پالایش خاک از عناصر سنگین با استفاده از قدرت جذب برگ و ریشه گیاه پالایی

با افزایش صنعتی شدن کشورها و به خصوص کشورهای جهان سوم که در حال صنعتی شدن هستند افزایش آلاینده‌های صنعتی و آلودگی‌های زیست محیطی یکی از بزرگترین مشکلات پیش روی انسانها و تهدیدکننده سلامتی بشر امروزه و نسل‌های آتی می‌باشد.

از جمله این آلاینده‌های شیمیایی کادمیوم و سرب می‌باشد که از طرق مختلف از جمله فاضلاب‌های صنعتی، عملیات استخراج معدن، ذوب فلزات و همچنین با افزایش وسایل نقلیه موتوری درجوامع و در نتیجه آلوده شدن هوا و بالطبع آن آلودگی خاک و سپس آلودگی محیط زیست حادث می‌شود.

 حضور و تجمع این عناصر سنگین در بدن انسان موجب بروز بیماری‌های مختلف از جمله سرطان‌های مختلف که در جوامع بشری امروز بسیار شایع است می‌شود. تصفیه بیولوژیک خاک هم بسیار پرهزینه است و هم موجب از بین رفتن ترکیب بیولوژی خاک می‌شود به همین منظور امروزه از روش گیاه پالایی (گیاه پالایی به زبان انگلیسی Phytoremediation ) خاک که روشی بسیار بی‌خطر و مفید است برای پالایش خاک از عناصر سنگین استفاده می‌شود با توجه به اینکه قدرت گیاه پالایی گیاه اسطوخودوس تا به حال بررسی نشده است ضرورت این تحقیق دیده شد. 

فهرست مطالب

خلاصه فارسی    1
مقدمه    3

فصل اول: کلیات
۱-۱٫ هدف از انجام پایان‌نامه    6
۱-۲٫ بیان مسأله    6
۱-۳٫ ضرورت و اهمیت موضوع    8
۱-۴٫ هدف اصلی    11

فصل دوم: مروری بر متون گذشته
بخش اول: گیاه اسطوخودوس و انواع آن
٢-١-١. اسطوخودوس    14
٢-١-٢. تاریخچه اسطوخودوس    14
٢-١-٣. استفاده دارویی از انواع اسطوخودوس    15
٢-١-۴. اسطوخودوس Lavendula angustifolia    16
٢-١-۴-١. خصوصیات مورفولوژی اسطوخودوس    16
٢-١-۴-٢. شرایط آب و هوایی    17
٢-١-۴-٣. شرایط خاک و مرحله کاشت    17
٢-١-۴-۴. کشت و تکثیر    19
۲-۱-۴-۵٫ ترکیب شیمیایی    20
٢-١-۴-۶. مشخصات اسانس    21
٢-١-۴-٧. اجزای تشکیل دهنده اسانس    21
٢-١-۴-٨. خواص درمانی    22
٢-١-۴-٩. آثار فارماکولوژیکی    24

بخش دوم: گیاه پالایی و انواع آن
٢-٢-١. آلودگی محیط زیست    26
٢-٢-٢. تکنیک‌های بر طرف کننده آلودگی‌های فلزات سنگین    29
٢-٢-٣. گیاه پالایی    30
٢-٢-۴. تاریخچه گیاه پالایی    30
٢-٢-۵. گیاه پالاینده‌ها    31
٢-٢-۶. تکنولوژی‌های گیاه پالایی    31
٢-٢-۶-١. Rhyzofiltiration     32
٢-٢-۶-٢Phytostabilization .    33
٢-٢-۶-٣Phytovolatilization .    34
٢-٢-۶-۴Phytoextraction .    36
٢-٢-۶-۵Phytodegration .    37
٢-٢-۷٫ گیاه پالاینده‌های زیستی    38

بخش سوم: فلزات
٢-٣-١. فلزات سنگین    41
٢-٣-٢. جذب    41
٢-٣-٣. توزیع و تجمع    43
٢-٣-۴. دفع    43
٢-٣-۵. مکانیسم اثر    45
٢-٣-۶. فاکتورهای مؤثر بر سمیت    47

بخش چهارم: سرب
٢-۴-١. معرفی    52
٢-۴-٢. اثرات    55
۲-۴-۳٫ پایش بیولوژیک    66

بخش پنجم: کادمیوم 
٢-۵-١. معرفی و اثرات    70
٢-۵-٢. پایش بیولوژیک    72
بخش ششم: مطالعات دیگران
٢-۶-١. بررسی مطالعات انجام شده در زمینه جذب فلزات سنگین توسط گیاهان    75

فصل سوم: مواد و روش‌ها
بخش اول: اصول و مبانی کار
۳-۱-۱٫ تاریخچه و مقایسه روش‌ها    .80
۳-۱-۲٫ مواد مورد نیاز    83
۳-۱-۳٫ تجهیزات مورد نیاز    84
۳-۱-۴٫ لوازم مورد نیاز    84

بخش دوم: روش کار
۳-۲-۱٫ جمع‌آوری نمونه‌ها    87
۳-۲-۲٫ تهیه محلول‌ها    88
۳-۲-۳٫ تهیه استانداردها    88
۳-۲-۴٫ آماده‌سازی نمونه‌‌های خاک    89
۳-۲-۵٫ آماده‌سازی نمونه‌های برگ و ریشه    89
۳-۲-۶٫ تعیین مقداد سرب و کادمیوم نمونه‌ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی    90
 3- 2-7. آنالیز آماری داده‌ها    92

فصل چهارم: نتایج
۴-١. سطح کادمیوم و سرب در نمونه‌ها    94
۴-٢. محاسبه فاکتور Bio-concentration    102
۴-٣. محاسبه ضریب انتقال    102

فصل پنجم: بحث و پیشنهادات
۵-١. بحث    104
۵-٢. نتیجه‌گیری    108
۵-٣. پیشنهادات    109

منابع    111
خلاصه انگلیسی    120

فهرست جداول
جدول ۲-۱-۱٫ ترکیبات عمده تشکیل دهنده اسانس اسطوخودوس با روش (GC/MS)    21
جدول ۲-۳-۱٫ اندام‌های هدف فلزات و شبه فلزات    50
جدول ۲-۴-۱٫ مصارف صنعتی سرب و ترکیبات معدنی سرب    54
جدول ۳-۱-۱٫ مواد مورد نیاز    84
جدول ۳-۱-۲٫ تجهیزات مورد نیاز    84
جدول ۳-۱-۳٫ لوازم مورد نیاز    85
جدول ۳-۲-۱٫ پارامتر‌های دستگاهی جهت خواندن میزان سرب و کادمیوم موجود در نمونه‌ها    92
جدول ۴-١. میانگین غلظت کادمیوم و سرب در نمونه‌های ریشه (mg/kgDW)    94
جدول ۴-٢. میانگین غلظت کادمیوم و سرب در نمونه‌های خاک گلدان (mg/kgDW)    94
 جدول ۴-٣. میانگین غلظت کادمیوم و سرب در نمونه‌های برگ جوان (mg/kgDW)    95
جدول ۴-۴. میانگین غلظت کادمیوم و سرب در نمونه‌های برگ مسن (mg/kgDW)    95
جدول ۴-۵. حد مجاز سرب و کادمیوم موجود در خاک بر اساس استاندارد EPA (2003) بر حسب ppm     95
جدول ۴-۶. فاکتور BCF آلاینده‌های سرب و کادمیوم از خاک به ریشه     102
 جدول ۴-٧. ضریب انتقال آلاینده سرب و کادمیوم از ریشه به برگ‌های گیاه    102
 

فهرست نمودارها
نمودار  ۴-١. میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در نمونه‌های ریشه اسطوخودوس    96
نمودار ۴-٢. میزان آلاینده سرب در نمونه‌های ریشه اسطوخودوس    96
نمودار ۴-٣. مقایسه میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در ریشه اسطوخودوس با میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در خاک در فاصله ۶٠ روز    97
نمودار  ۴-۴. مقایسه میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در برگ‌های جوان با خاک در فاصله۶٠ روز    97
نمودار  ۴-۵. مقایسه میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در برگ‌های مسن با خاک در فاصله۶٠ روز    98
نمودار ۴-۶. مقایسه میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در ریشه اسطوخودوس با میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در خاک در فاصله ۶٠ روز    98
نمودار  ۴-٧. مقایسه میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در برگ‌های جوان اسطوخودوس با میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در خاک در فاصله ۶٠ روز    99
نمودار  ۴-٨. مقایسه میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در برگ‌های مسن اسطوخودوس با میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در خاک در فاصله ۶٠ روز    99
نمودار ۴-٩. مقایسه میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در برگ‌های جوان با میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در ریشه در فاصله ۶٠ روز     100
نمودار  ۴-١٠. مقایسه میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در برگ‌های جوان با میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در ریشه در فاصله ۶٠ روز    100
نمودار ۴-١١. مقایسه میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در برگ‌های مسن با میزان آلاینده سرب (mg/kgDW) در ریشه در فاصله ۶٠ روز     101
نمودار  ۴-١٢. مقایسه میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در برگ‌های مسن با میزان آلاینده کادمیوم (mg/kgDW) در ریشه در فاصله ۶٠ روز     101
 

فهرست اشکال
شکل ۲-۱-۱٫ اسطوخودوس    24
شکل ۲-۱-۲٫ ریشه اسطوخودوس     24
شکل ۳-۱-۱٫ دستگاه جذب اتمی    83
شکل ۳-۲-۱٫ منحنی کالیبراسیون Pb    91
شکل ۳-۲-۳٫ منحنی کالیبراسیون Cd    91