بررسی قابلیت دو گونه گیاهی در جذب فلزات سنگین خاک دانشگاه سمنان دانشکده کویرشناسی پایان‌نامه ...

3-1-4- عملیات برداشت…………………………………………………………………… 45

3-2- اندازه گیری پارامترهای فیزیک و شیمیایی خاک…………………………………. 45

3-2-1- اندازه گیری واکنش خاک pH…………………………………………………….

3-2-2- اندازه قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک(EC)………………….. 46

3-2-3- اندازه گیری بافت خاک به روش هیدرومتری………………………………… 46

3-3- تجزیه نمونه­های گیاهی…………………………………………………………………… 46

3-3-1- اندازه ­گیری عناصر سنگین نمونه­ های گیاهی…………………………………. 46

3-4-  تجزیه و تحلیل داده­ ها………………………………………………………….. 47

فصل چهارم: نتایج وتفسیر آن­ها…………………………………………………………. 48

4-1- نتایج…………………………………………………………………………………… 49

4-2- مقایسه قابلیت جذب عناصر سنگین خاک توسط دو گونه اکالیپتوس…. 49

4-2-1- مس (Cu)…………………………………………………………………………….. 49

4-2-2- روی (Zn)……………………………………………………………………………. 50

4-2-3- سرب (Pb)………………………………………………………………………….. 51

4-2-4- کادمیوم (Cd)……………………………………………………………………….. 53

4-3- اثر متقابل (برهم­کنش) غلظت­های مختلف عناصر مس، روی، سرب و کادمیوم بر یکدیگر و تاثیر آن در جذب دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis………………………………………

4-3-1- تاثیر سطوح مختلف روی، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب مس….. 54

4-3-1-1- روی (Zn)………………………………………………………………………………. 54

4-3-1-2- سرب (Pb)……………………………………………………………………………….. 56

4-3-1-3- کادمیوم (Cd)…………………………………………………………………………… 58

4-3-1-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)………………………………………. 60

4-3-2- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب سرب……. 62

4-3-2-1- مس (Cu)……………………………………………………………………………. 62

4-3-2-2- روی (Zn)………………………………………………………………………………. 64

4-3-2-3- کادمیوم (Cd)………………………………………………………………………. 66

4-3-2-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)…………………………………………… 68

4-3-3- تاثیر سطوح مختلف مس، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب روی….. 70

4-3-3-1- مس (Cu)……………………………………………………………………………… 70

4-3-3-2- سرب (Pb)………………………………………………………………………….. 72

4-3-3-3- کادمیوم (Cd)…………………………………………………………………………. 74

4-3-3-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)………………………………………………… 76

4-3-4- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، سرب و تیمار ترکیبی بر جذب کادمیوم… 77

4-3-4-1- مس (Cu)………………………………………………………………………….. 77

4-3-4-2- روی (Zn)………………………………………………………………………….. 79

4-3-4-3- سرب (Pb)……………………………………………………………………….. 80

4-3-4-4- تیمار ترکیبی (Cu, Zn, Pb, Cd)………………………………………….. 81

4-4- مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین در گونه ­های اکالیپتوس با مقادیر مجاز…. 82

فصل پنجم: جمع­بندی و پیشنهادات…………………………………………………… 85

5-1- محتوا………………………………………………………………………………………… 86

5-2-1- بحث……………………………………………………………………………………….. 86

5-2-1-1- مقایسه قابلیت دو گونه اکالیپتوس E. Microtheca و E. Camaldulensis در جذب برخی از عناصر سنگین خاک….86

5-2-1-2- اثر متقابل (برهم­کنش) غلظت­های مختلف عناصر مس، روی، سرب و کادمیوم بر یکدیگر و تاثیر آن در جذب دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis……………………………………….

5-2-1-2-1- تاثیر سطوح مختلف روی، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب مس ……. 88

5-2-1-2-2- تاثیر سطوح مختلف مس، سرب، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب روی…… 89

5-2-1-2-3- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، کادمیوم و تیمار ترکیبی بر جذب سرب…… 90

5-2-1-2-4- تاثیر سطوح مختلف مس، روی، سرب و تیمار ترکیبی بر جذب کادمیوم…… 91

5-2-1-3- مقایسه میانگین غلظت فلزات سنگین در گونه ­های گیاهی با مقادیر مجاز…. 93

5-2-2- نتیجه ­گیری………………………………………………………………………………. 95

5-2-3- پیشنهادات……………………………………………………………………………….. 96

مراجع…………………………………………………………………………………………………. 97

چکیده:

