بررسی اثر EDTA در آب آبیاری بر میزان جذب کادمیوم از خاک توسط ریشه و تجمع آن در اندام مختلف گونه‌های جالیزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار/ موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی کرج

2 استادیار /دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران

چکیده

آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین به عنوان یک مشکل جهانی در حال گسترش مطرح می باشد. میزان قابلیت دسترسی گیاهان به این فلزات و قابلیت تجمع آنها در بخشهای مختلف آنها (ریشه، ساقه و برگ) از دو جنبه سلامتی انسان و همچنین پالایش خاک‌های آلوده حائز اهمیت بوده و تعیین شرایط و فاکتورهای موثر بر قابلیت دسترسی و جذب فلزات سنگین توسط گیاهان ضروری می باشد. یکی از روشهای متداول برای برآورد و تعیین قابلیت دسترسی فلزات سنگین در گیاهان استفاده از اسیدهای معدنی و آلی (اسید کلریدریک، اسید نیتریک، اسیدهای سیتریک، تارتاریک و مالیک) و نیز ترکیبات کلیت کننده‌ای نظیر EDTA1 (اتیلن دی آمین تترا استیک اسید) می باشد.
این تحقیق با هدف بررسی تاثیر افزودن EDTA به آب آبیاری بر میزان جذب فلز کادمیوم (به عنوان شاخص فلزات سنگین) از محیط ریشه و تجمع آن در اندامهای مختلف پنج گونه صیفی رایج در ایران( کدو خورشتی، گوجه فرنگی، خربزه، هندوانه وخیار)، انجام شده است. خاک مورد استفاده بعد از دوبار الک کردن با مش2 میلیمتر و افزودن نیترات کادمیوم ((Cd(NO3)2 برای آزمایش آماده شده است. تحقیق بصورت گلخانه‌ای و طرح فاکتوریل در قالب بلوک های کاملاً تصادفی در پنج تیمار و سه تکرار به اجراء در آمده است. تیمارها شامل چهار غلظت کادمیوم خاک (تیمار شاهد، 50 میلی‌گرم کادمیوم بر کیلو‌گرم خاک، 100 میلی‌گرم کادمیوم بر کیلو‌گرم خاک، 50 میلی‌گرم کادمیوم بر کیلو‌گرم خاک و 5/0 مولار EDTA در آب آبیاری،100 میلی‌گرم کادمیوم بر کیلو‌گرم خاک و 5/0 مولار EDTA در آب آبیاری) می‌باشد.
نتایج نشان می‌دهد که میزان تجمع کادمیوم در گونه‌های مورد بررسی، نسبت مستقیم با غلظت کادمیوم محیط ریشه داشته و افزایش 5/0 مولار EDTA به آب آبیاری باعث افزایش در میزان تجمع کادمیوم در گونه‌های مورد مطالعه می‌گردد. این افزایش حداقل معادل 47 درصد در ریشه، 31 درصد در ساقه، 27 درصد در برگ، 122 درصد در میوه، 31 درصد در پوست میوه و 53 درصد در تخمه می‌باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که به جز تیمار شاهد در سایر تیمارها میزان تجمع کادمیوم در بخش‌های مختلف گونه‌های مورد مطالعه بیش از حد مجاز برای مصارف انسانی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of EDTA Effects on Cd Absorption By Roots And Its Accumulation In Different Parts for Summer Crops In Iran

نویسندگان [English]

  • B Yargholi 1
  • A. A Azimi 2
  • A Baghvand 2
1 Assistant Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Karaj, Iran
2 Assistant Professor, Department of Environmental Engineering, University of Tehran
چکیده [English]

Environmental pollution caused by heavy metals is a global concern. The main source of heavy metals in soil is the urban and industrial wastewater, synthetic phosphate fertilizers, sewage sludge, and metal extraction mines. The level of heavy metals absorption in plants not only depends on the concentration of the metals and the physical and chemical composition of the soil, but also varies in different parts of each plant. The main objective of this study was analyzing the impact of various levels of Cadmium concentration in soil and EDTA in irrigation water on its absorption and accumulation in various parts of five cucurbit types. The experiments were carried out under laboratory conditions, using the factorial in randomized blocks design by five treatments and three repetitions. The treatments included the Cd concentration in 4 levels (i.e. soil without adding Cd as control treatment, soil with 50 mg kg-1 Cd, soil with 50 mg kg-1 Cd and irrigation water with 0.5 molar EDTA, and soil with 100 mgkg-1 Cd and irrigation water with 0.5 molar EDTA). The results showed that the level of Cadmium accumulation in the plant species is in direct proportion to the level of Cadmium concentration in soil. Adding EDTA to the irrigation water (third and fourth treatments) effectively increased the amount of Cadmium absorption and accumulation in plants. All plant specimens showed significant increases in the rate of absorption and amount of Cadmium accumulation compared to the second treatment. The  increase was recorded as 53% in root, 122% in leaf, 31% in stem, and 27% in root. The results also showed that in all treatments except the control treatment Cadmium accumulation is in excess of permissible limits for human consumptions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cadmium
  • Plant absorption
  • Polluted soil
  • Wastewater
  • EDTA
  • Summer crops

ترابیان، ع. و مهجوری، م. (1381)، "بررسی اثر آبیاری با فاضلاب روی جذب فلزات سنگین به وسیله سبزیهای برگی جنوب تهران"، مجله علوم خاک و آب، جلد 16، شماره 2، صص56-43.

شریعت، م. و فرشی، ص. (1381)، "مقدار عناصر سنگین محصولات در جنوب تهران"، مجموعه مقالات آب و خاک. جلد 5 (4-3). 

فرشی، ع. و همکاران (1376)، "برآورد آب مورد نیاز گیاهان عمده زراعی و باغی کشور، جلد اول: گیاهان زراعی"، موسسه تحقیقات خاک و آب، سال 1376.

یارقلی، ب. (1386)، "بررسی تغییرات کمی-کیفی فاضلاب فیروزآباد جهت استفاده در کشاورزی"، گزارش نهائی، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سال1386.

Alloway, B. J. (1990), Heavy Metal in Soils, John Wiley and Sons Inc, Nework.

 

Carr, R. (2005),"WHO guidelines for safe wastewater use: More than just numbers", J. Irrig, Drain, Vol. 54, pp. 103-111.

Channey, R., et al. (2001), "Phytoremediation of soil metals", J. Current Opinion in Biotech, Vol. 36,  pp.15-21.

Carlos, A., et al. (2005),"Chemical fractionation of heavy metals in soils irrigated with wastewater in central Mexico", J. Agri, Ecosyse &  Environ, No. 108, pp. 57-71.  

Cope, W.G., et al. (1994), "Hepatic Cadmium, metal-binding proteins and Bioaccumulation in bluegills exposed to aqueous Cadmium" , J. Env Toxicole & Chem, Vo. 4, No. 13, pp. 553-562.

Ernest, W. H. O. (1996), "Bioavailability of heavy metals and decontamination of soil by plants", Applied Geochem, Vol. 11, No. 1, pp. 163-167.

Fazeli, M. S. (1998), "Enrichment of heavy metal in paddy crops irrigated by paper mill effluents near Nanjangud" , India  Environmental  J. Geol, Vol. 4, No. 34, pp. 42-54.

Giordano, P. M. and  Mays, D.  A. (1977), " Yield and heavy metal content of several vegetable species grown in soil amended with sewage sludge", In Biological Implications of Heavy Metals in the Environment, ERDA Rep. Conf. 750929, Oak, Ridge, Tennesse.

Kabatta, A., and Pendias, H. (2001), Trace Elements in Soils and Plants, 3rd ed, CRC Press, Boca Raton FL, pp. 413.

Lasat, M. M. (2003), "The use of plants for the removal of toxic metals from contaminated soil", J. Envron. Pollut, Vol. 113, pp.12-27.

Li, Z., and Shuman, L. M. (1999), "Extractability of zinc, Cadmium and nickel in soils amended with EDTA", J. Soil  Sci, Vol. 161, pp. 226-241.

Lee, J., et al. (1998), "The relation between nickel and citric acid in some nickel accumulation plants", Phytochemistry  J, Vol. 17, pp. 10-18.

Markert, B.,(1996), Insturmental Element and Multi-element Analysis of Plant Samples, John Wiley and  Sons, Sussex, England, pp. 296.  

Okoronkwo, N. E., et al. (2005), "Risk and health implications of polluted soils for crop production", African Journal of Biotech, Vol. 4, No.13, 2005, pp. 1521-1524.

Robinson, B.H. (1997), The Phytoextraction of metals from metalliferous soils. Ph.D Thesis, Massey University, pp.19-30.

Ramos, I., et al. (2002),"Cadmium uptake and subcellular distribution in plants of lactuca sp. Ca-Mn intraction",  J. Plant Sci. Vol, 162, pp. 761-767.

Richard–Sally, L., Buechiler, S. (2005), "Managing wastewater agriculture to improve livelihoods and environmental quality in poor countries", J. Irrig & Drain, Vol. 54, pp, 11-22.

Rossini, O. S., et al. (2007), "Monitoring of heavy metals in topsoil, atmospheric particles and plant leaves to identify possible contamination sources", Microchem. J, Vol. 86, pp, 131-139.

Sanita, d., et al. (1999), " Response to Cadmium in higher plants–review", J. Envron & Exper. Bot, Vol. 41,  PP. 105-130.

USEPA, (1995) "Technical support document for land application of sewage sludge".  Prepared for Office of Water, United States Environmental Protection Agency, by Eastern Research Group, Lexington, MA.