غلظت منگنز و نيکل در خاک و گونه هاي گياهي در منطقه استقرار کارخانه ذوب آهن اصفهان
مهران هودجي (استاديار گروه خاکشناسي دانشگاه آزاد اسلامي واحد خوراسگان، اصفهان) و آزاده صدر ارحامي (عضو هيات علمي دانشگاه پيام نور پيربکران)
تاريخ دريافت: 86/4/3
تاريخ پذيرش: 86/10/15
کلمات کليدي : منگنز، نيکل، غلظت قابل استخراج با DTPA ، کارخانه ذوب آهن اصفهان
منگنز يکي از عناصر ضروري گياهان است. حد کفايت اين عنصر در بافت هاي گياهي 500-10 و در برگ هاي بالغ 50-10 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است. علائم مسموميت اين عنصر عموماً در خاک هايي با pH کمتر از 5/5 مشاهده مي گردد. قابليت استفاده منگنز با کاهش دماي خاک و افزايش مواد آلي خاک کم مي شود. غلظت طبيعي منگنز در گياه 100-15 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي گزارش شده است. غلات، خانواده لگوم، سيب زميني و کلم از جمله گياهان حساس نسبت به مسموميت منگنز مي باشند. در طول چند دهه نيکل به عنوان عنصر سمي به حساب مي آمد. اخيراً به عنوان يک عنصر احتمالاً ضروري براي گياه مورد توجه قرار گرفته است. به هر حال غلظت هاي زياد نيکل مي تواند سمي و مشکل ساز باشد. حدود طبيعي غلظت نيکل در برگ هاي گياهان 1- 0/1 و حداکثر غلظت اين عنصر در برگ گياهان 3 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است و غلظت بيش از 50 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي اين عنصر براي گياهان سمي است. تجمع نسبي نيکل بيشتر در برگ گياهان است. اين عنصر به سادگي و به سرعت از طريق ريشه گياه از خاک جذب شده و شديداً در گياه پويا است. اين عنصر ضمن جذب ريشه اي سريع از رسوبات ذرات موجود در هوا بر روي برگ ها نيز جذب مي گردد. از جمله گياهان حساس به مسموميت نيکل غلات را مي توان نام برد. جذب فلزات سنگين از اراضي آلوده به وسيله گياهان و به خصوص محصولات کشاورزي يکي از مهم ترين راه هاي ورود اين عناصر به زنجيره غذايي است. بنابراين غلظت سنگين در خاک هاي کشاورزي بايد در سطوحي نگهداري شوند که حداقل زيان را به گياهان وارد نموده و کمترين خطر مصرف را از طريق ورود به زنجيره غذايي به همراه داشته باشند.
در اين تحقيق به بررسي غلظت منگنز و نيکل در خاک و گونه هاي گياهي در منطقه تأثيرپذير از فرآيندهاي توليد کارخانه ذوب آهن اصفهان پرداخته شده است.
نمونه هاي خاک هوا خشک و به کمک چکش پلاستيکي کوبيده و از الک 2 ميلي متري عبور داده شد. خاک جمع آوري شده در زير الک براي انجام تجزيه هاي شيميايي استفاده شد. براي اندازه گيري غلظت منگنز و نيکل قابل جذب خاک از عصاره گير DTPA به همراه کلريد کلسيم و تري اتانول آمين که pH آن روي 7/3 تنظيم شده بود استفاده گرديد. براي اندازه گيري غلظت منگنز و نيکل در اندام هاي هوايي گياهان، نمونه ها در آون تهويه دار و به مدت 48 ساعت در درجه حرارت 75 درجه سانتي گراد خشک گرديد. نمونه هاي خشک شده به وسيله آسياب برقي پودر و براي عصاره گيري از روش هضم با اسيد نيتريک 4 مولار در حرارت 95 درجه سانتي گراد استفاده شد.
