| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شماره‌ها | 2,812 |
| تعداد مقالات | 31,930 |
| تعداد مشاهده مقاله | 40,554,663 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,896,029 |
بررسی آلودگی خاک به فلزات سنگین و پتانسیل گیاه‌پالایی چند گونه شورروی | ||
| تحقیقات مرتع و بیابان ایران | ||
| دوره 31، شماره 3، مهر 1403، صفحه 235-252 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijrdr.2024.132035 | ||
| نویسندگان | ||
| آذین شرفی1؛ سید اکبر جوادی2؛ احسان زندی اصفهان* 3؛ محمد جعفری4؛ مهشید سوری5 | ||
| 1دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات | ||
| 2مدیر گروه مرتعداری دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران | ||
| 3دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| 4استاد، دانشکده منابع طبیعی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 5استادیار پژوهشی، دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف گیاهان شورروی گیاهانی هستند که در شرایط آب و خاک بسیار شور رشد کرده و تولید دارند؛ ولی با محصولات کشاورزی بر سر خاک و آب با کیفیت به عنوان منابع اصلی تولید رقابتی ندارند. گیاهان شورروی به دلایل مختلف مانند ویژگی‌های ظاهری، شکل رویشی، فیزیولوژی و مکانیسم‌های تحمل به شوری قادرند شوری بالا را تحمل کنند. اگرچه مطالعات خوبی در مورد رشد و تحمل به شوری گونه‌های هالوفیت انجام شده است، ولی اطلاعات در مورد جذب عناصر سنگین و توان گیاه پالایی گونه های مختلف هالوفیت اندک است. آلودگی به فلزات سنگین یک مشکل جدی در اراضی مجاور معادن است، که می توان به روش هایی از جمله گیاه پالایی برای اصلاح خاک های آلوده اقدام کرد، ولی مطالعات بیشتری در این زمینه مورد نیاز است. هدف از انجام پژوهش حاضر، ارزیابی پتانسیل چند گونه شورروی در گیاه‌پالایی خاک‌های آلوده معدنی بود. مواد و روش‌ها بدین منظور توان چند گونه گیاهی Haloxylon persicum، Tamarix ramossisima و Halocnemum strobilaceum در گیاه پالایی فلزات سنگین آرسنیک، مس، سرب و نیکل در سایت معدن‌کاری میدوک بررسی شد. معدن مس میدوک در ۴۲ کیلومتری شمال شرقی شهر‌بابک در قرار گرفته است. پوشش گیاهی این منطقه شامل بوته‌های کوتاه و درختان جنگلی پراکنده مانند درختان ارژن (Buxus hyrcana)، بادام کوهی (Prunus antarctica)، بنه (Pistacia atlantica)، اسکنبیل (Calligonum comosum)، گز (Tamarix spp.)، قیچ (Astragalus spp.) و گیاهان بوته‌ای مانند جاز (Artemisia sieberi)، ، جفنه (Salsola richteri)، ، ریواس (Rheum ribes)، کنگر (Cirsium vulgare)، جاشیر (Ferula communis) و کاه کوتی (Ziziphora clinopodioides) می باشد. از پنج گونه شوروری مذکور در فاصله‌های 1000، 1500، 2000 و 5000 متری از معدن مس میدوک نمونه‌برداری انجام شد که شامل 4 تکرار و هر تکرار شامل 20 پایه بود. نمونه‌گیری با برداشت گیاه و سپس جداسازی شاخساره (اندام‌های هوایی) و ریشه (اندام زیرزمینی) در زمان گل‌دهی گیاه انجام شد. اندازه‌گیری عناصر مس، نیکل، آرسنیک و سرب با استفاده از دستگاه پلاسمای جفت شده القاییICP-OES انجام شد. نتایج نتایج نشان داد که تفاوت‌های معنادار بین گونه‌های Ha.strobilaceum، Ha.persicum و Ta.ramossisima در مورد مقادیر آرسنیک، مس و سرب در اجزای مختلف گیاهان و خاک مشاهده شده است. گونه Ha.persicum بیشترین مقادیر آرسنیک و مس را در شاخساره، ریشه و خاک داشت. در فاصله 1000 متری، بیشترین غلظت آرسنیک در شاخساره، ریشه و خاک و همچنین مقادیر مس در شاخساره و خاک مشاهده می‌شود. در حالتی که در فاصله 5000 متری، غلظت کمتری از مس در خاک و غلظت بیشتری از آرسنیک در شاخساره و خاک دیده می‌شود. در حالتی که در گونه Ta.ramossisima بیشترین غلظت آرسنیک در ریشه و بیشترین مقدار سرب نیز در شاخساره مشاهده می‌شود. نتایج تائید کننده پتانسیل گیاه‌پالایی هر پنج گونه شورروی برای اصلاح خاک‌های آلوده در فاصله 1000 متری معدن مس بود، در عین حالی که گونه Halocnemum strobilaceum توان بالاتری برای گیاه پالایی خاک های آلوده داشت. همچنین، آلودگی‌های زیست‌محیطی در منطقه فاقد آلودگی تا آلودگی متوسط مشاهده نشد؛ که احتمالا نشان‌دهنده عدم انتقال فلزات سنگین به محصولات کشاورزی در زمین‌های با فاصله بیشتر از معدن بود. نتیجه‌گیری تفاوت‌های معناداری در توزیع و غلظت عناصر بین این گونه‌ها و در فواصل مختلف مشاهده شده است، که این نتایج می‌تواند به درک بهتری از تأثیرات محیطی بر تراکم و توزیع عناصر در گیاهان کمک کند. نتایج این پژوهش پتانسیل گیاه پالایی گونه‌های گیاهی Haloxylon persicum، Tamarix ramossisima و Halocnemum strobilaceum را نشان داد، که بیانگر توان قابل قبول گونه های شورروی برای اصلاح خاک های آلوده معدنی بود. پتانسیل گیاه پالایی گونه Halocnemum strobilaceum بالاتر از سایر گونه ها بود. همچنین، بر اساس شاخص‌های تجمع عناصر و مقدار پایین آلودگی گونه های مورد بررسی در نقاط با فاصله بیشتر از معدن (بیشتر از 1500 متر) نشان داد که به نظر می رسد کشاورزی در منطقه اطراف معدن با رعایت احتیاط و بررسی متناوب منطقه از نظر غلظت فلزات سنگین امکان‌پذیر باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آرسنیک؛ آلودگی‌های معدنی؛ پاکسازی خاک؛ فلزات سنگین؛ گونه‌های شورروی؛ گیاه پالایی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating soil contamination with heavy metals and the phytoremediation potential of several halophyte species in the lands around the Miduk copper mine in Shahr Babak | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Azin Sharafi1؛ Seyed Akbar Javadi2؛ Ehsan Zandi Esfahan3؛ Mohammad Jafari4؛ Mahshid Souri5 | ||
| 1College of Natural Resource and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University | ||
| 2Departmant of Range Management, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran | ||
| 3Assistant Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, Iran | ||
| 4Professor, Faculty of Natural Resources, Campus of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 5Assistant Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Abstract Background and objectives Halophyte plants grow and produce in very saline water and soil conditions; however, they do not compete with agricultural products for quality soil and water as the main sources of production. Halophytes can tolerate high salinity for various reasons such as morphological characteristics, vegetative form, physiology and mechanisms of salinity tolerance. Although there have been good studies on the growth and salinity tolerance of halophyte species, there is little information about the absorption of heavy elements and the phytoremediation ability of different halophyte species. Heavy metal pollution is a serious problem in the lands adjacent to mines, which can be remedied by methods such as phytoremediation, while more studies are needed in this field. The present study aimed to evaluate the potential of several species of saltwort in the phytoremediation of mineral-contaminated soils. Methodology For this purpose, the ability of five halophyte species, Haloxylon persicum, Tamarix ramossisima, and Halocnemum strobilaceum, in phytoremediation of heavy metals arsenic (As), copper (Cu), lead (Pb), and nickel (Ni) was investigated at the Miduk mining site. Miduk copper mine is located 42 km northeast of Babak city in Kerman Province. The vegetation of this area includes short bushes and scattered forest trees such as Buxus hyrcana, Prunus antarctica, Pistacia atlantica, Calligonum comosum, Tamarix spp., and Astragalus spp. and bush plants such as Artemisia sieberi, Salsola richteri, Rheum ribes, Cirsium vulgare, Ferula communis and Ziziphora clinopodioides. Sampling was done from the five halophyte species at distances of 1000, 1500, 2000, and 5000 m from the Miduk copper mine, which included 4 repetitions and each repetition included 20 bases. The total number of plant and soil samples was 400 and 120, respectively. Sampling was done by harvesting the plant and then separating the shoot (aerial organs) and root (underground organ) at the flowering stage. As, Cu, Ni, and Pb elements were measured using the inductively coupled plasma ICP-OES device. Results The results showed significant differences between H. strobilaceum, H. persicum, and T. ramossisima species regarding the amounts of arsenic, copper, and lead in different components of plants and soil. Ha. persicum has the highest amounts of arsenic and copper in the shoot, roots, and soil. At a distance of 1000 m, the highest concentration of arsenic is observed in the