آمار
| تعداد نشریات | 44 |
| تعداد شماره‌ها | 1,340 |
| تعداد مقالات | 16,466 |
| تعداد مشاهده مقاله | 53,443,875 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 16,004,237 |
تأثیر کرم خاکی گونه Eisenia fetida در فراهمی زیستی خاکهای آلوده به سرب در حضور ماده آلی | ||
| دانش آب و خاک | ||
| مقاله 5، دوره 32، شماره 3، مهر 1401، صفحه 61-75 اصل مقاله (680.77 K) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/ws.2021.41267.2369 | ||
| نویسندگان | ||
| قاسم رحیمی* 1؛ فیروزه نوروزی گلدره2 | ||
| 1دانشیار گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران | ||
| 2فارغ التحصیل کارشناس ارشد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران | ||
| چکیده | ||
| مطالعه با هدف کارایی کرمهای خاکی Eisenia fetida در پالایش زیستی خاکهای آلوده به سرب در حضور ماده‌ی آلی انجام شد. در این مطالعه 6 نمونه خاک از عمق صفر تا 15 سانتی متری در فواصل متفاوت اطراف معدن آهنگران و یک نمونه خاک (نمونه شاهد) از منطقه غیر آلوده جمع آوری شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با عامل اول نوع کودهای آلی (کود گاوی، پوره‌ی هویج، ورمی کمپوست و شاهد) و عامل دوم وجود یا عدم وجود کرم خاکی مورد بررسی قرار گرفت. 12 عدد کرم خاکی با وزن بین 3/0 تا 6/0 گرم برای هر نمونه خاک (300 گرم)، انتخاب شدند. کرمها به مدت 42 روز در معرض خاکهای آلوده به سرب با غلظت 19/133 تا 13250 میلی‌گرم بر کیلوگرم قرار گرفتند. در پایان آزمایش غلظت سرب در خاک و بدن کرمهای خاکی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بیشترین غلظت سرب در بافت کرمهای خاکی در تمام تیمارها در نقطه 3S و 2S یافت شد که این نقاط نسبت به سایر نقاط نمونه برداری به این فلز آلوده‌تر بودند. کرمهای خاکی دارای ظرفیت‌های متفاوت برای جذب و تجمع سرب دارند. مقدار فاکتور تجمع زیستی برای فلز سرب در نقطه‌ی7S بیشتر از یک بدست آمد. افزایش قابل توجهی در مقدار سرب تبادلی (50 میلی‌گرم در کیلوگرم) در تیمار کود گاوی بدون تلقیح شده با کرم خاکی مشاهده شد. همچنین کاربرد کود آلی (هر سه تیمار) با کرم خاکی مقدار فلز سرب را در بخش کربناته کاهش داد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| کرم خاکی؛ بخش بندی؛ جذب سرب؛ فاکتور تجمع زیستی؛ Eisenia foetida | ||
| اصل مقاله | ||
|
مقدمه فلزات سنگین که در نقاط مختلف دنیا به شکلهای گوناگون از لحاظ فیزیکی و شیمیایی و در عین حال در غلظتهای مختلف به عنوان آلوده کننده محیطزیست وارد اکوسیستم میشوند تاکنون اثرات زیانباری را بوجود آوردهاند. این فلزات سمی معمولا در فرایند ضایعات حاصل از استخراج معدن، آبکاری فلزات، تجهیزات تولید برق، دستگاههای الکترونیکی واحدهای تولیدی و دباغ خانهها وجود دارند (وانگ 2009). صنعتی شدن جوامع بشر منجر به آزاد سازی مقادیر قابل توجهی از عناصر فلزی به زیست کره گردیده است (لست و همکاران 1988).در مناطق متعددی که تحت تاثیر فعالیتهای معدن هستند همواره غلظت بالایی از عناصر سمی تولید میکنند که اثرات سوء بر اکوسیستم دارند (ویگلب و فلینکف 2001). بنابراین فعالیت معدن یکی از خطرناکترین فعالیتهای انسان در جهان (آدرینو 1986) و یکی از بزرگترین منابع آلودگی زیست محیطی ناشی از فلزات سنگین است که محیط زیست را در معرض خطر قرار میدهد. فلزات سنگین دارای ویژگیهایی نظیر: تجمع پذیری زیستی، سمیت بالا، ثبات شیمیایی، تجزیه پذیری ضعیف و نیز قابلیت انحلال زیاد در آب هستند که سبب آلودگیهای وسیع در سطح خاک میشوند (سیزمور و هادسون 2009). فلزات سنگین به دلیل سمیت و ماندگاری آنها در محیط زیست تهدیدی جدی برای سلامت جامعه بحساب میآیند (لی و همکاران 2014). از جمله فلزات سنگین موجود در خاک میتوان به سرب اشاره کرد، سرب فلزی است که بیشترین