بررسی غلظت نیکل در گونه های گیاهی اطراف معدن سرب ملایر

دسته زمین شناسی زیست محیطی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده فرخ لقا امینی
تاريخ برگزاری ۰۲ بهمن ۱۳۸۵

 

مقدمه :

خاک به عنوان یکی ازاجزا مهم محیط زیست دریافت کننده پس مانده های صنعتی و فرآورده های کشاورزی است. به محض ورود این مواد به خاک،جزئی از چرخه ای می گردند که این چرخه صور گوناگون حیات را تحت تاثیر خویش قرار می دهد.

آلاینده ها از جمله عوامل مختل کننده اکوسیستم به شمار می روند و از میان آلاینده ها" فلزات سنگین" به دلیل اثرات فیزیولوژیکی آنها بر موجودات زنده در غلظتهای کم حائز اهمیت شناخته شده اند. کاربرد فلزات سنگین در صنعت،ضروری بودن تعدادی از آنها به لحاظ دخیل بودن در برخی فعالیتهای فیزیولوژیکی برای گیاهان وحیوانات و در نتیجه اثر مستقیم آنها روی سلامت انسان،تاثیر آنها بر تولیدات کشاورزی و نقش بسیاری از این عناصر در آلودگی جنبه های مختلفی است که این عناصر را حائز اهمیت می کند. منابع آلاینده محیط زیست به فلزات سنگین را می توان در قالب منابع طبیعی و منابع ناشی از فعالیتهای بشر تقسیم بندی نمود. فعالیتهای معدنی و تصفیه فلزات فاقد ترکیبات آهنی از عوامل آلوده کننده خاک است (شکل ۱)[۴].

پایداری فلزات در محیط مشکلات به خصوصی راایجاد می کند. این ویژگی باعث می شود که فلزات توسط آب یا هوا منتقل شوند. یکی از نتایج مهم پایداری آنها بزرگنمایی زیستی فلزات سنگین در زنجیره غذایی می باشد در نتیجه سطوح این فلزات در اعضای بالاتر زنجیره می تواند تا چندین برابر آنها در آب یا هوا یافت شود. نتیجتاً موجب به مخاطره افتادن سلامتی گیاهان و جانورانی که از این مواد غذایی استفاده می کنند می شود[۵].

جذب فلزات سنگین از خاک توسط گیاهان بستگی به نوع و غلظت فلزات موجود در خاک و نوع گونه گیاهی دارد[۱۱]. برخی از گونه های گیاهی توانایی جذب و انباشت مقادیر زیادی از عناصر سنگین را دارند بدون اینکه آثار سمی آشکار برای آنها ایجاد نماید که به این گونه ها انباشتگر گفته می شود[۱۵]. گونه گیاهی Alyssum caerulescens به عنوان یک گونه انباشتگر نیکل شناخته شده است[۱۲].

میانگین غلظت نیکل در خاکهای دنیا۴۰میلی گرم بر کیلوگرم می باشد. نیکل خاک به میزان بسیار زیادی به طبیعت مواد مادری بستگی دارد. برای مثال خاکهای تشکیل یافته از مواد مادری سرپانتین می توانند حاوی ۱۰۰-۷۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم نیکل باشند[۴].

 

 

 

نیکل اضافه در خاک باعث بالا رفتن غلظت آن در گیاهان می شود. مطالعات نشان می دهد که این عنصر با غلظت mg/kg ۱۰۰ به عنوان یک عنصر ضروری در گیاهان مطرح می باشد. غلظت بالای نیکل در گیاهان باعث ایجاد زردی در برگ گیاهان و کاهش میزان تولید می شود[۱۳]. طبق بررسی های انجام شده میزان نیکل در محیطهای مختلف متفاوت است به نحوی که در خاک دارای غلظتmg/kg ۲۰۰-۱،در حیوانات mg/kg ۸/۰ و در گیاهان مرتعی mg/kg ۵/۳-۳/۰ از این عنصر گزارش شده است[۱۰].

