تشدید استخراج روی از خاک توسط تربچه با استفاده از EDTA و اسید سولفوریک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه زنجان

2 استاد گروه خاکشناسی دانشگاه زنجان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد

چکیده

سابقه و هدف: آلودگی خاک‌ها به فلزات سنگین، یک مشکل عمده زیست محیطی محسوب می‌شود و بر سلامت انسان، جانداران، تولیدات کشاورزی و زیست بوم اثرات منفی دارد. گیاه‌پالایی فناوری مبتنی بر استفاده از گیاهان، برای پالایش آلودگی از محیط زیست است که روشی مؤثر، ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست می‌باشد. گیاه پالایی شیمیایی روشی است که در آن از کلات کننده‌ها و اسیدهای مختلف جهت افزایش جذب فلزات توسط گیاه استفاده می‌شود. هدف این مطالعه بررسی امکان گیاه‌پالایی خاک آلوده به روی با استفاده ازگیاه تربچه (Raphanus sativus) رقم پاسارگاد درحضور سطوح مختلف اسیدسولفوریک و EDTA می‌باشد.
مواد و روش‌ها: بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 7 سطح عنصر روی (0، 200، 400، 600، 800، 1000 و 1200 میلی‌گرم ‌در کیلوگرم خاک)، 3 سطح اسید سولفوریک (0، 750 و 1500 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک ) و 3 سطح EDTA (0، 10 و 20 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) در 3 تکرار در گلخانه اجرا شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که کاربرد افزودنی‌های مختلف سبب افزایش غلظت و جذب روی در بخش هوایی و زیرزمینی تربچه شد ولی وزن خشک این قسمت‌ها را کاهش داد. مصرف 20 میلی‌گرم EDTAدر کیلوگرم خاک سبب ایجاد بیشترین غلظت روی در بخش هوایی و زیرزمینی تربچه شد. بطوریکه آن‌را خاک نسبت به تیمار شاهد بترتیب 304 و 182 میلی‌گرم در کیلوگرم افزایش داد. مقدار افزایش جذب روی توسط گیاه در اثر مصرف 20 میلی‌گرم EDTAدر کیلوگرم خاک 7/28 درصد بود. پس از این افزودنی به ترتیب سطوح مصرف10 میلی‌گرم EDTAدر کیلوگرم خاک، 1500 میلی‌گرم اسید سولفوریک در کیلوگرم خاک و 750 میلی گرم اسید سولفوریک در کیلوگرم خاک قرار ‌گرفتند. غلظت روی در اندام‌های هوایی بمراتب بیشتر از اندام‌ها‌ی زیرزمینی بود و بیشترین غلظت آن در این اندام‌ها بترتیب 810 و 425 میلی‌گرم در کیلوگرم بود. با افزایش سطوح روی خاک، غلظت روی در بخش هوایی و زیرزمینی تربچه افزایش ولی وزن خشک گیاه کاهش یافت. فلز روی بر جذب فسفر، آهن و پتاسیم توسط گیاه تربچه اثر آنتاگونیستی داشت.
نتیجه گیری: بطور کلی نتایج نشان داد که ضریب انتقال روی در گیاه تربچه بیشتر از یک می‌باشد و یک گیاه بیش انباشتگر این فلز بوده و توانایی جذب غلظت‌های بالای روی را دارا می‌باشد، لذا می‌توان از آن برای گیاه‌پالایی خاک‌های آلوده به روی استفاده نمود. مقادیر استفاده از اصلاح کننده‌ها اثر زیادی بر کارکرد آن‌ها دارد و مصرف زیاده از حد آن‌ها اثرات منفی بر گیاه‌پالایی دارد. لذا استفاده از اصلاح کننده‌ی EDTAدر مقدار 20 میلی گرم در کیلوگرم خاک برای گیاه‌پالایی شیمیایی روی توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Enhancing the extraction of Zn from a polluted soil by radish using EDTA and H2SO4

نویسندگان [English]

  • tahereh mansouri 1
  • mosayeb vafaei 3
1
2
3
چکیده [English]

