بررسی قابلیت دو گونه گیاهی در جذب فلزات سنگین خاک (مطالعه موردی: منطقه نیمه بیابانی چپرقویمه، استان گلستان)

 

فهرست مطالب

عنوان                                               صفحه

فصل اول……………………………………… 1

1-1- مقدمه…………………………………… 2

1-2- بیان مسئله تحقیق…………………………. 3

1-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق…………………. 5

1-4- نوآوری تحقیق…………………………….. 6

1-5- اهداف تحقیق……………………………… 6

1-6- فرضیه­های تحقیق…………………………… 7

فصل دوم: مرور منابع…………………………… 8

2-1-  تعاریف، اصول و مبانی نظری………………… 9

2-1-1-  مناطق خشک……………………………… 9

2-1-2-  فلزات سنگین……………………………. 10

2-1-3-  دسته بندی عناصر………………………… 11

2-1-3-1- مس(Cu) ………………………………. 12

2-1-3-1-1- مس در خاک ………………………….. 12

2-1-3-1-2- آلودگی خاک …………………………. 13

2-1-3-1-3- فراهمی زیستی مس …………………….. 13

2-1-3-1-4- مس در گیاهان ……………………….. 13

2-1-3-1-5- اثرات مس بر گیاهان ………………….. 14

2-1-3-1-6- واکنش با عناصر دیگر …………………. 14

2-1-3-1-7- اثرات مس بر سلامتی انسان ……………… 14

2-1-3-2- سرب(Pb) ………………………………. 15

2-1-3-2-1- سرب در خاک …………………………. 15

2-1-3-2-2- آلودگی خاک …………………………. 15

2-1-3-2-3- سرب در گیاهان ………………………. 16

2-1-3-2-4- جذب و انتقال در گیاهان ………………. 16

2-1-3-2-5- اثرات سرب بر گیاهان …………………. 17

2-1-3-2-6- اثرات سرب بر سلامتی انسان……………… 17

2-1-3-3- کادمیوم(Cd) ………………………….. 17

2-1-3-4- روی(Zn) ………………………………. 18

2-1-3-4-1- روی در خاک …………………………. 18

2-1-3-4-2- آلودگی خاک …………………………. 18

2-1-3-4-3- روی در گیاهان ………………………. 19

2-1-3-4-4- اثرات روی بر گیاهان …………………. 19

2-1-3-4-5- واکنش با عناصر دیگر………………….. 19

2-1-4- منشا آلاینده­ها…………………………… 20

2-1-5- گیاه­پالایی………………………………. 20

2-1-5-1- تاریخچه گیاه­پالایی……………………… 21

2-1-5-2- تکنولوژی­های گیاه­پالایی………………….. 21

2-1-5-2-1- گیاه استخراجی……………………….. 23

2-1-5-2-2- گیاه تبخیری…………………………. 24

2-1-5-2-3- تصفیه ریشه­ای………………………… 25

2-1-5-2-4- گیاه تثبیتی…………………………. 25

2-1-5-2-5- تجزیه ریشه­ای………………………… 26

2-1-5-2-6- تجزیه گیاهی…………………………. 26

2-1-5-3- واکنش گیاهان به فلزات سنگین…………….. 27

2-1-5-4- شرایط و محیط­های قابل استفاده برای گیاه­پالایی. 28

2-1-6- گونه مورد مطالعه………………………… 28

2-1-6-1- اکالیپتوس…………………………….. 28

2-1-6-1- مشخصات گیاهشناسی………………………. 28

2-1-6-3- موطن اصلی اکالیپتوس……………………. 29

2-1-6-4- اکولوژی اکالیپتوس……………………… 29

2-1-6-5- کشت و پرورش اکالیپتوس………………….. 30

2-1-6-6- برداشت اکالیپتوس………………………. 30

2-1-6-7- موارد مصرف چوب اکالیپتوس……………….. 30

2-2- مروری بر ادبیات موضوع…………………….. 31

2-2-1- مطالعات صورت گرفته در خارج از کشور………… 31

2-2-2- مطالعات صورت گرفته در داخل کشور…………… 36

فصل سوم: روش تحقیق……………………………. 41

3-1- آزمون گلخانه­ای…………………………… 42

3-1-1- موقعیت جغرافیایی گلخانه و منطقه مورد مطالعه… 42

3-1-2- عملیات کاشت…………………………….. 43

3-1-2-1- انتخاب و نمونه برداری خاک………………. 43

3-1-2-2- انتخاب و تهیه نهال­ها…………………… 43

3-1-2-3- کشت گیاه……………………………… 44

3-1-3- عملیات داشت…………………………….. 44

3-1-3-1- اعمال تیمارهای فلزات سنگین……………… 45

3-1-4- عملیات برداشت…………………………… 45

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

3-2-1- اندازه گیری واکنش خاک pH………………… 46

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- اندازه­گیری عناصر سنگین نمونه­های گیاهی……… 46

3-4-  تجزیه و تحلیل داده­ها…………………….. 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 54

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 گونه­های 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 88

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 گونه­های گیاهی با مقادیر مجاز………………………………………… 93

5-2-2- نتیجه­گیری………………………………. 95

5-2-3- پیشنهادات………………………………. 96

مراجع……………………………………….. 97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                               صفحه

 

جدول(2- 1) طبقه­بندي شاخص خشکي………………….. 10

جدول (2-2) روش­ها و مكانيسم­های گياه­پالايی دركاهش انواع آلاينده­ها     22

جدول (4-1) آزمون t مستقل برای غلظت­های مختلف مس بین دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis………………………………….. 49

جدول (4-2) غلظت­های مختلف مس بین دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis 50

جدول (4-3) آزمون t مستقل برای غلظت­های مختلف مس بین دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………………. 50

جدول (4-4) غلظت­های مختلف روی در بین دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis 51

جدول (4-5) آزمون t مستقل برای غلظت­های مختلف سرب بین دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis………………………………….. 52

جدول (4-6) غلظت­های مختلف سرب دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis    52

جدول (4-7) آزمون t مستقل برای غلظت­های مختلف کادمیوم در دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………… 53

جدول (4-8) غلظت­های مختلف کادمیوم در بین دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………………….. 53

جدول (4-9) اثر تیمارهای مختلف روی بر تجمع عنصر مس (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………………….. 56

جدول (4-10) اثر تیمارهای مختلف سرب بر تجمع عنصر مس (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………………….. 58

جدول (4-11) اثر تیمارهای مختلف کادمیوم بر تجمع عنصر مس (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………….. 60

جدول (4-12) اثر تیمارهای مختلف Cu,Zn,Pb,Cd بر تجمع عنصر مس (ppm) در اندام­های مختلف اکالیپتوس………………………. 62

جدول (4-13) اثر تیمارهای مختلف مس بر تجمع عنصر سرب (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………………….. 64

جدول (4-14) اثر تیمارهای مختلف روی بر تجمع عنصر سرب (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………………. 66

جدول (4-15) اثر تیمارهای مختلف کادمیوم بر تجمع عنصر سرب (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………….. 68

جدول (4-16) اثر تیمارهای مختلف Cu,Zn,Pb,Cd بر تجمع عنصر سرب (ppm) در اندام­های مختلف اکالیپتوس………………………. 70

جدول (4-17) اثر تیمارهای مختلف مس بر تجمع عنصر روی (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………………….. 72

جدول (4-18) اثر تیمارهای مختلف سرب بر تجمع عنصر روی (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………………. 74

جدول (4-19) اثر تیمارهای مختلف کادمیوم بر تجمع عنصر روی (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………….. 76

جدول (4-20) اثر تیمارهای مختلف Cu,Zn,Pb,Cd بر تجمع عنصر مس (ppm) در اندام­های مختلف اکالیپتوس………………………. 77

جدول (4-21) اثر تیمارهای مختلف مس بر تجمع عنصر کادمیوم (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………….. 79

جدول (4-22) اثر تیمارهای مختلف روی بر تجمع عنصر کادمیوم (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………….. 80

جدول (4-23) اثر تیمارهای مختلف سرب بر تجمع عنصر کادمیوم (ppm) در اندام­های مختلف E. microtheca و E. camaldulensis…………….. 81

جدول­ (4-24) اثر تیمارهای مختلف Cu,Zn,Pb,Cd بر تجمع عنصر مس (ppm) در اندام­های مختلف اکالیپتوس………………………. 82

جدول (4-25) دامنه عمومي عناصر سنگین در گياهان (میلی­گرم بر کیلوگرم)  ……………………………………………. 83

جدول (4-26)مقایسه غلظت عناصر سنگین در برگ E.camaldulensis و E. microtheca با غلظت بحرانی………………………………….. 83

جدول (4-27)مقایسه غلظت عناصر سنگین در ساقه E.camaldulensis و E. microtheca با غلظت بحرانی………………………………….. 84

جدول (4-28)مقایسه غلظت عناصر سنگین در ریشه E.camaldulensis و E. microtheca با غلظت بحرانی………………………………….. 84

فهرست ‌شکل­ها

عنوان                                               صفحه

شکل(1-1) فرآيندهاي مختلف پالايش گياهي……………. 24

شکل (3-1) موقعیت استان گلستان و شهرستان گرگان و موقعیت گلخانه 43

شکل (3-2) گیاهان اکالیپتوس در طول دوره داشت در گلخانه 44

شکل(3-3) نمایی از دستگاه اندازه­گیری ICP………….. 47

شکل (4-1) میزان جذب عنصر مس در برگ، ساقه و ریشه دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………………… 50

شکل (4-2) میزان جذب عنصر ری در برگ، ساقه و ریشه دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………………… 51

شکل (4-3) میزان جذب عنصر سرب در برگ، ساقه و ریشه دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………………… 52

شکل (4-4) میزان جذب عنصر کادمیوم در برگ، ساقه و ریشه دو گونه E. microtheca و E. camaldulensis…………………………… 54