نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهشید سوری ¹
• مینا بیات ²
• سعیده ناطقی ³
• پروانه عشوری ³

¹ استادیار پژوهشی ، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

² پژوهشگر بخش مرتع، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

³ استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف
فلزات سنگین به دلیل سمیت و پایداری در محیط‌زیست، یکی از مهمترین آلاینده‌های خاک محسـوب مـی‌شـوند. معادن عموماً از منابع آلوده‌کننده اکوسیستم‌های طبیعی هستند و منطقه خواف با داشتن معادن متعدد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بنابراین شناسایی گیاهان مرتعی که دارای توانایی در جذب فلزات از خاک‌های آلوده و پالایش خاک‌های آلوده این منطقه باشند، حائز اهمیت است. در این راستا، این پژوهش، به منظور بررسی ظرفیت گیاه‌پالایی گونه‌های گیاهی Artemisia sieberi و  Salsola richteriوorientalis  Scariola در محدوده معادن سنگ آهن شهرستان خواف در استان خراسان رضوی انجام شد.
مواد و روش‌ها
در ابتدا برای تعیین تیپ غالب پوشش‌گیاهی و تعیین نقاط نمونه‌برداری از گیاه، تمامی گونه‌های گیاهی منطقه (در فواصل 500، 1000 و 3000 متری از معدن) پایش شدند و بعد سه گونه گیاهی متعلق به تیپ غالب پوشش‌گیاهی منطقه به منظور تعیین میزان عناصر سنگین به عنوان گونه‌های مورد بررسی، در نظر گرفته شدند. در مرحله بعد، از بخش‌های مختلف سه گونه گیاهی غالب منطقه و خاک اطراف ریشه آنها در فواصل مختلف یادشده از معدن در جهت باد غالب منطقه نمونه‌برداری شد. بعد از عملیات نمونه‌برداری از گیاه و خاک، نمونه‌های جمع‌آوری شده برای تعیین عناصر فلزی در برگ، ریشه و ریزوسفر آنها ارزیابی گردید. شایان ذکر است، در مجموع در 36 نمونه گیاهی و در 36 نمونه خاک، عناصر مس، آهن و سرب بررسی شد. برای اندازه‌گیری میزان آلودگی به فلزات در نمونه‌های برداشت شده، از دستگاه پلاسمای جفت شده القایی استفاده شد. سپس، به منظور ارزیابی و بررسی توانایی گیاهان انتخاب شده در پاکسازی محیط از فلزات مختلف  یادشده، چند شاخص مختلف گیاه‌پالایی بررسی شد.
نتایج
نتایج تحقیق نشان داد، پوشش‌های گیاهی مختلف از نظر شاخص‌های مختلف گیاه‌پالایی اختلاف معنی‌داری با یکدیگر دارند، به‌طوری‌که بیشترین میزان شاخص‌های تغلیظ زیستی BCF سرب (38/1)، آهن (37/1) و مس (99/1) و BAC سرب (55/1)، آهن (72/1) و مس (95/1) مربوط به پوشش گیاهی Salsola richteri است که قابلیت تجمعی بالای این گیاه را در جذب سرب، آهن و مس نشان می‌دهد. بیشترین میزان شاخص آلودگی خاک سرب (64/2) در خاک اطراف پوشش گیاهی Artemisia sieberi گزارش گردید که نشان می‌دهد مقدار سرب نسبت به مقدار طبیعی آن در محیط رویشگاهی این گونه بالاتر است و در وضعیت آلودگی متوسط سرب قرار می‌گیرد. همچنین بیشترین میزان آلودگی عنصر آهن مربوط به خاک اطراف گونه‌های Artemisia sieberi و Scariola orientalis می‌باشد.
نتیجه‌گیری
نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین میزان غلظت فلزات شاخساره، فلزات ریشه و فلزات خاک به ترتیب در فواصل 500 و 10000 متری از معدن مشاهده شد. براساس نتایج بخش خاک مشخص گردید که میانگین غلظت عناصر مورد بررسی بیشتر از مقادیر غلظت این عناصر در خاک‌های جهانی است. از این‌رو، غلظت زیاد عناصری مانند مس با میزان 490 میلی‌گرم بر کیلوگرم، سرب با میزان 343 میلی‌گرم بر کیلوگرم و آهن با میزان 49000 میلی‌گرم بر کیلوگرم قابل توجه است. شایان ذکر است در گونه Salsola richteri شاخص تغلیظ زیستی BCF فلزات سرب، آهن و مس در فاصله 500 متری به ترتیب برابر 4/1، 5/1، 45/1 و 02/1 می‌باشد و شاخص تغلیظ زیستی BAC فلزات سرب، آهن و مس در فاصله 500 متری به ترتیب برابر 7/1، 8/1، 4/1 و 34/1 است. بنابراین، با توجه به نتایج، می‌توان از گونه گیاهی Salsola richteri  به عنوان گیاه بیش‌اندوز در رفع آلودگی خاک معادن خواف استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

