مطالعه‌ی واکنش رشد، استقرار، ویژگی¬های فیزیولوژیکی و جذب عناصر توسط گیاهچه‌ی کلزا به سطوح مختلف بیوچار تحت آلودگی کادمیوم و روی

آلودگی خاک، آب و گیاه با فلزات سنگین از نظر اقتصادی و اکولوژیکی و سلامت دارای اهمیت است. آلودگی عناصر شیمیایی یکی از عوامل اصلی تخریب محیط زیست می­شود. بنابراین عناصر سنگین از جمله مهمترین آلاینده­های محیط زیست به شمار می­آیند که در چند دهه اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته­اند (الووای[1]، 1990). فلزات سنگین گروه اصلی آلاینده­های غیرآلی هستند که به دلیل استفاده از لجن یا فاضلاب شهری، آفت­کش­ها، کود شیمیایی، سطح گسترده­ای از اراضی را آلوده کرده­اند. گرچه برخی از فلزات سنگین برای رشد گیاه لازم هستند ولی غلظت بیش از حد آن­ها می­تواند برای گیاه و جانور مشکل­زا باشد. فلزات سنگین که سرب، آلومینیوم، جیوه، مس، کادمیوم، نیکل و آرسنیک را شامل می­گردد. ابتدا توسط فیتوپلانکتونها، باکتری­ها، قارچ­ها و ارگانیسم­های کوچک دیگر جذب شده و سپس به ترتیب توسط موجودات بزرگتر خورده و از طریق مصرف محصولات کشت شده در خاک­های آلوده، به زنجیره غذایی مصرف کنندگان وارد شده و سلامت انسان  را به خطر می­اندازد (یانگ[2] و همکاران، 2004؛ سادات تقوی و همکاران، 2014). برخی فلزات به مقدار ناچیز برای عملکرد طبیعی بدن ضروری می­باشند اما ورود بیش از اندازه آن­ها به بدن مسمومیت ایجاد می­کند. به دلیل آنکه در بدن متابولیزه نمی­گردند و پس از ورود به بدن دیگر دفع نشده و در بافت­های بدن انباشته می­گردند. 

در این خصوص فلز سنگین کادمیوم بدلیل سمیتی که برای سلامت انسان دارد، از اهمیت بالایی از دیدگاه زیت محیطی و سلامت زنجیره غذایی برخوردار است. همچنین فلزسنگین روی در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی نقش مهمی را ایفا می­کند و یک عنصر کم مصرف ضروری برای رشد گیاهان و سلامت انسان می­باشد. از طرف دیگر، غلظت بیش از حد روی در دسترس در خاک، می­تواند از جذب سایر عناصر از جمله آهن، مس و منگنز توسط گیاه جلوگیری نموده و باعث کاهش رشد گیاه بر اثر کمبود عناصر فوق­الذکر و یا مسمومیت گیاه با روی گردد (زاوید[3] و همکاران، 2007). فعل و انفعلات روی با اجزای خاک و مواد افزوده به خاک، میزان زیست فراهمی و قابلیت جذب آن توسط گیاهان را تحت تاثیر قرار می­دهد.

روش­های متعدد فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای مقابله با آلودگی آلی و معدنی وجود دارد، این روش­ها نه تنها هزینه­بر بوده و برای پالایش مناطق کوچک کاربرد دارند (نولاس[4] و همکاران، 2018؛ سپارکس[5] و همکاران، 1996). بلکه خطر از بین رفتن ساختمان خاک و اختلال در فعالیت­های بیولوژیکی خاک و آلودگی بخش دیگری از محیط زیست را در پی دارند (ای اس تی ام، 2007). ارائه روشی مطمئن که ضمن کاهش آلودگی آلودگی، کم­هزینه و نسبتا سریع باشد و آثار جنبی نامطلوب برای سلامت محیط زیست نداشته باشد، ضروری است (فنگ[6] و همکاران، 2018). در این میان استفاده از مواد بهساز از جمله بیوچار احتمالا می­تواند با تثبیت شیمیایی فلزات سنگین به کاهش قابلیت دسترسی فلزات سنگین کمک کند. بیوچار موادی با تخلخل بسیار بالا و گروه­های عاملی مختلف هستند که از زیست توده­های گیاهی و ضایعات کشاورزی در دماهای نختلف و در حضور کم یا عدم حضور اکسیژن تولید می­شوند (کیو[7] و همکاران، 2016).

مکانیسمی که برای تثبیت و کاهش فلزات سنگین توسط بیوچار است شامل تشکیل رسوبات فسفات، کربنات یا اکسید فلزات و همچنین اثرات متقابل الکترواستاتیک بین کاتیون­های فلز و گروه­های عاملی فعال به­وسیله pH خاک است (اچیمیا[8] و همکاران، 2010). افزایش pH، موجب کاهش تحرک و پویایی فلزات سنگین می­شود و بنابراین ظرفیت جذب خاک را برای جذب یون­های فلزات سنگین افزایش می­دهد. بالا رفتن pH بار منفی خاک را افزایش می­دهد و جایگاه­های جذب فلز فعال می­گردد که در این­صورت مقدار فلز را در خاک کاهش می­دهد همچنین بیوچار دارای لیگاندهای آلی می­باشد که این ترکیبات می­توانند با فلزات سنگین ایجاد کمپلکس کنند و از این راه تحرک فلزات را در خاک کاهش دهد و غلظت فلزات سنگین در خاک کاهش یابد (حجازی­زاده و همکاران، 2016). لذا پژوهش پیشرو با هدف بررسی اثر بیوچار در جهت کنترل آلودگی ناشی از فلزات سنگین روی و کادمیوم بر گیاچه کلزا در شرایط گلدانی طراحی گردیده است.