به نام خدا آلودگی خاک
موارد مورد بحث:
تعریف خاک
آلودگی خاک
انواع آلاینده های خاک
تاثیر آلودگی خاک بر شرایط زیستی گیاه
راهکارهای پاکسازی و حفظ خاک
2
خاک:
3
خاک عبارت از قشر چند سانتی متری تا چند متری از مواد آلی و غیر آلی است که بر روی سنگ قرار گرفته و شامل هوا، آب، موجودات زنده، مواد آلی و ذرات کانیایی( عناصر معدنی) است و گیاه می تواند بر روی آن ادامه حیات دهد.
4
Sand: 0.05-2 mm
silt: o.002-0.05
Clay: <0.002
آلودگی خاک:
هر گونه تغییر در ویژگی های اجزای متشکله خاک به طوری که استفاده از آن ناممکن گردد آلودگی خاک نامیده می شود.
ورود مواد، ارگانیسمهای زیستی یا انرژی به درون خاک که سبب تغییر کیفیت خاک می شود. و خاک از حالت طبیعی خود خارج شود.
تمام یون های عناصر غذایی کم مصرف در غلظت های موجود در خاک خیلی بیشتر از حد طبیعی مسموم کننده هستند و تجمع آن ها خاک را آلوده می کند.
5
آلاینده های خاک
عوامل کشاورزی
فعالیت های صنعتی
عوامل نفتی
زباله ها
6
عوامل کشاورزی
نقش آفت کش ها در آلودگی خاک
مطالعه روی اثرات سوء نباتی نشان داده است که بعضی از آفت کش ها چون حشره کش های آلی کلره به دلیل پایداریشان در خاک نه تنها ممکن است محیط را برای نباتاتی که در تناوب زراعی وارد می شود نامطلوب سازند، بلکه ممکن است از طریق نقل و انتقال، جذب در انساج چربی و بالاخره ورود به زنجیره غذایی موجبات آلودگی بخش های مختلف بیوسفر را فراهم سازند و حیات انسان و دیگر جاندارن را به مخاطره اندازند .پس مانده آفت کش های جستجو شده در خاک یا مربوط به ترکیبات شیمیایی معدنی پایدار چون ارسنیک، مس یا سرب بوده که تا قبل از جنگ جهانی دوم از آنها به عنوان حشره کش یا قارچ کش استفاده به عمل می آمده و یا مربوط هیدرو کربن های کلره پایدار است که بعد از جنگ کشف و مورد استفاده قرار گرفته اند.
7
نقش کودهای معدنی در آلودگی خاک :
آلودگی خاک ناشی از به کار گیری کودها از طریق تغییر در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک به وجود می آید.
کود نیتروژن
نیتروژن فقط به صورت نیترات از خاک شسته می شود چون یون آمونیوم توسط ظرفیت تبادلی خاک ابقا می شود.آبشویی نیترات برای آبهای سطحی و زیرزمینی یک خطر بالقوه آلودگی به حساب می آید.
غلظت مجاز نیترات برای آبهای آشامیدنی در ایلات متحده 45 میلی گرم در لیتر است.غلظت بیشتر می توانند به مسمومیت ناشی از نیترات یا بیماری کبودی بچه در نوزادان منجر شوند.
8
تغییر غلظت املاح
ایجاد خاک شور
تغییر pH
نقش عناصر کم مصرف در آلودگی خاک:
تمام یون های عناصر غذایی کم مصرف در غلظت های موجود در خاک خیلی بیشتر از حد طبیعی مسموم کننده هستند. وقوع عناصر سمی در غلظت های زیاد در خاک ها شامل، Cr ، Zn ، As ، Cd ، Hg و Pb موجب آلودگی خاک می شود.
سنگ بستر و مواد مادری
منابع طبیعی فلزات سنگین فرایند خاکسازی
انتقالات اتمسفری
فعالیت های صنعتی و معدن
منابع بشری فعالیت های کشاورزی
زندگی شهری
9
75% ورود کادمیم به دلیل استفاده از کودهای فسفره
عوامل صنعتی
ورود پساب های کارخانه ها به رودخانه ها علاوه بر آلودگی آب های سطحی و آلودگی خاک به آلوده شدن منابع زیرزمینی نیز منجر می شود. دود و آلاینده هایی که به صورت گاز و بخارات سمی از دودکش های عظیم کارخانه ها بیرون می آید، علاوه بر آلودگی های هوای شهرها و ایجاد مشکلات تنفسی برای انسان ها باعث تشکیل باران اسیدی می شود. بیشترین آلودگی ها در منابع خاک، در اطراف پالایشگاه هاست. مقاومت و پایداری عناصر سنگین در خاک نسبت به سایر آلاینده ها بسیار طولانی بوده و آلودگی خاک توسط فلزات سنگین تقریبا دائمی است.
