دانلود پروپوزال گیاه پالایی بافرمت ورد وقابل ویرایش تعدادصفحات 13
مقدمه
آلودگی خاک ها و محیط های آبی به فلزات سنگین یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی است که در تمام دنیا در حال گسترش می باشد. خاک ها از طریق فعالیتهای مختلف بشر از جمله معدن کاوی، صنایع ذوب فلزات، استفاده از لجن فاضلاب و کاربرد کود های شیمیایی در زمین های کشاورزی، آلوده به عناصر سنگین میشوند.(امیر مصلحی،1390) فن آوری و فعالیتهای انسانی از منابع اصلی فلزات سنگین در محیط زیست می باشند.گیاه پالایی استفاده از گیاهان برای پاکسازی محیط زیست است.ارائه ی گیاهان مهم اقتصادی با یک دوره ی کوتاه زندگی می تواند در افراد محلی برای برنامه ی گیاه پالایی ایجاد انگیزه نماید.(W.Nakbanpote و همکاران،2016) هم چنین ، افزایش مداوم فعالیتهای صنعتی موجب انباشت فلزات سنگین خطرناک و غیرقابل تجزیه مانند کادمیوم،کروم،مس،جیوه،سرب،آرسنیک،نیکل،و روی در خاک شده است.برای حذف فلزات از خاک بسیاری از روشهای فیزیکو شیمیایی ارائه شده است اما هیچ روش به طور کامل ایمن و رضایت بخش نیست.استخراج گیاهی(گیاه پالایی)به عنوان یک روش امید بخش برای اصلاح خاک می باشد که به آسانی می تواند فلزات سنگین را جذب کرده و آلودگی را ازخاک بزداید.(Zoya Goriوهمکاران،2016) مشکل آلودگی زمین در مناطقی مانند چین،امریکا،و اروپا یک ششم از کل زمین های زراعی را به زمینهای نامناسب برای کشاورزی تبدیل کرده است.در سالهای اخیر گیاه پالایی محبوبیت زیادی به عنوان یک تکنولوژی پیشرو برای مدیریت آلودگی خاک پیدا کرده است.بیش از 400 گونه ی گیاهی در سراسر جهان شناسایی شده اند که توانایی استخراج فلزات سنگین از خاک رادارند.این فن آوری مقرون به صرفه تر،سازگارتر با محیط زیست و بهتر از روشهای فیزیکی سابق مانند حفاری،شستشو با استفاده از اسید و اسمز معکوس می باشد.(Alvina Gul Kazi وهمکاران،2015) در حال حاضر یکی از چالش های اساسی در زمینه محیط زیست، افزایش تدریجی غلظت فلزات سنگین در خاک به سبب عدم تجزیه آنها توسط میکروارگانیسم ها می باشد. این گونه فلزات با توجه به داشتن خواص و اثرات بالقوه سیتوتوکسیک، کارسینوژنیک و موتاژنیک، مخاطرات جدی را بر سلامت انسان و سایر موجودات زنده وارد می نمایند. فلزات سنگین از راه های مختلف وارد زنجیره غذایی انسان و حیوان می شوند، فاضلاب ها، مواد دفعی حاصل از فعالیت کارخانه ها، زباله ها، گرد و غبار و ... راه های معمول ورود فلزات سنگین به زنجیره های غذایی هستند . آلودگی به فلزات سنگین نه تنها با فعالیت انسان حاصل می گردد بلکه بطور طبیعی در مقادیر مختلف در محیط به ویژه خاک وجود دارند. (نفیسه پناهی،1392) مهم‌ترین ترکیبات معدنی آلاینده، فلزات سنگین بوده و میکروارگانیسم‌های خاک قادر به تجزیه آلاینده‌های آلی هستند، اما برای تجزیه میکروبی فلزات نیاز به آلی شدن یا تغییرات فلزی آنها وجود دارد که امروزه از گیاهان برای این بخش استفاده می‌شود.(محمد کریم زاده،1388) در سال های اخیر محققان زیادی جذب فلزات سنگین توسط جلبک ها، قارچ ها، باکتری ها و گیاهان مورد بررسی قرار دادند. گیاه پالایی یکی از شیوه های مناسب برای پالایش خاک از فلزات سنگین است.