عوارض را بر روی سلامتی انسان دارد و بسیار سمی میباشد، اختلال بیوسنتز هموگلوبین و کم خونی، افزایش فشارخون، آسیب به کلیه، اختلال سیستم عصبی، آسیب به مغز، کاهش قدرت یادگیری و اختلالات رفتاری در کودکان از عوارض افزایش غلظت سرب در بدن است (برلین 1985). کرم های خاکی موجودات زنده خاک هستند که به طور معمول در مطالعات زیست محیطی و سمیت شناسی زیستی استفاده میشوند (دای و همکاران 2004؛ هابلن و همکاران 2006 ). این موجودات یکی از بهترین اجزای خاک میباشند که نقش اساسی در حفظ ساختمان خاک، توسعهی خاک و اثرات کلیدی در فرایندهایی مانند تجزیه مواد آلی و مواد مغذی معدنی دارند (دای و همکاران 2004). این موجودات زنده خاک اطلاعات مهمی برای ارزیابی خطرات زیست محیطی را تامین میکنند و به دلیل ارتباط نسبتا مداوم بین غلظت برخی از آلوده کنندهها در بافتشان و در بخشهای خاک یک شاخص مفید بیولوژیکی جهت ارزیابی آلودگی به حساب میآیند (لنو و همکاران 2004). استفاده از کرمهای خاکی در پالایش زیستی خاک یک روش زیستی است، به طوری که غلظت آلایندهها در خاک از طریق مکانیسم تجمع زیستی در بدن کرمهای خاکی کاهش پیدا میکند (سایزوسکی و کلسی 2010). مطالعات آسمان و همکاران (2015)، نشان داد که ارتباط معنی داری بین میزان کاهش غلظت فلزات از خاک و تجمع این فلزات در بدن کرم خاکی وجود دارد. در مطالعه ای که توسط شاه منصوری و همکاران (2005) در خصوص تجمع زیستی فلزات سنگین در بدن کرم خاکی در طی فرآیند ورمی کمپوست صورت گرفت، مشخص گردید غلظت فلزات سنگین از جمله سرب با گذشت زمان در ورمی کمپوست کاهش و در بدن کرم خاکی افزایش یافته است. حضور کرمهای خاکی در محیط خاک میتواند قابلیت دسترسی زیستی آلایندهها و فعالیت میکروبی را بهبود ببخشدکه منجر به تجزیه میکروبی بیشتر آلایندههای خاک میشود، همچنین از جمله مهمترین موارد کاربرد این موجودات شامل تصفیه در مدیریت مواد زاید، به عنوان جاذب بیولوژیک در سمیتزدایی و پالایش خاک از فلزات سنگین و برخی از آفت کشهای آلی، افزایش جمعیت و تقویت فعالیتهای آنزیمی میکروارگانیسمهای مفید خاک، بهبود کیفیت خاک و توسعه کشاورزی است (زالتوسکیت و سدین 2010؛ سان و همکاران 2011). کرمهای خاکی به طور گسترده در فرآوری طیف وسیعی از ضایعات آلی مثل لجن فاضلاب، بقایای گیاهی، ضایعات صنعتی و کودهای حیوانی استفاده میشوند. مواد آلی پس از بلعیده شدن و عبور از دستگاه گوارش کرمها دستخوش تغییرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی زیادی میشوند، از جمله این تغییرات، افزایش قابلیت دسترسی فلزات میباشد (مارتین 1991). گزارشهای زیادی مبنی بر تاثیر فعالیت کرمهای خاکی بر تغییر توزیع فلزات در بخشهای مختلف خاک وجود دارد (ما و همکاران 2002). ون و همکاران (2006) افزایش بخش محلول، تبادلی و کربناته و کاهش در بخش مواد آلی را گزارش کردند. این نتایج توسط یودوک و لستن (2010) نیز گزارش شده است. چنگ و وانگ (2002) نیز طی مطالعه ای نشان دادند که روی پیوند شده با مواد آلی در اثر فعالیت کرمهای خاکی به طور قابل توجهی افزایش یافت. با توجه به اینکه امروزه یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی در سراسر دنیا آلودگی خاکهای مناطق صنعتی و معادن و به ویژه زمینهای کشاورزی اطراف این معادن، به فلزات سنگین میباشد و به دلیل اینکه استفاده از کرمهای خاکی روش بیولوژیکی مناسبی برای حذف این فلزات از محیط خاک بشمار میآید، این مطالعه به منظور تعیین کارایی کرم خاکی Eisenia fetida در پالایش زیستی خاکهای کشاورزی آلوده اطراف معدن آهنگران و فراهمی زیستی سرب اجرا گردید. | ||
| مراجع | ||
|
Abbaspour A and Golchin A, 2011. Immobilization of heavy metals in a contaminated soil in Iran using di-ammonium phosphate, vermicompost and zeolite. Environmental Earth Sciences 63: 935-943.