فلزات سنگین از آلاینده­های خطرناک محیط زیست هستند که از طریق ورود به زنجیره غذایی موجب بروز خطرات برای انسان، گیاهان و سایر موجودات زنده می­شوند. در خاک­های آلوده به فلزات سنگین، استفاده از گیاهانی که توانایی رشد، سازگاری و جذب فلزات را دارند به­عنوان یکی از روش­های پاکسازی این خاک­ها مطرح است. گیاه­پالایی یکی از روش­های زیست­پالایی است که در دهه­های اخیر برای اصلاح و پالایش خاک­های آلوده به ترکیبات آلی و معدنی ارائه شده است. مطالعات گذشته عمدتا متمرکز بر روی جذب یک عنصر بوده ­اند درحالی­که در این مطالعه علاوه بر افزودن چند عنصر اقدام به بررسی دقیق برهم­کنش عناصر بر روی جذب هر یک از عناصر صورت گرفته است. هدف این تحقیق بررسی تاثیر غلظت­های مختلف مس، روی، سرب، کادمیوم و ترکیب این عناصر موجود در خاک بر میزان تجمع در اندام­های گیاهی دو گونه اکالیپتوس Eucalyptus microtheca و Eucalyptus camaldulensis می­باشد. برای انجام این مطالعه سه تیمار مس (غلظت­های 5، 10، 20ppm )، سه تیمار روی (غلظت­های 1، 3، 10ppm )، سه تیمار سرب (غلظت­های 50، 100، 200ppm )، سه تیمار کادمیوم (غلظت­های 5، 10، 15ppm ) و سه تیمار مخلوط از این عناصر در سه سطح با 3 تکرار و در قالب طرح کاملا تصادفی برای دو گونه اکالیپتوس در نظر گرفته شد. پس از 13 هفته از اعمال تیمارها، تمامی درختان اکالیپتوس قطع و به برگ، ساقه و ریشه تقسیم شدند و پس از آماده­سازی اولیه، غلظت فلزات سنگین موجود در نمونه­ها توسط دستگاه ICP اندازه ­گیری شد و آنالیزهای آماری داده ­ها با بهره گرفتن از نرم­افزار SPSS نسخه 19 انجام شد. این تحقیق در آزمایشگاه و گلخانه بخش تحقیقات منابع طبیعی اداره کل مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع­ طبیعی واقع در شهر گرگان اجرا شد. نتایج این مطالعه نشان داد که دو گونه اکالیپتوس توانایی جذب عناصر سنگین در سطح مجاز و بحرانی که طبق استانداردهای جهانی تعریف شده است را دارند که با توجه به آلودگی بسیار بالای شهرهای بزرگ می­ توان از گیاه همیشه سبز اکالیپتوس که توانایی بالایی در جذب عناصر سنگین دارد بهره برد. طبق نتایج به دست آمده از تحقیق می­توان گفت دو گونه اکالیپتوس E. microtheca و E. camaldulensis در سطوح کم تیمار شاهد، از نظر جذب عناصر سنگین خاک اختلاف چندانی باهم ندارند اما با افزایش میزان غلظت­های مس، روی، سرب و کادمیوم

این مطلب را هم بخوانید :

تکنیک های جالب و آسان برای یادگیری سریع‌ تر

 این گونه E. camaldulensis است که توانسته در جذب برخی از عناصر سنگین موفق­تر عمل کند. تاثیر مهم نوع و غلظت عناصر سنگین موجود در خاک بر میزان جذب و ذخیره­سازی و همچنین اثر برهم­کنش عناصر سنگین ذکر شده بر تجمع آن­ها در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis از دیگر نتایج این تحقیق بشمار می­آید.