سپس غلظت منگنز و نيکل در عصاره هاي خاک و گياه به وسيله دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمي Perkin-Elmer 3030 اندازه گيري شد. براي رسم منحني هاي هم غلظ از نرم افزار Surfer ويرايش 8 استفاده شد.
با بررسي نتايج مربوط به پراکنش غلظت منگنز در لايه هاي مختلف خاک مشخص مي گردد که محل تجمع منگنز در اين منطقه در لايه هاي سطحي خاک و در ناحيه جنوب غربي مي باشد. غلظت منگنز قابل استخراج با DTPA به طرف لايه هاي پائين خاک کاهش يافته است که علت آن احتمالا وجود آهک فراوان (43%) و pH قليايي خاک منطقه (حدود 7/8) مي باشد. حد بالاي غلظت طبيعي منگنز در خاک هاي غير آلوده شني 500 و براي خاک هاي رسي 2000 ميلي گرم در کيلوگرم خاک گزارش شده است. ميانگين غلظت منگنز در خاک ها 545 ميلي گرم در کيلوگرم خاک است. حلاليت منگنز وابسته به pH و شرايط اکسيداسيون و احياء است. با کاهش pH خاک قابليت استفاده اين عنصر افزايش مي يابد. مقايسه غلظت منگنز در اعماق مختلف خاک منطقه با حدود طبيعي غلظت منگنز در خاک نشان مي دهد که غلظت منگنز در خاک منطقه حتي در نقاط تجمع و در لايه سطحي از حد طبيعي تعيين شده براي اين عنصر در خاک هاي کشاورزي پائين تر است.
حداکثر غلظت منگنز در گياهان مو، سنجد و برنج برابر 272/2، 257 و 240 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي و به ترتيب مربوط به نقاط 22، 26 و 18 نمونه برداري است. حدود طبيعي غلظت منگنز در برگ هاي گياهان 150-15 و حداکثر غلظت منگنز در برگ گياهان 300 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است. نتايج مربوط به غلظت منگنز در اندام هوايي گياهان و مقايسه آنها با غلظت طبيعي اين عنصر در برگ گياهان نشان دهنده عدم وجود آلودگي منگنز در اندام هوايي گياهان در منطقه است.
حداکثر غلظت قابل قبول نيکل در خاک هاي کوددهي نشده حدود 25 ميلي گرم در کيلوگرم خاک و حداکثر غلظت مورد قبول پيشنهادي نيکل براي خاک هاي مورد کشت برابر 100 ميلي گرم در کيلوگرم خاک گزارش شده است. مقايسه غلظت نيکل در اعماق مختلف خاک منطقه با حدود طبيعي غلظت نيکل در خاک نشان مي دهد که غلظت نيکل در خاک منطقه حتي در نقاط تجمع و در لايه سطحي از حد طبيعي تعيين شده براي اين عنصر در خاک هاي کشاورزي پائين تر است.
حداکثر غلظت نيکل در گياه فرفيون و مو برابر 34/7 ، 22/7 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي و در نقاط 14 و 3 نمونه برداري بوده است. غلظت طبيعي نيکل در گياهان 1 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است و غلظت بيش از 50 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي اين عنصر براي گياهان سمي است. با توجه به نتايج مربوط به غظت نيکل در اندام هوايي گياهان در منطقه مشاهده مي گردد که غلظت نيکل در گياهان منطقه از غلظت مسموم کننده اين عنصر در گياهان کمتر است.