(صدری و همکاران،1392). گیاه پالایی Phytoremediation از جمله روشهای پیشنهادی است که با انباشت عناصر سنگین درافزایش فعالیت های صنعتی در طی سا ل های اخیر و به دنبال آن ورود انواع آلایند ه های آلی و غیر آلی از جمله سرب به خاک از مشکلاتی است که سلامت بشر را تهدید می کند. (مهدی رمضانی و ثریا قاسمی، ۱۳۹۰) استفاده از گیاهان برای پالایش خاکهای آلوده به فلزات سنگین راهکاری اقتصادی ،ارزان وموثر می باشد(فائزه یعقوب زاده و همکاران، 1393) واژه "phytoremediation" از کلمات یونانی "phyto" به معنی "گیاه" و "remedium" به معنی "بازگشت به حالت عادی و متعادل" است که در رابطه با بر طرف ساختن معضلات زیست محیطی (bioremediation) مطرح می گردد و ضمن آن به استفاده از گیاهان برای تسکین مشکلات محیطی بدون نیاز به گودبرداری و انتقال مواد آلوده به مکان های دیگر پرداخته می شود . --- گیاه پالایی عبارت از بکارگیری مستقیم گیاهان زنده برای پاکسازی "درجا" یا "در محل" (in situ) آلودگی های خاک ، لجن ها ، رسوبات و آبهای زیرزمینی اقدام است و بعبارت دیگر: گیاه پالایی شامل تخفیف غلظت مواد آلاینده (pollunts) در خاک ، آب و هوای آلوده می باشد.( اسماعیل پور کاظم،1392) پاکسازی مواد آلاینده از خاک، آب و هوا به وسیلۀ گیاهان، انباشت گیاهی گفته می شود. از این تکنولوژی و علم جدید امروزه جهت پاکسازی اکوسیستمها از مواد آلاینده از جمله فلزات سنگین، شبه فلزات، مواد رادیواکتیو، علفکشها و ئیدروکربن های نفتی حلال های کلره استفاده می شود. گیاهان مختلفی که دارای توانایی جذب به این آلاینده ها هستند، اغلب از خانواده های Amaranthace .Asteraceae،Brassicaceae ،Fabaceae ،Poaceae هستند. انباشت گیاهی بهره گیری از فرایندهای طبیعی موجود در گیاهان می باشد. این فرایندها شامل جذب آب و مواد شیمیایی و متابولیسم مواد در داخل گیاه می باشد. گرچه لغت گیاه پالایی یک تکنیک نسبتا جدید است اما کاربرد آن قدمت طولانی دارد. در سال 1962 تحقیقاتی با استفاده از گیاهان آبی برای پالایش آبهای آلوده به مواد رادیواکتیو در مناطق هسته ای روسیه شروع گردید. آنها دریافتند برخی گیاهان رشد یافته در خاکهای آلوده بدون نشان دادن علایم سمیت قادر به تجمع مقادیر بالای فلزات در بافتهایشان هستند. چنی در سال 1983 اولین کسی بود که hyperaccumulators را برای پالایش فلزات مناطق آلوده معرفی کرد. (نفیسه پناهی،1392) واکنش گیاهان در برابر فلزات سنگین:phytodegradation،phytofiltration،phytostabilization می باشد. Alvina Gul) Kazi وهمکاران،2015) رشد و متابولیسم گیاه توسط برخی از فلزات سنگین موجود در پوسته زمین تنظیم می شود زیرا آنها ترکیبات فعالی از آنزیم های مختلف هستند.با این حال افزایش غلظت آنها ممکن است به اثرات سمی متفاوت و مهار رشد و توسعه ی گیاه منجر شود. برخی گیاهان با تطبیق مکانیزمی خود قادر به زنده ماندن در حضور فلزات سنگین هستند.گیاهان با مکانیسم های متعددی برای سم زدایی فلز قادر به تحمل تنش فلزات سنگین هستند.سیستم های دفاعی در برابر استرس فلزات سنگین شامل میکوریزا،ترشحات همراه،غشای پلاسمایی،پروتئینهای شوک حرارتی،MTS،PCS،اسیدهای آلی،اسیدهای آمینه و سم زدایی می باشند.همه ی مکانیسم ها جهت تحمل غلظت فلزات سنگین در سطح سلوی می باشند.