پديد آورندگان :
مرجاني، وحيده دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك , گلچين، احمد دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك , عبداللهي، سمانه دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك
كليدواژه :
آلودگي خاك , فاكتور انتقال , فاكتور تجمع زيستي , فلزات سنگين
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: آلودگي خاك به فلزات سنگين يكي از چالش‌هاي مهم زيست محيطي است و مي‌تواند مشكلاتي را براي سلامتي انسان و دام در سطح جهاني به‌وجود آورد. بسياري از تكنيك‌هاي اصلاحي براي رفع آلودگي از خاك بسيار پرهزينه هستند و مي-توانند بر خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك نيز تأثير منفي داشته باشند. استفاده از گياهان زينتي بيش‌اندوز با زيست‌توده و جذب بالا روشي ابتكاري، اقتصادي و سازگار با محيط زيست براي اصلاح مكان‌هاي شهري و صنعتي آلوده به فلزات سنگين است. تحقيق حاضر با هدف بررسي توانايي گل هميشهبهار، كلم‌زينتي و تاج‌خروس براي پالايش خاك‌هاي آلوده به كادميوم در استان زنجان در شرايط گلخانه صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: اين پژوهش به صورت آزمايش فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي اجرا گرديد. تيمارهاي آزمايش شامل نوع گياه در سه سطح (گل هميشهبهار (Calendula officinalis)، كلم‌زينتي (Brassica oleracea) و تاج‌خروس (Amaranthus retroflexus)) و شش سطح آلودگي خاك به كادميوم (2/2، 12/2، 27/2، 52/2، 77/2 و 102/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك) بودند كه در سه تكرار اعمال شدند.
يافته‌ها: نتايج نشان مي‌دهد كه غلظت بالاي كادميوم در خاك باعث كاهش وزن تر و خشك اندام هوايي و ريشه در گياهان مورد مطالعه گرديد. به‌طوري‌كه بالاترين سطح كادميوم خاك (102/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك) موجب شد وزن تر اندام هوايي در گل هميشهبهار، كلم‌زينتي و تاج‌خروس به‌ترتيب 77، 69 و 62 درصد نسبت به تيمار شاهد كاهش و همچنين غلظت كادميوم در اندام هوايي گل هميشهبهار، كلم‌زينتي و تاج‌خروس به‌ترتيب 40، 22 و 46 برابر نسبت به تيمار شاهد افزايش يابد. بيش‌ترين مقدار جذب كادميوم در كل زيست‌توده مربوط به گل هميشهبهار و كلم‌زينتي در تيمار 77/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك و در گياه تاج‌خروس در تيمار 102/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك بود. مقدار محاسبه شده فاكتور انتقال در غلظت هاي مختلف كادميوم خاك بيشتر از يك بود. در بيش‌ترين غلظت كادميوم ( 102/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك) مقدار فاكتور انتقال در گياهان به-ترتيب در گل هميشهبهار > تاج‌خروس > كلم‌زينتي بود. ميزان تجمع زيستي بخش هوايي در غلظت 102/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك به‌ترتيب در گل هميشهبهار > تاج خروس > كلم‌زينتي بود. ميزان تجمع زيستي ريشه در غلظت 102/2 ميلي‌گرم كادميوم بر كيلوگرم خاك به‌ترتيب در تاج‌خروس > كلم‌زينتي > گل هميشهبهار بود.
نتيجه‌گيري: نتايج آزمايش نشان داد كه فاكتور انتقال در گياهان مورد مطالعه (تاج خروس، هميشه بهار و كلم زينتي) بيشتر از يك بود و بيشتر از 100 ميلي‌گرم بر كيلوگرم كادميوم در بافت خشك بخش هوايي آن‌ها وجود داشت. بنابراين مي‌توان اين گياهان را از لحاظ جذب و انتقال فلز سنگين كادميوم جزء گياهان بيش‌اندوز طبقه‌بندي كرد كه براي اصلاح خاك‌هاي آلوده به كادميوم مناسب هستند.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Soil contamination by heavy metals is a serious environmental challenge and can cause problems for human and animal health globally. Most of remediation techniques to eliminate contamination from soils are very costly and deteriorate soil physical and chemical properties. The use of ornamental plants with high biomass and uptake is an innovative, economical and environmentally friendly way to remediate urban and industrial sites polluted by heavy metals. The purpose of this study was to investigate the ability of the marigold, ornamental cabbage and amaranthus to remediate cadmium contaminated soils in Zanjan province under greenhouse conditions.
Materials and methods: The present study was conducted as a factorial experiment in a completely randomized design. Experimental treatments included three types of plant (marigold (Calendula officinalis), ornamental cabbage (Brassica oleracea) and amaranthus (Amaranthus retroflexus)) and soil cadmium levels (2.2, 12.2, 27.2, 57.2, 77.2 and 102.2 mg Cd/kg soil) which were used in triplicate.
Results: The results indicate that high concentrations of cadmium in soil were toxic to plants and decreased the fresh and dry weight of the shoot and root. The highest level of soil cadmium (102.2 mg Cd/kg soil) decreased the fresh weight of the shoot in the marigold, ornamental cabbage and amaranthus by 77, 69 and 62%, respectively, when compared to the control (zero cadmium) treatment. Also, the concentration of cadmium of the shoot in the marigold, ornamental cabbage and amaranthus, when the soil cadmium level was 102.2 mg Cd/kg soil, increased by 39.88, 21.75 and 46 times, respectively, compared to the control (zero cadmium) treatment. The maximum amount of cadmium uptake for whole plant biomass was measured for marigold and ornamental cabbage when soil cadmium level was 77.2 mg Cd/kg soil, but the highest uptake for amaranthus was calculated in treatment with 102.2 mg Cd / kg soil. The lowest cadmium uptake was also observed in the control treatment. Translocation factors for cadmium in studying plants were higher than one and at the highest soil cadmium level (102.2 mg cadmium per kg soil), the calculated translocation factors of plants were in the order of marigold > amaranthus > ornamental cabbage respectively. The shoot bioaccumulation factor at the soil cadmium concentration of 102.2 mg Cd/kg soil was in the order of marigold > amaranthus > ornamental cabbage. The order of bioaccumulation factor for root at the soil cadmium concentration of 102.2 mg Cd/kg soil was amaranthus > ornamental cabbage > marigold.
Conclusion: The results showed that the translocation factor in the studied plants (marigold, ornamental cabbage and amaranthus) was more than one and the concentration of cadmium in dried tissues of aerial parts was more than 100 mg/kg. Therefore, these plants can be classified as metal accumulator plants in terms of cadmium uptake and translocation and are suitable for remediation of cadmium contaminated soils.