shoot, roots, and soil, as well as copper values in the shoot and soil. At a distance of 5000 m, a lower concentration of copper in the soil and a higher concentration of arsenic can be seen in the soil. In the case of Ta. ramossisima species, the highest concentration of arsenic is observed in the root and the highest amount of lead is also observed in the shoot. The results confirmed the phytoremediation potential of all five halophyte species for the remediation of contaminated soils at a distance of 1000 m from the copper mine, while the species H. strobilaceum had a higher potential for phytoremediation of contaminated soils. Furthermore, environmental pollution was not observed in the area without pollution to moderate pollution; which probably indicated the lack of transfer of heavy metals to agricultural products in lands further away from the mine. Conclusion Significant differences in the distribution and concentration of elements have been observed between these species and at different distances, and these results can contribute to a better understanding of the environmental effects on the concentration and distribution of elements in plants. The results of this research showed the phytoremediation potential of plant species H. persicum, H. salicornica, S. rosmarinus, T. ramossisima, and H. strobilaceum, which indicated the acceptable ability of saline species to improve mineral-contaminated soils. The phytoremediation potential of H. strobilaceum species was higher than other species. Also, based on the indicators of the accumulation of elements and the low amount of contamination of the examined species in the points with a greater distance from the mine (more than 1500 m), it showed that agriculture in the area around the mine is observed with caution and periodic examination of the area in terms of concentration heavy metals are possible. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Arsenic, mineral pollution, soil reclamation, heavy metals, halophyte, phytoremediation | ||
| مراجع | ||
|
Ahmadian, E. and Motasharezadeh, B., 2016. Study heavy metals concentration changes and ecological index pollution soils around charcoal mine Geland-roud Mazandaran Province. Land Management Journal, 3(2): 73-81. https://doi.org/10.22092/lmj.2016.106051 Akhani, H., 2006. Biodiversity of halophytic and sabkha ecosystems in Iran. Sabkha Ecosystems In: Series Tasks for Vegetation Science, 42: 71-88. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-5072-5_6 Alaboudi, K.A., Ahmed, B., Brodie, G., 2018. Phytoremediation of Pb and Cd contaminated soils by using sunflower (Helianthus annuus) plant. Annals of Agricultural Sciences, 63:123-127. https://doi.org/10.1016/j.aoas.2018.05.007 Ali, H., Khan, E. and Sajad, M.A., 2013. Phytoextraction of heavy metals–Concepts and applications. Chemosphere, 91: 869–881. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.01.075 Boonyapookana, B., Upatham, E.S., Kruatrachne, M., Pokethitiyook, P. and Singhakaew, S., 2002. Phytoaccumulation and phytotoxicity of cadmium and chromium in Duckweed Wolffia globose. International Journal of Phytoremediation, 4: 87-100. https://doi.org/10.1080/15226510208500075 Caparrós, P.G., Ozturk, M., Gul, A., Batool, T.S., Pirasteh-Anosheh, H., Unal, B.T., Altay, V. and Toderich, K.N. 2022. Halophytes have potential as heavy metal phytoremediators: A comprehensive review. Environmental Environmental and Experimental Botany, 193, 104666. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104666 Favas, P.J.C., Pratas, J. and Prasad, M.N.V., 2012. Accumulation of arsenic by aquatic plants in large-scale field conditions: Opportunities for phytoremediation and bioindication. Science of the Total Environment, 433: 390-397. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.06.091 Ghazanfari Moghadam, M.S. and Orai, J., 2018. Investigating the distribution of copper element in soil under the influence of Midok copper mining activities (Shahrbabak). Environmental Science and Technology, 21(2): 101-110. https://doi.org/10.22034/jest.2019.13955 Ghorbanian, D., Zandi Esfahan, E. and Bahadori, F., 2019. Investigation and comparison of bioethanol production potential from biomass and structural and non-structural carbohydrate reserves of species Suaeda vermiculata, Halocnemum strobilaceum and Seidlitzia rosmarinus. Iranian Journal of Range and Desert Research, 26(2): 340-351. https://doi.org/10.22092/ijrdr.2019.119356 Hakanson, L.‚ 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control‚ a sedimentological Approach‚ Water Research‚ 14(8): 975– 1001. https://doi.org/10.1016/0043-1354(80)90143-8 Hamidian, A.H., Atashgahi, M. and Khorasani, N., 2014. Phytoremediation of heavy metals (Cd, Pd and V) in gas refinery wastewater using common reed (Phragmites australis). International Journal of Aquatic Biology, 2: 29-35. https://doi.org/10.22034/ijab.v2i1.21 Jarup, L., 2003. Hazards of heavy metal contamination. British Medical Bulletin, 68: 167–182. https://doi.org/10.1093/bmb/ldg032 Kabata-Pendias, A. and Pendias, H., 2001. Trace elements in soils and plants. CRC Press, LLC, Boca Raton, 413 p. https://doi.org/10.1201/b10158 Khan, M.A., Ansari, R., Gul, B. and Qadir, M., 2006. Crop diversification through halophyte production on salt prone land resources. CAB Rev. Perspect. Agric. Vet. Sci. Nutri. Nat. Resour., 48: 1–8. https://doi.org/10.1079/PAVSNNR20061048 Martinez-Sanchez, M., Garcia-Lorenzo, M., Perez-Sirvent, C. and Bench J. 2012. Trace element accumulation in plants from an aridic area affected by mining activities. Journal of Geochemical Exploration, 123: 8-12. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2012.01.007 Mattina, M.J.I., Lannucci-Berger, W., Musante, C. and White, J.C., 2003. Concurrent plant uptake of heavy metal and persistent organic pollutants from soil. Environmental Pollution, 124: 375-378. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(03)00060-5 Merian, E., Anke, M., Ihnat, M. and Stoeppler, M., 2004. Elements and their compounds in the environment, occurrence, analysis and biological relevance. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, 1773 p. https://doi.org/10.1002/9783527619634 Muller, G.‚ 1979. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geo Journal‚ 2: 108– 118. Munns, R. and Tester, M., 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annu. Rev. Plant Biol., 59: 651-681. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.59.032607.092911 Olsson, P.A., Thingstrup, I., Jakobsen, I. and Baath, E., 1999. Estimation of the biomass of arbuscular mycorrhizal fungi in a linseed field. Soil Biology and Biochemistry, 31(13): 1879-1887. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00119-4 Pirasteh-Anosheh, H., Piernik, A., Łuczak, K., Mendyk, Ł. and Hulisz, P., 2023a. The behavior of potentially toxic elements in the technogenic soil-plant system: A study of Salicornia europaea L. from sites affected by the soda industry. Ecological Modelling, 486, 110517. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2023.110517 Pirasteh-Anosheh, H., Ranjbar, G., Akram, N. A., Ghafar, M. A. and Panico, A., 2023b. Forage potential of several halophytic species grown on saline soil in arid environments. Environmental Research, 219: 114954. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114954 Shafiei, N., Shirani, H. and Esfandiarpour, A., 2012. The enrichment of arsenic and selenium in the soils around the Sarcheshmeh copper mine. Journal of Soil Management. 2 (2): 1-10. Zandi Esfahan, E., Jafari, A.A. and Mohebby, A., 2015. A comparison on potential of ligno-cellulosic biomass for ethanol production from halophyte species in desert regions Case study: Atriplex leucoclada and Suaeda vermiculata. Desert Ecosystem Engineering, 4(8): 25-34. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 32 |
||