(Rajesh Kumar و همکاران،2016) تکنولوژی گیاه پالایی طی 20 سالۀ اخیر مورد توجه بسیار قرار گرفته آنچنانکه برای پالایش محل های آلوده به اورانیوم ، آرسنیک و سرب (lead) بکار گرفته شده است. این شیوه زمانی مفید واقع می گردد که محیط در شرایط طبیعی قرار داشته باشد. از معایب اساسی گیاه پالایی این است که نیازمند دوره های طولانی کاربری است و این مسئله بستگی به توانایی رشدیابی گیاهان و کامیابی آنها در شرایطی است که برای رشد عادی گیاهان نامناسب می باشند(اسماعیل پور کاظم،1392) به روش گیاه پالایی محدودیت های خاصی از جمله صرف زمان بیشتر،وابستگی فصلی و ویژگیهای مورفولوژیکی گیاه و نگرانی های جدی در مورد استفاده گسترده آن نسبت داده می شود که برای غلبه بر این موانع استفاده از بیو تکنولوژی گیاهی از طریق جهش زایی و تکنیک های پرورشی توصیه می شود. (Alvina Gul Kazi وهمکاران،2015) یکی از موانع اجرای تجاری گیاه پالایی، چگونگی مصرف گیاهان آلوده است. پس از برداشت، آلودگی خاک توسط گیاه کاهش یافته، اما مقدار زیادی بیومس خطرناک تولید شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد تولید کمپوست و متراکم کردن، 2 روشی است که برای مدیریت بیومس گیاهان آلوده توسط بسیاری از محققان پیشنهاد شد، اما بهترین روش برای مصرف بیومس‌های تولید شده توسط گیاه پالایی، تغییر و تبدیلات ترموشیمیایی است که در این روش بیومس به عنوان یک منبع انرژی مصرف تجاری دارد. این بیومس شامل کربن، هیدروژن و اکسیژن است که با عنوان هیدروکربن‌های اکسیژنه شناخته می‌شود. سوزاندن و تولید گاز از روشهای مهم برای تولید انرژی گرمایی و الکتریکی است که می‌توان از گیاهان آلوده استخراج شوند. بازیافت این انرژی از بیومس به وسیله سوزاندن یا تولید گاز می‌تواند ارزش اقتصادی داشته باشد؛ زیرا آن را نمی‌توان به عنوان علوفه یا کود مصرف کرد.(معصومه زواریان،1392) سابقه تحقیق: الف-مطالعات انجام شده در ایران -فتاحی کیاسری و همکاران(1387)،در مطالعه ای تحت عنوان اثر اسید سولفوریک و EDTAبر گیاه پالایی سرب در خاک توسط سه گیاه آفتابگردان،ذرت و پنبه به این نتیجه رسیدند که افزایش اسیدسولفوریک در غلظت های مختلف با روند نامنظم،تغییراتی را در مقادیر سرب گیاهان ایجاد کرد.به طور کلی ، ذرت در بین سه گیاه دارای توان بالاتری در جذب و انتقال سرب بود. مقایسه مقادیر سرب در ریشه و اندام هوایی در افزایش تجمع این عنصر در گیاهان EDTA در غلظت های ذکرشده نشانگر اثر بیشتر EDTA گیاهی بر اثر استفاده از اسیدسولفوریک و بود. -ذوفن و همکاران (..........................)به مقایسه توانایی تغلیظ فلزات سنگین در پوشش گیاهی منطقه اطراف صنایع فولادسازی در جاده بندر امام-ماهشهر، اهواز پرداختند. در این مطالعه میزان تجمع فلزات سنگین Ni، Mn، Zn، Fe و Pb در خاک و پوشش گیاهی اطراف مناطق صنایع تولید فولاد در جنوب شرق شهر اهواز واقع در جاده بندر امام- ماهشهر بررسی گردید. نتایج این مطالعه میانگین غلظت فلزات بصورت قابل تبادل در نمونه های خاکی مناطق مورد بررسی را به صورت Fe> Mn> Zn> Ni میلی گرم بر کیلو گرم نشان داد. . بر اساس این مطالعه، غلظت فلزات در پوشش گیاهی منطقه از حد آستانه تعریف شده برای گیاهان بیش تجمع دهنده کمتر است ولی تصور می شود که گونه های گیاهی انتخاب شده توانایی تجمع و انباشت فلزات مورد مطالعه را در بخش هوایی خود دارند. -سالاری و مقتدر(1392)در