Adriano D, 1986. Heavy Metals in the Environment. Springer-Verlag. New York.
Aghababaei F, Raiesi F and Hosseinpur A, 2014. The combined effects of earthworms and arbuscular mycorrhizal fungi on microbial biomass and enzyme activities in a calcareous soil spiked with cadmium. Applied Soil Ecology 75: 33-42.
Arnold R and Hodson M, 2007. Effect of time and mode of depuration on tissue copper concentrations of the earthworms Eisenia andrei, Lumbricus rubellus and Lumbricus terrestris. Environmental Pollution. 148:21-30.
Aseman E, Mostafaei G, Sayaf H, Asgharnia H, Akbari H and Iranshahi L, 2015. Investigation of bioremediation of soils contaminated with chromium and cadmium by earthworms Eisenia fetida. Health and the Environment. 8:357-366 (In Persian with English abstract ).
Basta N, Gradwohl R, Snethen K and Schroder J, 2001. Chemical immobilization of lead, zinc, and cadmium in smelter-contaminated soils using biosolids and rock phosphate. Journal of Environmental Quality. 30: 1222-1230.
Basta NT, Gradwohl R, Snethen KL and Schroder JL, 2001. Chemical immobilization of lead, zinc, and cadmium in smelter‐contaminated soils using biosolids and rock phosphate. Journal of Environmental Quality, 30(4), 1222-1230.
Bauycos G. J, 1962. Hydrometer methods improved for making particle size of soils. Agronomy Journal 56: 464-465.
Berlin M, 1985. Handbook of the Toxicology of Metals. Elsevier Science Publishers, 2nd ed. London.
Bolan NS, Adriano D, Mani P and Duraisamy A, 2003. Immobilization and phytoavailability of cadmium in variable charge soils. Effect of lime addition. Plant and Soil. 251: 187-198.
Chapman P M, Allen H E, Godtfredsen K and Z'Graggen MN, 1996. Evaluation of Bioaccumulation Factors in Regulating Metals. Environmental Science &Technology. 30: 448A-452A.
Chen M, Ma LQ, Cao RX, Melamed R and Singh SP, 2003. Field demonstration of in situ immobilization of soil Pb using Pamendments. Journal of Advances in Environmental Health Research 8: 93-102.
Cheng J and Wong MH, 2002. Effects of earthworms on Zn fractionation in soils. Biology and Fertility of Soils 36:72–78.
Dai J, Becquer T, Rouiller JH, Reversat G, Bernhard-Reversat F, Nahmani J and Lavelle P. 2004. Heavy metal accumulation by two earthworm species and its relationship to total and DTPA-extractable metals in soils. Soil Biology and Biochemistry. 36: 91-98.
Feng Peng F, Hui Song Y, Yuan P, Cui X and Qiu G, 2009. The remediation of heavy metals contaminated sediment. Journal of Hazardous Materials. 161: 633–640.
Feng W, Banner JL, Guilfoyle AL, Musgrove M and James EW, 2012. Oxygen isotopic fractionation between drip water and speleothem calcite: A 10-year monitoring study, central Texas, USA. Chemical Geology 304–305: 53-67.
Hobbelen P, Koolhaas J and Van Gestel C, 2006. Bioaccumulation of heavy metals in the earthworms Lumbricus rubellus and Aporrectodea caliginosa in relation to total and available metal concentrations in field soils. Journal of Environmental Pollution. 144: 639-646.
Lanno R, Wells J, Conder J, Bradham K and Basta N, 2004. The bioavailability of chemicals in soil for earthworms. Ecotoxicology and Environmental Safety. 57: 39-47.
Lasat MM, Baker AJM and Kochian LV, 1998. Altered Zn compartmentation in the root symplasm and stimulated Zn absorbtion into the leaf as mechanisms involved in Zn hyperaccumulation in thlaspi caerulescens. Plant Physiology 112:1715-1722
Li Z, Ma Z, van der Kuijp T J, Yuan Z and Huang L, 2014. A review of soil heavy metal pollution from mines in China: pollution and health risk assessment. Science of the Total Environment 468: 843-853.
Lingxiangyu L, Zhenlan X, Jianyang W and Guangming T, 2010. Bioaccumulation of heavy metals in the earthworm Eisenia fetida in relation to bioavailable metal concentrations in pig manure. Bioresource Technology 101: 3430–3436.
Lipoth SL and Schoenau JJ, 2007. Copper, zinc, and cadmium accumulation in two prairie soils and crops as influenced by repeated applications of manure. Plant Nutrition and Soil Science 170: 378–386.
Lund LJ, Page A L and Sposito G, 1980. Determination and prediction of chemical forms of trace matal in sewage sluges and sluge-amended soils. Final technical report, Grant no. R804516010, USEPA,Cincinnati, Ohio.
Ma Y, Dickinson NM and Wong MH, 2002. Toxicity of Pb/Zn mine tailings to the earthworm Pheretima and effects of burrowing on metal availability. Biology and Fertility of Soils 36: 79-86.
Martin A, 1991. Short and long term effects of the endogenic earthworms Millsonia anomala of tropical savannas, on soil organic matter. Biology and Fertility of Soils 11: 234-238.
Nahmani J, Hodson ME and Black S, 2007. A review of studies performed to assess metal uptake by earthworms. Juornal of Environmental Pollution. 145: 402-424.
Nannoni F, Protano G and Riccobono F, 2011. Fractionation and geochemical mobility of heavy elements in soils of a mining area in northern Kosovo. Geoderma 161:63-73.
Nannoni F, Protano G and Riccobono F, 2011. Uptake and bioaccumulation of heavy elements by two earthworm species from a smelter contaminated area in northern Kosovo. Soil Biology and Biochemistry. 43(12): 2359-2367.
Reinecke AJ, 1992. A review of ecotoxicological test methods using earthworms. Pp.7–19, In: Greig-Smith PW, Becker H, Edwards PJ and Heimbach F, (Eds.), Ecotoxicology of Earthworms. Intercept, Hants.
Roades JD, 1996. Salinity: electrical conductivity and and total dissolved solids. Pp.417-436, Method of Soil Analysis, Part 2, Chemical Methods, Madison, Wisconsin, USA.
Rowell DL, 1994. Soil ScienceMethods and Application. Part7, P.146, Mesurement of the Composition of Soil Solution.
Shahmansouri M, Pourmoghadas H, Parvaresh A and Alidadi H, 2005. Heavy metals bioaccumulation by Iranian and Australian earthworms (Eisenia fetida) in the sewage sludge vermicomposting. Iranian Journal of Environmental Health Science and Engineering, 2(1): 28-32 (in Persian with English abstract ).
Sizmur T and Hodson ME, 2009. Do earthworms impact metal mobility and availability in soil?–A review. Environmental Pollution 157(7):1981-89.
Slizovskiy IB and Kelsey JW. 2010. Soil sterilization affects aging-related sequestration and bioavailability of p, p′-DDE and anthracene to earthworms. Environmental Pollution 158(10):3285-89.
Sposito G, Lund LJ and Chang AC, 1982. Trace metal chemistry in arid zone field soils amended with sewage sludge: i. Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd and Pb in solid phases. Journal of Soil Science Society of America. 46: 260-264.
Sun H, Li J, Wang C, Wang L and Wang Y, 2011. Enhanced microbial removal of pyrene in soils in the presence of earthworms. Soil and Sediment Contamination 20(6):617-30.
Udovic M and Lestan D, 2010. Fractionation and bioavailability of Cu in soil remediated by EDTA leaching and processed by earthworms (Lumbricus terrestris L.). Environmental Science and Pollution Research. 17: 561-570.
Walker DJ, Clemente R and Bernal MP, 2004. Contrasting effects of manure and compost on soil pH, heavy metal availability and growth of Chenopodium album L. in a soil contaminated by pyritic mine waste. Chemosphere 57(3): 215-224.
Walkey A and Black IA, 1934. An Examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Journal of Soil Science 37:29–38.
Wang XS, 2009. Antimony in urban roadside surface soils: concentration, sourceand mode of occurrence. Journal of Open Environmental Pollution & Toxicology 1: 89–92.
Wen B, Hu XY, Liu Y, Wang WS, Feng MH and Shan XQ, 2004. The role of earthworms (Eisenia fetida) in influencing bioavailability of heavy metals in soils. Biology and Fertility of Soils 40: 181-187.
Wen B, Liu Y, Hu X and Shan X, 2006. Effect of earthworms (Eisenia fetida) on the fractionation and bioavailability of rare earth elements in nine Chinese soils. Chemosphere 63: 1179-1186.
Wiegleb G and Felinks B, 2001. Predictability of early stages of primary succession in post‐mining landscapes of Lower Lusatia, Germany. Applied Vegetation Science. 4: 5-18.
Zaltauskaite J and Sodiene I, 2010. Effects of total cadmium and lead concentrations in soil on the growth, reproduction and survival of earthworm Eisenia fetida. Ekologija 56(1-2):10-16. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 418 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 325 |
||