197.html

  1. Lyman, J. 2001. Air Pollution, Lichen and Mosses. LORE magazine.

Availabe at: http://www.mpm.edu

  1. Gries, C & others. 1996. The uptake of gaseous sulphur dioxide by non-glatinous lichens. New phytol, 135, 595-602.
  2. Environmental Protection Agency Report. 2008. Latest Finding on National Air Quality (status and trends through 2006). EPA-454/R-07-007.
  3. United State Department of Agriculture. 2004. Manual for Monitoring Air Quality Using Lichens on National Forests of the Pacific Northwest. R6-NR-ARM-TP-02-04.
  4. Blett, Tamara & others. 2003. Air Pollution-Related Lichen Monitoring in National parks, Forests, and Refuges: Guidelines for Studies Intended for Regulatory and Management Purposes. U.S Department of Agriculture & U.S Department of Interior. Available at:

http://www2.nature.nps.gov/ard/pubs/ ndex.htm

http://www.fs.fed.us/r6/aq/natarm/document.htm

  1. World Health Organization. 2000. Air Quality Guidelines, Chapter 10 (Effects of Sulfur Dioxide On Vegetation: Critical Levels). WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, Danmark.
  2. Conti M.E, et al. 2001. Biological Monitoring: Lichens as Bioindicators of Air Pollution Assessment – a review. Environmental Pollution, 114, 471-492.
  3. Froehlich, A. 2006. A look at Willamette Valley air quality using lichen communities as bioindicators. Portland State University, Research Based Learning.
  4. Nash, TN. 1996. Lichen Biology. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
  5. Bennett, J.P. 2006. Lichens and Air Pollutin. EnviroNews, Newsletter of ISEB India, Vol. 12, No. 4.