Background and objectives: Soil pollution by heavy metals is environmental problem which can affect human and animal health, environmental and agricultural productions. Phyto-extraction is the technology of using plants for cleaning polluted soils which is an effective, Cheap and environmental friendly method. Phytoremediation is a method in which clating agents and mineral acids are used to enhance uptake of heavy metal by plants. The aim of this study were: (a) to determine the potential of radish for extracting Zn from polluted soils and (b) to assess the effects of different additive (EDTA and H2SO4) in enhancing plant uptake of heavy metal and (c) to assess the effects of different levels of soil Zn on radish growth and Zn concentrations of above and below ground parts of this plant. Materials and methods: A Factorial experiment were conducted in Soil Science Department, using a completely randomized design and three replications. The experimental factors were type and rate of soil additive (10 and 20 mg/kg of EDTA and 0, 750 and 1500 mg/kg H2SO4) and Zn levels of polluted soils (0, 200, 400, 600, 800, 1000 and 1200 mg/kg).
Results: The results showed that The Application of soil additives increasd the concentration and absoption of Zn in above and below ground part of radish and decreasd the dry weight of those. Application of 20 mg EDTA per kg of soil cause the highest concentration of Zn in the above and below ground part of radish, so that increased it respectively 304 and 182 mg.kg-1 compared to control. Rate of 20 mg EDTA/kg soil increasd absorption of Zn by plant 28.7 percent. After treatment with 20 mg EDTA /kg soil, treatment with 10 mg EDTA /kg soil, 1500 mg H2SO4 /kg soil and 750 mg H2SO4 /kg soil were better treatments respectively. Zinc concentrations of aerial parts were higher than those of below ground parts and the highest concentration of zinc in these parts were 810 and 425 mg/kg respectively. The dry weight of above and below ground part of radish decreasd but its concentration for Zn increasd as the Zn levels of polluted soils increasd. An antagonistic effect between p, K, Fe and Zn uptake was also observed.
Conclusion: In general the result showed that the radish plant was a Zn hyperaccumulator plant with translocation factor of greater than 1 and it can be used for phytoremediation of Zn polluted soil. The application rate of soil amendments had significant effects on their performance and unappropriate application rate of them had negative effects on phytoremediation. Based on the results obtained in this experiment application of 20 mg EDTA/kg soil is recommend for Zn phytoremediation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phytoremediation
  • radish
  • Zn
  • H2SO4
  • EDTA