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه

منابع طبیعی هر جامعه­ای سرمایه ملی آن جامعه محسوب می­شود. گیاهان به­عنوان تولیدکنندگان اولیه نقش مهمی در اکوسیستم­ها بازی می­ کنند و به­عنوان بخش مهمی از منابع طبیعی در دسترس ما هستند. اعمال مدیریت صحیح و کارا بر منابع طبیعی هر منطقه نیازمند داشتن اطلاعات دقیق از ویژگی­های کمی و کیفی رستنی­ها و آگاهی از روابط بین گیاهان و عوامل محیطی آن­ها (از جمله خاک) می­باشد (میرغفاری، 1384). خاک در منابع طبیعی از ارزش و اهمیت بالایی برخوردار است زیرا ارتباط بسیار نزدیکی با پوشش گیاهی دارد به گونه­ای که می­توان با دیدن وضعیت گیاهی یک منطقه به وضعیت خاک آن پی­برد (غازان شاهی، 1376). آلودگی خاک به­عنوان یکی از مهم­ترین پیامدهای فعالیت­های انسان بر محیط زیست از دیرباز مورد توجه بسیاری از محققین علوم طبیعی قرار داشته است (براتی و میرغفاری، 1391). از نظر تاریخی آلودگی خاک به­وسیله­ی فلزات سنگین ابتدا از معادن استخراج و کارخانه­های ذوب این­گونه فلزات شروع شد. فعالیت­های معدن­کاری انسان جهت استخراج فلزات سرب و روی باعث بروز مشکلات زیست­محیطی بسیار جدی در مناطق مجاور این معادن گردیده است. آلودگی خاک منجر به بروز مسمومیت در گیاهان یک منطقه و از بین رفتن پوشش­گیاهی و در نتیجه افزایش شدید نرخ فرسایش­های آبی و بادی در این مناطق می­گردد (عرفان منش، 1387). خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله pH، درصد ماسه و رس، مقدار کربنات کلسیم موجود در خاک، مقدار مواد آلی، قابلیت تبادل کاتیونی (CEC)، نوع کانی رسی، درصد وزنی اکسیدهای سیلیسیم، آلومینیوم و آهن تاثیر مشخصی بر میزان جذب عناصر سنگین دارد (Wang et al., 2009).

گیاه­پالایی[1]، تکنولوژی پاکسازی خاک­ها و سیستم­های آبـی از فلزات سنگین آلاینده است (Clements et al., 2002). از فواید گیـاه­پـالایی ایـن است که حاصل­خیزی خـاک بعـد از برداشـت فلـزات سـنگین تغییری نمی­کند. البته تعداد زیادی از این تکنیک­های مهندسی به­دلیل محدودیت­های اقتصادی و منطقی قابل اجرا نیـست (Hulme & Hill, 2004). پاکسازی محیط­زیست آلوده به فلزات سنگین و آلایند‌ه­های آلی توسط جذب آن­ها به­وسیله گیاهان یا گیاه‌پالایی امروزه جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. با توجه به این­که روش­های سنتی برداشت عناصر سنگین از خاک و آب بسیار پرهزینه و دشوار و اغلب ناموفق است، لزوم استفاده از گیاهان کاهش‌دهنده آلودگی خاک و آب روشن است. از طرفی با توجه به نیاز روزافزون جنگل­کاری در ایران، لازم است که تحقیقی جامع بر روی گونه‌ها‌ی‌ اکالیپتوس و نقش این گیاهان در جذب عناصر سنگین انجام شود. گیاه­پالایی یک گزینه کم هزینه، به‌ویژه برای مناطق آلوده محسوب می‌شود. توانایی تجمع فوق‌العاده فلزات سنگین در کاربرد روش گیاه­پالایی، بر مبنای سرعت رشد (تولید زیست‌توده) و میزان تجمع فلز سنگین (گرم فلز بر کیلوگرم بافت گیاه) استوار است. از این‌رو یافتن مؤثرترین گیاه سریع‌الرشد اکالیپتوس با توانایی حداکثر در جذب فلزات سنگین منجر به اقدام بعدی برای معرفی گیاهان با توان ژنتیکی بالاتر می­گردد.

بررسی­های گوناگونی در مورد قابلیت جذب فلزات سنگین و دیگر آلاینده‌ها توسط گونه‌ها‌ی درختی در ایران و دیگر کشورها شده است. اکالیپتوس با رشد و تولید چوب بیشتر و جذب و نگهداری بیشتر عناصر و فلزات سنگین از خاک آبیاری شده با فاضلاب در اندام‌های‌ خود و تعریق فزونتر نسبت به سایر گونه‌ها‌ی‌ درختی کند­رشد، در پالایش خاک از آلاینده‌ها نقش مهمی را ایفا می‌کند‌. به‌عنوان‌مثال راد[2] و همکاران در سال 2010، پس از آزمایش سازگاری و عملکرد هشت گونه اکالیپتوس با بهره گرفتن از فاضلاب شهری و صنعتی یزد، نتیجه گرفتند که گونه E.camaldulensis از نظر سازگاری، رشد ارتفاعی و قطری و قدرت جذب آب، موفق‌تر از سایر گونه‌ها‌ بوده است.