مطالعه ای که به بررسی Thlaspi Rotundifolium بهترین گونه گیاه علفی تجمع دهنده سرب در مناطق آلوده پر داخته بودند به شناسایی گیاهان بیش تجمع دهنده سرب با هدف بیوماس بالا و طول عمر پایین پرداختند. برای این منظور، پنج گونه گیاهی دارای بیشترین توزیع از محیط اطراف معدن جهت میزان سرب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. ارتباط بین سرب در گونه های گیاهی ، خاک ، فاضلاب و pH نیز مورد بررسی قرار گرفت . بر اساس نتایج Thlaspi rotundifolium و Scariola orientalis دو گونه گیاهی با توزیع بالا مشخص شدند. نتایج نشان داد که همبستگی منفی معنی داری بین pH و سرب در ضایعات، گیاه و خاک است. orientalis Scariola با 354 میلی گرم در کیلوگرم بر وزن خشک (DW) و Thlaspi rotundifolium با 647 میلی گرم در کیلوگرم بر وزن خشک (DW) دارای بیشترین مقدار سرب بودند. بنابراین Thlaspi rotundifolium بهترین گیاه سالانه برای حذف سرب با توجه به تولید زیست توده بالا و برداشت سریع از محیط آلوده به سرب معرفی شده است -مریم افروشه(1394) در طی مطالعه ای با عنوان بررسی پتانسیل گیاه پالایی خاکهای آلوده به مس در برخی گیاهان زینتی و نقش اسید سالسیلیک در اثرات سمیت آن به سنجش پتانسیل گیاهان زینتی جعفری Tagets erecta، گل آهار Zininas elegans و گل همیشه بهار Calendula officinalis جهت گیاه پالایی خاک های آلوده به مس پرداخته است. نتایج نشان داد علائم سمیت مس در گیاهان زینتی منتقل شده به خاک حاوی سطوح مختلف مس شامل پیری برگ های پایین و افزایش کلروزه شدن برگ بود. همچنین با افزایش غلظت مس، کاهش گسترش شاخه ها، ضخیم شدن ریشه های کوچک و تیرگی رنگ ریشه ها مشاهده گردید. اما این علائم در گل زینتی همیشه بهار و جعفری دیرتر اشکار شد و و دوره گلدهی طولانی شد. با افزایش سطح مس، شاخص های رشدی وزن تر و خشک ریشه، اندام هوایی، تعداد برگ، ارتفاع گیاه و سطح برگ به شدت کاهش یافت و در سطح احتمال 1% معنی دار بود. اندازه گیری برخی از شاخص های بیوشیمیایی(میزان کلروفیل و فتوسنتز) و برخی از شاخص های اکوفیزیولوژیکی (میزان کلروفیل فلورسنس اولیه، میزان نسبت کلروفیل متغیر به ماکزیمم، دمای سطح برگ، تعرق، هدایت روزنه و مقاومت روزنه) نشان داد که همه اجزاء کلروفیل، فتوسنتز، میزان تعرق و هدایت روزنه با افزایش غلظت مس کاهش یافت و اختلافات معنی داری در سطح احتمال 1% مشاهده شد. در اندازه گیری نتایج حاصل از اندازه گیری غلظت مس مشخص شد در گل همیشه بهار، فاکتور انتقال و زیست انباشتگی بیشتر از 1 بود بنابراین این گیاه به عنوان سوپرجاذب مس شناخته می شود. در گل جعفری علارغم اینکه فاکتور انتقال کمتر از یک بود اما زیست انباشتگی آن دو بود که این نشان دهنده توانایی تجمع و مقاومت بالا به فلز سنگین مس است و می تواند به عنوان یک گیاه پالاینده فلز سنگین مس بکار رود. همچنین بیشترین شاخص مقاومت و راندمان حذف مس، به ترتیب مربوط به گل جعفری، همیشه بهار و آهار بود. تیمار اسیدسالسیلیک بصورت اضافه شدن به خاک در غلظت 2 میلی مولار بیشترین تاثیر را بر شاخص های مورد بررسی داشت. در نتیجه، به نظر می رسد که گیاهان زینتی جعفری و همیشه بهار جهت پالایش سطوح متوسط فلز سنگین مس و گیاه زینتی آهار در سطوح کم فلز سنگین مس در مناطق آلوده به این عنصر مناسب می باشند و افزایش کارایی این روش با فیتوهورمون سالسیلیک اسید می تواند موفقیت آمیز باشد -اکبر پور و همکاران(1391) در مطالعه ای تحت عنوان گیاه پالایی خاک های آلوده به برخی فلزات سنگین به وسیله ی چند گیاه بومی منطقه ی حفاظت شده ارسباران بعد از عملیات آماده سازی خاکهای آلوده بذرهای گیاهان قدومه کوهی وتاج خروس وحشی وگیاه علف مرغ را کشت دادند.پس از برداشت و خشک کردن و هضم و باقی مراحل نتایج به دست امده نشان داد که غلظت سرب و کادمیوم در خاک در ریشه بیش از ساقه و برک بوده وهمچنین غلظت سرب در اندام های زیرزمینی و روی در اندام های هوایی بالاتر بوده است.نتایج به دست آمده بالاترین غلظت روی را در اندام هوایی گیاه علف مرغ به میزانmg/Kg 65/262 وبیشترین غلظت سرب را در اندام های زیرزمینی گیاه تاج خروس وحشی به میزان mg/Kg 25/71از خاک نشان داد. -نیسی و همکاران (1393) به بررسی گیاه پالایی فلزات سنگین توسط گیاه آفتابگردان پرداختند. نتایج نشان داد که تفاوت معنی داری بین غلظت کادمیوم در اندام هوایی و ریشه گیاه آفتابگردان وجود دارد. همچنین تفاوت معنی داری بین فاکتورهای انتقال و تجمع زیستی در گیاه آفتابگردان مشاهده شد. توزیع سرب در اندام های مختلف آفتابگردان از غلظت قابل جذب این عناصر در خاک تبعیت می نماید و با افزایش غلظت سرب قابل جذب در خاک، غلظت آن در گیاه نیز افزایش یافت. نتیجه ای که از این مطالعه مروری حاصل گردید این است که گیاه آفتابگردان برای حذف فلزات سنگین بکار رفته و بیشتر جذب را در مورد سرب و کادمیم از طریق ریشه ی گیاه بوده است.. بنابراین آفتابگردان پتانسیل استخراج گیاهی بالاتری نسبت به بسیاری از گیاهان دارد. ب-مطالعات انجام شده در خارج از کشور Sharma- و همکاران (2015)،به بررسی گیاهان انباشتگر از جمله Thalaspi و آرابیدوپسیس و اعضای چند خانواده از جمله شب بو،جگن،غلات،بقولات پرداختند.آنها به این نتیجه رسیدند که با افزودن آب به خاک آلوده شده به فلزات سنگین و جذب این آب توسط گیاهان انباشتگر می توان به پاکسازی خاک و بهبود شرایط محیط زیست کمک کرد. -Ghori وهمکاران(2016) در مطالعه ای تحت عنوان استفاده از گیاهان برای حذف فلزات سنگین از خاک به بررسی بسیاری از گیاهان زینتی جهت سنجش پتانسیل آنها در گیاه پالایی پرداختند.همانطور که بسیاری از گیاهان زینتی خوراکی نیستند خطر ورود آلاینده به زنجیره غذایی کاهش می یابد.پس نتیجه گرفتند که گیاهان زینتی علاوه بر اینکه به پالایش خاکهای آلوده به فلزات سنگین کمک می کنند و موجب تمیز شدن محیط زیست می شوند همچنین موجب ایجاد فرصت های شغلی می گردند.گیاهان زینتی یک بعد جدید در زمینه گیاه پالایی برای محیط های آبی و زمینی می باشند. -A.Sathya و همکاران (2016) طی مطالعه ای به کشت ذرت خوشه ای شیرین پرداختند.در این بررسی برای پالایش خاک آلوده به فلز سنگین حفظ خواص فیزیکی و شیمیایی خاک از اهمیت خاصی برخوردار بوده است.علت استفاده از این گیاه جهت گیاه پالایی رشد سریع،زیست توده بالا و سازگاری گسترده با شرایط سخت می باشد. در نتیجه استفاده از ذرت خوشه ای شیرین همراه با میکرب PGPبه عنوان یک ابزار گیاه پالایی برای کاهش استرس فلزات سنگین و به منظور افزایش امنیت غذایی علوفه می باشد.
پروپوزال گیاه پالایی رشته مهندسی منابع طبیعی