مراجع

1.Blaylock, M.J., and Huang, J.W. 2000. Phytoextraction of metals, P 53-70. In: I. Raskinand and B.D. Ensley (Eds.), Phytoremediation of Toxic Metals: Using Plants to Clean up the Environment. John Wiley & Sons Inc, New York, NY.
2.Blaylock, M.J., Salt, D.E., Dushenkov, S., Zakharova, O., Gussman, C., Kapulnik, Y., Ensley, B.D., and Raskin, I. 1997. Enhanced accumulation of Pb in Indian mustard by soil-applied chelating agents. Environ. Sci. Technol. 31: 860-865.
3.Bouyoucos, C.J. 1962. Hydrometer method improved for making particle-size analysis of soil. Agron. J. 54: 464-465.
4.Cole, M.M. 1973. Geobotanical and biogeochemical investigation in the sclerophllosis woodland and shrub associations of the eastern gold fields areas of wastern Australia, with particular refrence to the role of Hybanthus floribondos as a nickel indicator and accumulator plant. J. Appl. Ecol. 10: 269-320.
5.Chunling, L., and Zhenguo, Sh. 2006. Enhanced phytoxtraction of Pb and other form artificially contaminated soils through the combined application of EDTA and EDDS. Chemosphere. 63: 1773-1784.
6.Ebbs, S.D., and Kochian, L.D. 1998. Phytoextraction of Zinc by Oat (Avena sativa),
Barley (Hordeum vulgare), and Indian Mustard (Brassica juncea). Environ. Sci. Technol. 32: 802-806.
7.Ebbs, S.D., Lasat, M.M., Brady, D.J., Cornish, J., Gordon, R., and Kochian, L.V. 1997. Phytoextraction of cadmium and zinc from a contaminated soil. J. Environ. Qual. 26: 1426-1430.
8.Fatahi, E., Fotovat, A., Astaraei, A.R., and Haghnia, G.H. 2010. The effects of H2SO4 and EDTA on phytoremediation of Pb in soil with three plant Sonflower, Zea mays and Cotton. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science. 51: 57-68. (In Persian)
9.Feisi asl, V., and Valizadeh, G.R. 2004. Effects of phosphorus and zinc fertilizer applications on nutrient concentrations in plant and grain yield in cv. Sardari «Triticum aestivum» under dryland conditions. Iran. J. Crop Sci. 6: 223-239. (In Persian)
10.Garbisu, C., and Alkorta, I. 2003. Basic concepts on heavy metal soil bioremediation. Eur. J. Min. Proc. Environ. Prot. 3: 1. 58-66.
11.Harter, R.D. 1983. Effect of soil pH on adsorption of lead. Cu, Zn and Ni. Soil Sci. Soc. Am. J. 47: 47-51.
12.Helmke, P.H., and Spark, D.L. 1996. Potassium, P 551-574. In: D.L. Sparks and A.L. Page (Eds.), Methods of Soil Analysis. SSSA, Inc. ASA, Inc. Madison, WI.
13.Hernandez, J.A., Garbisu, C., Barrutia, O., and Becerril, M.J. 2007. EDTA-induced heavy metal accumulation and phytotoxicity in cardoon plants. Enviromental and Experimental Botany. 60: 26-32.
14.Jankite, A., and Vasarevicius, S. 2007. Use of poacea f. species to decontaminate soil from heavy metals. Ekologija. 53: 4. 84-89.
15.Lindsay, W.L., and Norvell, W.A. 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Sci. Soc. Am. J. 42: 421-428.
16.Loeppert, R.H., and Suarez, D.L. 1996. Carbonate and Gypsum, P 437-474. In: D.L. Sparks et al. (Eds.), Methods of Soil Analysis. SSSA, Inc. ASA, Inc. Madison, WI.
17.Malakooti, M.J., and Nafisi, M. 1994. Fertilizer application in irrigated and non irrigated land. Tehran University Press, 342p. (In Persian)
18.Marchiol, L., Fellet, G., Perosa, D., and Zerbi, G. 2007. Removal of trace metals by Sorghum bicolor and Helianthus annuus in a site polluted by industrial wastes: a field experience. Plant. Physiol. Biochem. 45: 5. 379-387.
19.Meers, E., Lesage, E., Lamsal, S., Hopgood, M.P., Vervaeke, F., Tack, M.G., and Verloo, M.G. 2005. Enhanced phytoextraction. Int. J. Phytoremediation. 7: 2. 129-142.
20.Neue, H.U., Quijano, L., Senadhira, D., and Setter, T. 1998. Strategies for dealing with micronutrient disorders and salinity in lowland rice system. J. Field Crops Res.
56: 139-155.
21.Norvell, W.A. 1991. Reactions of metal chelates in soil, P 187-227. In: J.J. Mortvedt, F.R. Cox, L.M. Shumanand and R.M. Welch (Eds.), Micronutrients in Agriculture. SSSA Book Series. No4. Soil Sci. Am. Madison. WI.
22.Olsen, S.R., and Sommers, L.E. 1982. Phosphorus, P 539-579. In: A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeney (Eds.), Methods of soil analysis. Part 2. Chemical microbiological properties. American Society of Agronomy. Inc. Soil Science of America. Inc. Madison. Wisconsin. USA.
23.Shen, Z.G., Zhao, F.J., and McGrath, S.P. 1997. Uptake and transport of zinc in the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens and the non hyperaccumulator Thlaspi ochroleucum. Plant Cell Environ. 20: 898-906.
24.Shen, Z.G., Li, X.D., Wang, C.C., Chen, H.M., and Chua, H. 2002. Lead phytoextraction from contaminated soil with high-biomass pant species. J. Enriron. Qual. 31: 1893-1900.
25.Singh, J.P., Llaramanos, R.E., and Stewart, G.W.B. 1988. The mechanism of phosphorus induced zinc deficiency in bean (Phaseolus Vulgarisl). Can. J. Soil. Sci. 68: 345-358.
26.Sumner, M.E., and Miller, W.P. 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficients, P 1201-1230. In: D.L. Sparks et al. (Eds.), Methods of Soil Analysis. SSSA. Inc, ASA, Inc. Madison, WI.
27.Tandy, S., Schulin, R., and Nowack, B. 2005. Uptake of metals during chelant-assisted phytoxtraction related to the solubilized metal concentration. Environ. Sci. Technol. 38: 937-944.
28.Topp, G.C., Galynou, B.C., Ball, B.C., and Carter, M.R. 1993. Soil water adsorption curve,
P 569-579. In: M.R. Carter (Eds.), Soil sampling and methods of analysis. Lewis Publishers, Boca Raton, FL.
29.Walkley, A., and Black, I.A. 1934. Examination of the degtjareff method determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science. 34: 29-38.
30.Westerma, R.E.L. 1990. Soil testing and plant analysis. SSSA. Madison Wisconsin, USA.
31.Wood, P.A. 1997. Remediation methods for contaminated sites, P 47-72. In: R.E. Hester and R.M. Harrisom (Eds.), Issues in environment science and technology. Contaminated land its remediation. The Royal Society of chemistry, Letchworth, U.K.
 32.Yan-de, J., Zhen-li, H., and Xiao, Y. 2007. Role of soil rhizobacteria in phytoremediation of heavy metal contaminated soils. J. Zhejiang Univ. Sci. 8: 3. 197-207.
33.Zavid, R.L. 2007. Handbook of chemistry and physics and the American chemical. 88th edition. CRC Press. National Institute of Standards and Technology (retired), USA. 556p.
34.Zhang, M., Alva, A.K., Li, Y.C., and Calvert, D.V. 1997. Chemical association of Cu, Zn, Mn and Pb in selected sandy citrus soils. Soil Sci. 162: 181-188.
مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک
دوره 23، شماره 1
فروردین 1395
صفحه 1-22

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار