گیاه­پالایی[1]، تكنولوژی پاكسازی خاك­ها و سیستم­های آبـی از فلزات سنگین آلاینده است (Clements et al., 2002). از فواید گیـاه­پـالایی ایـن است كه حاصل­خیزی خـاك بعـد از برداشـت فلـزات سـنگین تغییری نمی­كند. البته تعداد زیادی از این تكنیك­های مهندسی به­دلیل محدودیت­های اقتصادی و منطقی قابل اجرا نیـست (Hulme & Hill, 2004). پاکسازی محیط­زیست آلوده به فلزات سنگین و آلایند‌ه­های آلی توسط جذب آن­ها به­وسیله گیاهان یا گیاه‌پالایی امروزه جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. با توجه به این­که روش­های سنتی برداشت عناصر سنگین از خاک و آب بسیار پرهزینه و دشوار و اغلب ناموفق است، لزوم استفاده از گیاهان کاهش‌دهنده آلودگی خاک و آب روشن است. از طرفی با توجه به نیاز روزافزون جنگل­کاری در ایران، لازم است که تحقیقی جامع بر روی گونه‌ها‌ی‌ اکالیپتوس و نقش این گیاهان در جذب عناصر سنگین انجام شود. گیاه­پالایی یک گزینه کم هزینه، به‌ویژه برای مناطق آلوده محسوب می‌شود. توانایی تجمع فوق‌العاده فلزات سنگین در کاربرد روش گیاه­پالایی، بر مبنای سرعت رشد (تولید زیست‌توده) و میزان تجمع فلز سنگین (گرم فلز بر کیلوگرم بافت گیاه) استوار است. از این‌رو یافتن مؤثرترین گیاه سریع‌الرشد اکالیپتوس با توانایی حداکثر در جذب فلزات سنگین منجر به اقدام بعدی برای معرفی گیاهان با توان ژنتیکی بالاتر می­گردد.

2-1- بیان مسئله تحقیق

طی سال­های اخیر و در نتیجه اجرای بعضی برنامه­های توسعه اقتصادی، صنعتی، كشاورزی و خدماتی در مناطق مختلف جهان، تعادل و توازن طبیعت در مواردی برهم خورده است كه این امر عوارضی را در مقیاس­های محلی یا منطقه­ای و حتی جهانی به همراه داشته است (تائبی و اسحاقی، 1380). آلودگی محیط زیست از جمله آلودگی خاك یكی از عوارض مهم به هم خوردن تعادل و توازن طبعیت می­باشد.  مهم­ترین آلاینده­های خاك شامل فلزات سنگین، بارش­های اسیدی و مواد آلی می­باشند كه از این میان فلزات سنگین به واسطه غیر قابل تجزیه بودن، سمیت زیاد، اثرات تجمعی و سرطان­زایی مورد توجه می­باشند(Mico et al., 2006). فلزات سنگین به فلزاتی گفته می­شود كه دارای چگالی نسبتا بالا بوده و در غلظت­های كم سمی باشند (عرفان منش و افیونی، 1379). هرچند این عناصر به طور طبیعی دارای غلظت كمی در خاك موجود هستند اما پراكنش جغرافیایی آن­ها چه به­صورت طبیعی و چه از طریق فعالیت­های انسانی مشكلات و مسائلی را در بر خواهد داشت.

الگوی فعالیت­های صنعتی امروزی به آلودگی­های زیست­محیطی، به­ویژه آلودگی با فلزات سنگین منجر ­می­شود (Chehregani and Malayeri, 2007). میزان تخلیه آلاینده­های فلزی در محیط با افزایش زندگی شهری رو به توسعه است. آلودگی زمین­های كشاورزی به وسیله فلزات سنگین در حال افزایش است. بعضی از بوم­شناسان اخیر منابع مختلفی از آلاینده­ها در اكوسیستم­های خاكی طبیعی را كه شامل فلزات

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 انتقال یافته توسط هوا، از دود اگزوز اتومبیل­ها، كارخانه­های باتری­سازی و رنگ­سازی و دیگر فعالیت­های صنعتی هستند، تشخیص داده­اند (Jaja and Odoemena, 2004).

در دهه­های اخیر، فلزات سنگین به­دلیل خصوصیت آلایندگی ویژه آن­ها بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند. برخی از این ویژگی­ها عبارتند از (Facchinelli et al., 2001):

– آن­ها مانند بسیاری از مواد آلی در طول زمان تجزیه نمی­شوند.

– ورود آن­ها در خاک می­تواند با هوازدگی سنگ­های مادری و پدوژنزی ارتباط داشته باشد.

– اغلب به ­صورت کاتیون­ها هستند. در نتیجه تغییر شرایط زیست­محیطی در اثر فعالیت­های انسان (تغییر کاربری زمین، کشاورزی و تغییرات اقلیمی) یا از طریق اشباع شدن بیش از ظرفیت بافری خاک می­توانند تحرک پیدا کرده که در چنین وضعیتی بسیار خطرناک خواهند بود.

آلودگی فلزات سنگین یکی از مشکلات عمده زیست­محیطی است و معمولا ناشی از فعالیت­های صنعتی، نظیر بهره­برداری از معادن، ذوب فلزات، فرایند­های تخلیه گاز، تولید انرژی و سوخت، کاربرد کود و آفت­کش و فراوری پسماند­های شهری است. بدیهی است این پدیده با صنعتی شدن و نوگرایی جوامع شدت بیشتری یافته است (Tanhan et al., 2007) و این فعالیت­ها باعث ورود مقدار زیادی از عناصر سنگین به اتمسفر می­شود. عناصر موجود در اتمسفر در نهایت به صورت فرونشست خشک، یا فرونشست تر روی سطح خاک و گیاهان قرار می­گیرند. در مقیاس جهانی فرونشست جوی مهم­ترین عامل ورود عناصر سنگین به خاک محسوب می­شوند (Deboudt et al., 2004; Schilling, and Lehman, 2002).

علی­رغم تفاوت­هایی كه در رفتار عناصر سنگین از لحاظ تحرک و قابلیت جذب آنها در خاک وجود دارد، در اغلب موارد میزان خروج آن­ها از طریق آبشویی و یا جذب به وسیله گیاهان نسبت به میزان ورود آن­ها به خاك بسیار كمتر است. این امر موجب انباشته شدن تدریجی عناصر در خاک می شود. روند انباشت عناصر سنگین در خاک بسیار كند بوده و اثرات آن پس از ده­ها سال قابل تشخیص است. به دلیل فرآیند انباشت عناصر تقریبا یك فرآیند برگشت ناپذیر است که در درازمدت موجب كاهش كیفیت خاك و در نهایت تخریب اراضی كشاورزی می شود (امینی و همکاران، 1385).

آلودگی خاك ناشی از فعالیت­های انسانی یكی از مهم­ترین مشكلات زیست­محیطی برای سلامت انسان است (Jian et al., 2008). چندین روش برای حذف فلز از خاك آلوده وجود دارد، مانند شستشوی خاك، روش­های شیمیایی و روش­های بیولوژیكی كه هزینه مهندسی زیادی را شامل می­شوند و نیز اثرات نامطلوبی بر فعالیت­های بیولوژیكی بر جای می­گذارند (Khan, 2005; Pulford &Watson, 2003). امروزه صنعتی شدن منجر به تخریب و آلودگی خاك در كشورهای درحال توسعه شده است كه اغلب راهكارهای اساسی برای حل این مشكل در این كشورها، هزینه بر یا غیرقابل دسترس هستند (Khan et al., 2009). به نظر می­رسد که استخراج گیاهی (گیاه­پالایی) امیدوارکنند­­­­­ه­ترین تکنیک باشد و محققان نیز توجه زیادی را به آن مبذول داشته­اند (Nascimento & Xing, 2006).

اساس گیاه­پالایی یك روش امید بخش برای پالایش خاك و آب، جذب آلاینده­ها یا محصور شدن آن­ها به وسیله گیاهان می­باشد. در ابتدا توجه، بیشتر روی گیاه عالی تجمع كننده نسبت به گیاهان غیرتجمع کننده متمركز شده بود  (Baker et al., 1994; Brooks, 1998). اما بعدا با تناوب در جایگزینی گیاهان بومی، گیاهان قابل كشت تجمع كننده، بشدت مورد استفاده قرار گرفتند. احتمالا قابلیت دسترسی فلزات و جذب گیاهی، تیمار خاك  و هم فاكتورهای در نظر گرفته شده را افزایش می­دهند، در این خصوص گیاه­پالایی یكی از روش­های زیست­پالایی است كه در دهه­های اخیر برای اصلاح و پالایش خاك­های آلوده به تركیبات آلی و معدنی ارائه شده است. مزیت­هایی كه این روش نسبت به سایر روش­های مكانیكی و شیمیایی دارد، ارزان بودن و امكان بهره­گیری آن در سطح وسیع است. با این حال باید به این مسئله توجه داشت كه انتخاب گیاه در این روش از اهمیت ویژه­ای برخوردار است (Mattina et al., 2003). با توجه به نیاز روزافزون جنگل­كاری، لازم است كه تحقیقی جامع بر روی گونه­های اكالیپتوس و نقش این گیاهان در جذب عناصر سنگین انجام شود. در دهه­های اخیر اكالیپتوس­كاری رشد فزاینده­ای یافته و بتازگی مسئله زراعت چوب توجه همگانی را به خود معطوف كرده است. اكالیپتوس به منظور ایجاد فضای سبز و تلطیف هوا در مناطق صنعتی و كارخانه­های ذوب فلز و كاستن آلودگی هوا و خاك جایگاه ویژه­ای پیدا كرده است. از این­رو  با كاشت درختان اكالیپتوس كه توانایی جذب و تجمع فلزات سنگین را دارند، به پاكسازی محیط كمك شایانی می­ شود(Salahi, 2007) . اكالیپتوس با رشد و تولید چوب بیشتر و جذب و نگهداری بیشتر عناصر و فلزات سنگین از خاك آبیاری شده با فاضلاب در اندام­های خود و تعریق فزونتر نسبت به سایر گونه ­های درختی كندرشد، در پالایش خاك از آلاینده ­ها نقش مهمی را ایفا می­ كند.

[1]. Dry deposition

[2]. Wet deposition