انسان از طریق هوا،آب،غذا ومصرف دخانیات(تنباکو) در معرض آلودگی به نیکل قرار می گیرد. مطالعات نشان می دهد که بیشترین غلظت نیکل در استخوان،ریه،کلیه و کبد موجوداست. EPA حداکثر غلظت مجاز نیکل را ۲۰نانوگرم بر کیلوگرم در روز و حداکثر میزان قابل تحمل روزانه را ۲/۱ میلی گرم در یک انسان ۶۰کیلوگرمی پیشنهاد کرد. متوسط جذب نیکل از طریق غذا در یک فرد بالغ،۱۲۰نانوگرم در روز است[۲]. اثرات مضر نیکل برحیوانات و انسان شامل:اختلالات عصبی،اختلالات تنفسی والتهاب پوستی گزارش شده است[۱۳].

هدف اصلی این تحقیق،بررسی غلظت نیکل در تعدادی از گونه ها ی گیاهی طبیعی غالب در اطراف معدن سرب آهنگران واقع در جنوب شرقی شهرستان ملایر به منظور شناسایی گونه انباشتگر نیکل می باشد.

 

◊◊◊◊

بحث :

معدن سرب و روی آهنگران دارای عرض جغرافیایی "۸´۱۱ ˚۳۴ شمالی و طول جغرافیایی  "۲۵´۵۹ ˚۴۸شرقی در ۲۶ کیلومتری جنوب شرقی شهرستان ملایر و داخل محدوده منطقه حفاظت شده لشگر که یکی از زیستگاههای عمده حیات وحش استان همدان می باشد واقع شده است. از سال ۱۳۶۵ عملیات اکتشاف در محدوده ای به وسعت ۱۶۰هکتار با حفر تونل و ریل گذاری آغاز شد[۳].

در این منطقه ۶ مکان برای نمونه برداری خاک و گیاهان انتخاب گردید. از هر مکان که نمونه گیاهی بطور کامل(ریشه و اندام هوایی) برداشت شد،نمونه برداری خاک نیز صورت گرفت.

نمونه های خاک بعداز خشک شدن در هوا،کوبیده و از الک دو میلیمتری عبور داده شدند و pH گل اشباع به وسیله دستگاه pH متر اندازه گیری گردید[۱۴].  در جدول ۱ pH خاک منطقه در نقاط نمونه برداری ارائه شده است.

pH خاک نقش تعیین کننده ای بر رفتار و دسترسی گیاهان به فلزات سنگین دارد. قابلیت دسترسی فلزات سنگین رابطه معکوس با pH خاک دارد. با افزایش pH خاک،رسوب عناصر فلزی به صورت هیدروکسیدها و کربنات های نامحلول و کمپلکس های آلی افزایش می یابد. بنابراین،قابلیت دسترسی فلزات سنگین موجود در خاک برای گیاهان کمتر می شود. مطالعات نشان می دهد که افزودن لجن فاضلاب به خاکهای دارای pH متفاوت دریافتند که در خاک های اسیدی مقدار قابل استخراج عناصر سنگین و جذب آنها بوسیله ذرت بیشتر از خاکهای قلیایی بود[۸].

 

جدول۱- pH اندازه گیری شده در خاک منطقه

میانگین

S۶

S۵

S۴

S۳

S۲

S۱

نقاط نمونه برداری

۶/۷

۵/۷

۶/۷

۵/۷

۶/۷

۵/۷

۵/۷

pH

 

گونه های گیاهی با استفاده از کتاب فلور ایران [۱] و فرهنگ نامهای گیاهان ایران[۷] شناسایی شدند. بعد از جدا کردن ریشه واندام هوایی گیاهان از هم،با آب مقطر شسته شدند و بعد از خشک شدن این نمونه ها در آون با استفاده از آسیاب خرد گردیدند. برای تعیین غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی گیاهان منطقه ازاسید نیتریک و آب اکسیژنه استفاده گردید و با استفاده از دستگاه جذب اتمی غلظت این عنصر در عصاره های استخراج شده تعیین شد[۱۴]. برخی از محققین از نسبت غلظت فلز در بخش هوایی به غلظت آن در ریشه برای توصیف مقاومت و عکس العمل گیاه به حضور مقادیر بالای فلزات در خاک استفاده کرده اند. این نسبت در گیاهان انباشتگر بزرگتر از ۱ و در گیاهان دافع کمتر از ۱ است[۹].

 

جدول ۲- فهرست گیاهان مورد مطالعه و متوسط غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی

اندام هوایی/ ریشه

میانگین غلظت

خانواده

گونه

اندام هوایی

ریشه

نام فارسی

نام خانواده

۵۳/۰

۷/۶

۶/۱۲

گل گندم بوته ای

Compositae

Centaurea virgata lam.

۵۲/۰

۳/۱۰

۹۵/۱۹

فرفیون خوشه ای

Euphorbiaceae

Euphorbia cheiradenia

۷۸/۰

۶/۸

۱۱

گاو چاق کن

Compositae

Scariorbia orientalis

۲/۱

۴/۸

۷

ازمک

Cruciferea

Cardaria droba

۴۶/۰

۸/۷

۸/۱۶

کنگر خوراکی

Compositae

Gundelia tourmefotii

۱۴/۱

۲۳

۲/۲۰

فرفیون شاخه ضخیم

Euphorbiaceae

Euphorbia macroclada

 

تجزیه و تحلیل داده های با استفاده از نرم افزار SPSS و از طریق تجزیه واریانس(آنووای) یک طرفه صورت گرفت. نتایج تجزیه واریانس غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی گیاهان مورد بررسی در جدول ۳ و ۴ آورده شده است.

 

جدول۳- تجزیه واریانس غلظت نیکل در ریشه گونه های گیاهی در نقاط مختلف نمونه برداری

                                                               

منبع تغییرات

درجه آزادی

مجموع مربعات

میانگین مربعات

F

گونه های گیاهی

۵

۵۳۷/۱۰۶

۳۰۷/۲۱

۰۵۶/۵

خطا

 

فرخ لقا امینی،دانشجوی کارشناسی ارشد علوم محیط زیست از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات،کارشناس پژوهشکده صنایع رنگ

نورا... میر غفاری،استادیار دانشکده منابع طبیعی،دانشگاه صنعتی اصفهان

اردشیر خسروی،کارشناس دانشکده منابع طبیعی،دانشگاه صنعتی اصفهان

◊◊◊◊

 

چکیَده:

 

در خاکهای آلوده به فلزات سنگین،گونه های خاصی از گیاهان توانایی رشد و سازگاری و جذب زیاد فلزات سنگین را دارند. استفاده از این گیاهان در پاکسازی خاکهای آلوده در روش گیاه پالایشی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق،غلظت نیکل در خاک و شش گونه گیاهی شاملCentaurea virgata lam. (گل گندم بوته ای)،Euphorbia cheiradenia (فرفیون خوشه ای)،Scariorbia orientalis (گاو چاق کن)،Cardaria droba (ازمک)،Gundelia tourmefotii (کنگر خوراکی) و Euphorbia macroclada (فرفیون شاخه ضخیم) در اطراف معدن سرب آهنگران،واقع در جنوب شرقی شهرستان ملایر اندازه گیری گردید. در بین گونه های مورد بررسی، Euphorbia macroclada دارای بیشترین مقدار جذب نیکل در اندام هوایی و به مقدار 23 میلی گرم بر کیلوگرم ماده خشک بود. غلظت نیکل در ریشه و اندام هوایی گیاهان با pH خاک همبستگی معکوس داشت.

 

 

 

Abstract :

 

Heavy metal are considered as dangerous environmental pollutants that by entering the food chain,pose serious health threats to humans,plants, as well as other animals. Especial plant species can grow on heavy metals contaminated soils and uptake a large amount of these metals. Use of these plants as a method of remediation of polluted soils,know as phytoremediation,has attracted a great deal of attention. In this research work concentration of Nikel in the soil,as well as in six plant species, namely Centaurea virgata lam.,Euphorbia cheiradenia,Scariorbia orientalis ,Cardaria droba ,Gundelia tourmefotii  and Euphorbia macroclada ,around Ahangaran Lead mine in southeast of Malayer,was analyzed. Among the studied plant species, Euphorbia macroclada exhibited a maximum accumulation of nikel (mean concentration of 23 mg/kg) in its shoots. The concentration of nikel in the roots and shoots were shown to negatively correlated with soil pH.

کلید واژه ها: همدان