/س
تاريخ دريافت: 86/4/3
تاريخ پذيرش: 86/10/15
چکيده
کلمات کليدي : منگنز، نيکل، غلظت قابل استخراج با DTPA ، کارخانه ذوب آهن اصفهان
مقدمه
منگنز يکي از عناصر ضروري گياهان است. حد کفايت اين عنصر در بافت هاي گياهي 500-10 و در برگ هاي بالغ 50-10 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است. علائم مسموميت اين عنصر عموماً در خاک هايي با pH کمتر از 5/5 مشاهده مي گردد. قابليت استفاده منگنز با کاهش دماي خاک و افزايش مواد آلي خاک کم مي شود. غلظت طبيعي منگنز در گياه 100-15 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي گزارش شده است. غلات، خانواده لگوم، سيب زميني و کلم از جمله گياهان حساس نسبت به مسموميت منگنز مي باشند. در طول چند دهه نيکل به عنوان عنصر سمي به حساب مي آمد. اخيراً به عنوان يک عنصر احتمالاً ضروري براي گياه مورد توجه قرار گرفته است. به هر حال غلظت هاي زياد نيکل مي تواند سمي و مشکل ساز باشد. حدود طبيعي غلظت نيکل در برگ هاي گياهان 1- 0/1 و حداکثر غلظت اين عنصر در برگ گياهان 3 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است و غلظت بيش از 50 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي اين عنصر براي گياهان سمي است. تجمع نسبي نيکل بيشتر در برگ گياهان است. اين عنصر به سادگي و به سرعت از طريق ريشه گياه از خاک جذب شده و شديداً در گياه پويا است. اين عنصر ضمن جذب ريشه اي سريع از رسوبات ذرات موجود در هوا بر روي برگ ها نيز جذب مي گردد. از جمله گياهان حساس به مسموميت نيکل غلات را مي توان نام برد. جذب فلزات سنگين از اراضي آلوده به وسيله گياهان و به خصوص محصولات کشاورزي يکي از مهم ترين راه هاي ورود اين عناصر به زنجيره غذايي است. بنابراين غلظت سنگين در خاک هاي کشاورزي بايد در سطوحي نگهداري شوند که حداقل زيان را به گياهان وارد نموده و کمترين خطر مصرف را از طريق ورود به زنجيره غذايي به همراه داشته باشند.
در اين تحقيق به بررسي غلظت منگنز و نيکل در خاک و گونه هاي گياهي در منطقه تأثيرپذير از فرآيندهاي توليد کارخانه ذوب آهن اصفهان پرداخته شده است.
مواد و روش ها
نمونه هاي خاک هوا خشک و به کمک چکش پلاستيکي کوبيده و از الک 2 ميلي متري عبور داده شد. خاک جمع آوري شده در زير الک براي انجام تجزيه هاي شيميايي استفاده شد. براي اندازه گيري غلظت منگنز و نيکل قابل جذب خاک از عصاره گير DTPA به همراه کلريد کلسيم و تري اتانول آمين که pH آن روي 7/3 تنظيم شده بود استفاده گرديد. براي اندازه گيري غلظت منگنز و نيکل در اندام هاي هوايي گياهان، نمونه ها در آون تهويه دار و به مدت 48 ساعت در درجه حرارت 75 درجه سانتي گراد خشک گرديد. نمونه هاي خشک شده به وسيله آسياب برقي پودر و براي عصاره گيري از روش هضم با اسيد نيتريک 4 مولار در حرارت 95 درجه سانتي گراد استفاده شد.
سپس غلظت منگنز و نيکل در عصاره هاي خاک و گياه به وسيله دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمي Perkin-Elmer 3030 اندازه گيري شد. براي رسم منحني هاي هم غلظ از نرم افزار Surfer ويرايش 8 استفاده شد.
نتايج و بحث
غلظت منگنز در خاک و گياه
با بررسي نتايج مربوط به پراکنش غلظت منگنز در لايه هاي مختلف خاک مشخص مي گردد که محل تجمع منگنز در اين منطقه در لايه هاي سطحي خاک و در ناحيه جنوب غربي مي باشد. غلظت منگنز قابل استخراج با DTPA به طرف لايه هاي پائين خاک کاهش يافته است که علت آن احتمالا وجود آهک فراوان (43%) و pH قليايي خاک منطقه (حدود 7/8) مي باشد. حد بالاي غلظت طبيعي منگنز در خاک هاي غير آلوده شني 500 و براي خاک هاي رسي 2000 ميلي گرم در کيلوگرم خاک گزارش شده است. ميانگين غلظت منگنز در خاک ها 545 ميلي گرم در کيلوگرم خاک است. حلاليت منگنز وابسته به pH و شرايط اکسيداسيون و احياء است. با کاهش pH خاک قابليت استفاده اين عنصر افزايش مي يابد. مقايسه غلظت منگنز در اعماق مختلف خاک منطقه با حدود طبيعي غلظت منگنز در خاک نشان مي دهد که غلظت منگنز در خاک منطقه حتي در نقاط تجمع و در لايه سطحي از حد طبيعي تعيين شده براي اين عنصر در خاک هاي کشاورزي پائين تر است.
حداکثر غلظت منگنز در گياهان مو، سنجد و برنج برابر 272/2، 257 و 240 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي و به ترتيب مربوط به نقاط 22، 26 و 18 نمونه برداري است. حدود طبيعي غلظت منگنز در برگ هاي گياهان 150-15 و حداکثر غلظت منگنز در برگ گياهان 300 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است. نتايج مربوط به غلظت منگنز در اندام هوايي گياهان و مقايسه آنها با غلظت طبيعي اين عنصر در برگ گياهان نشان دهنده عدم وجود آلودگي منگنز در اندام هوايي گياهان در منطقه است.
غلظت نيکل در خاک و گياه
حداکثر غلظت قابل قبول نيکل در خاک هاي کوددهي نشده حدود 25 ميلي گرم در کيلوگرم خاک و حداکثر غلظت مورد قبول پيشنهادي نيکل براي خاک هاي مورد کشت برابر 100 ميلي گرم در کيلوگرم خاک گزارش شده است. مقايسه غلظت نيکل در اعماق مختلف خاک منطقه با حدود طبيعي غلظت نيکل در خاک نشان مي دهد که غلظت نيکل در خاک منطقه حتي در نقاط تجمع و در لايه سطحي از حد طبيعي تعيين شده براي اين عنصر در خاک هاي کشاورزي پائين تر است.
حداکثر غلظت نيکل در گياه فرفيون و مو برابر 34/7 ، 22/7 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي و در نقاط 14 و 3 نمونه برداري بوده است. غلظت طبيعي نيکل در گياهان 1 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي است و غلظت بيش از 50 ميلي گرم در کيلوگرم ماده خشک گياهي اين عنصر براي گياهان سمي است. با توجه به نتايج مربوط به غظت نيکل در اندام هوايي گياهان در منطقه مشاهده مي گردد که غلظت نيکل در گياهان منطقه از غلظت مسموم کننده اين عنصر در گياهان کمتر است.
نتيجه گيري
سپاسگزاري
منابع
1. باي بوردي م. 1377. فيزيک خاک. انتشارات دانشگاه تهران. 523 صفحه.
2. تومانيان ن. و ح. قيومي محمدي . 1372. مشخصات کلي از خاکهاي دهستان اوشيان (شهرستان زرين شهر). نشريه ترويجي- آموزشي مطالعات خاک ها، موسسه تحقيقات خاک و آب، بخش تحقيقات خاک و آب اصفهان. 85 صفحه.
3. حاجوي ع. و ا. صادقي . 1353. گزارش مطالعات تفصيلي خاکشناسي و طبقه بندي اراضي منطقه اوشيان استان اصفهان نشريه شماره 396 وزارت کشاورزي، موسسه خاکشناسي و حاصلخيزي خاک، 71 صفحه.
4- عباسپور م. 1377. مهندسي محيط زيست. جلد اول، انتشارات دانشگاه آزاد اسلامي ، 550 صفحه.
5. عرفان منش م. و م. افيوني . 1379. آلودگي محيط زيست: آب، خاک و هوا، انتشارات ارکان اصفهان، 318 صفحه.
/س