• گونه‌های مرتعی
• فلزات سنگین
• تغلیظ زیستی
• آلایندگی خاک
• شهرستان خواف

عنوان مقاله [English]

Phytoremediation potential of native rangeland species Artemisia sieberi, Salsola richteri and Scariola Orientalis in remediation of soils contaminated with heavy metals

نویسندگان [English]

• Mahshid Souri ¹
• Mina Bayat ²
• Saeedeh Nateghi ³
• Parvaneh Ashouri ³

¹ Assistant Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran

² Research expert, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran

³ Assistant Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran

چکیده [English]

Background and Objectives:
Heavy metals are major soil pollutants due to their toxicity and persistence. Mining activities are a significant source of pollution in natural ecosystems. With its numerous mines, the Khaf region is a case in point. Identifying plants capable of absorbing metals from contaminated soils is crucial for phytoremediation efforts. This study investigated the phytoremediation potential of three plant species – Artemisia sieberi, Salsola richteri, and Scariola orientalis – in the iron mine area of Khaf city, Razavi Khorasan province, Iran.
Methodology:
All plant species were first surveyed at distances 500, 1000, and 3000 meters from the mine to determine the dominant vegetation type. Three species belonging to this dominant type were then selected for heavy metal analysis. Plant samples were collected from different parts (leaves, roots) of these dominant species, along with soil samples from around their roots, at varying distances from the mine and in the direction of the prevailing wind. A total of 36 plant and 36 soil samples were analyzed for copper, iron, and lead using inductively coupled plasma (ICP) to determine metal contamination levels. Plant remediation potential was assessed using various phytoremediation indicators.
Results:
Significant differences in phytoremediation indicators were observed among the plant species. Salsola richteri exhibited the highest bioconcentration factors (BCF) for lead (1.38), iron (1.37), and copper (1.99), and the highest bioaccumulation coefficients (BAC) for lead (1.55), iron (1.72), and copper (1.95). This indicates Salsola richteri's strong ability to accumulate these metals.
The highest lead soil pollution index (2.64) was found around Artemisia sieberi, signifying moderate lead pollution exceeding natural levels in this plant's habitat. The highest iron contamination was observed in the soil around Artemisia sieberi and Scariola orientalis.
Conclusion:
Metal concentrations in shoots, roots, and soil were highest at 500 meters from the mine and decreased with increasing distance. Soil analysis revealed higher average concentrations of the studied elements compared to global soil values. Notably, high concentrations of copper (490 mg/kg), lead (343 mg/kg), and iron (49000 mg/kg) were observed.
At 500 meters from the mine, Salsola richteri displayed BCF values of 1.4, 1.5, 1.45, and 1.02 for lead, iron, copper, and BAC values of 1.7, 1.8, 1.4, and 1.34, respectively. Based on these results, Salsola richteri shows promise as a suitable plant for decontaminating soils in the Khaf mine area.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• rangeland species
• heavy metals
• bioremidiation
• soil pollution
• Khaf city