10
Pb,Cd,Hg,Ag
عوامل نفتی
مواد نفتی و مشتقات آنها در اثر حمل و نقل یا ذخیره سازی ممکن است موجب آلودگی خاک شود . هرقدر مواد نفتی به عمق بیشتری از خاک نفوذ کنند رفع آن آلودگی مشکل تر خواهد بود . آلودگی های نفتی یک پیامد اجتناب ناپذیر از افزایش سریع جمعیت و فرایند صنعتی شدن است که به دنبال آن آلودگی خاک توسط مواد هیدروکربنه نفتی به شکل وسیع در اطراف تاسیسات اکتشاف و پالایش و به شکل موضعی در مسیرهای انتقال این مواد قابل مشاهده است. علاوه بر انتشار مستقیم این آلاینده ها، غبارات حاصل از سوخت گازهای همراه نفت، طی سالیان متمادی توانسته مواد سمی و مضری به خاک های منطقه اضافه کند.
11
زباله ها
زباله یکی از مهم ترین منابع آلوده سازی خاک ها محسوب می شود. زباله ها می توانند به داخل زمین نفوذ کنند و منابع آبی را نیز آلوده کنند. این در حالی است که همه کشورهای پیشرفته زباله ها را طلای کثیف می نامند و با بازیافت و تولید کمپوست به زباله ها ارزش افزوده می دهند. یکی از مهم ترین و خطرناک ترین زباله های شهری، زباله های بیمارستانی است که همراه با صدها هزار تن زباله معمولی جمع آوری می شود. دفن زباله های بیمارستانی آب های زیرزمینی را آلوده می کند.
12
اثرات آلودگی بر جوامع گیاهی
این عامل تا حد زیادی به غلظت آلاینده در محیط و مدتی که گیاه در معرض آن قرار می گیرد بستگی دارد. البته گاهی ممکن است آلاینده در محیط وجود داشته باشد ولی بطور فعال توسط گیاه جذب نشود. برای مثال ، گیاهان جذب اکثر آلاینده های هوا را از طریق روزنه ها ، کنترل و محدود می کنند.
عوامل درونی گیاه
گونه های مختلف گیاهی ، عکس العمل ها و میزان حساسیت متفاوتی نسبت به آلاینده ها دارند، علاوه بر این بین افراد یک گونه نیز ، تنوع ژنتیکی قابل توجهی در این زمینه وجود دارد. این تفاوت ها عمدتا به توانایی گیاه در محدود کردن جذب آلاینده و یا در صورت جذب آن ، به سم زدایی ، سوخت و ساز و دفع سم مربوط می شود. علاوه بر ژنوتیپ ، عوامل دیگری از قبیل سن گیاه و مرحله رشد آن نیز در عکس العمل گیاه نسبت به آلاینده موثرند.
13
عوامل محیطی
شرایط محیطی به روشهای مختلفی در عکس العمل گیاه نسبت به آلاینده ها تاثیر دارند.
عوامل محیطی
14
کم آبی خاک
بسته شدن روزنه ها
کاهش جذب آلاینده
کاهش توانایی سم زدایی گیاه
دما و نور کم محیط موجب سمیت بیشتر دی اکسید سولفور برای گیاه می شود.
اثر غلظت های متفاوت آلودگی بر گیاهان
در غلظت های پایین ، ممکن است فعالیت و رشد گیاه در شرایط محیطی بهینه ، عادی به نظر رسند ولی آلاینده موجب تغییرات ریختی یا شیمیایی کوچکی شود که تحمل گیاه را نسبت به صدمات محیط مثل خشکی ، یخ زدگی و یا آفات و بیماری ها کاهش دهد.
در غلظتهای بالاتر ، گیاه قادر به ادامه حیات است ولی اعمال حیاتی آن دچار اختلال می شوند. مثلا ممکن است میزان فتوسنتز کاهش یابد، کنترل تعرق از بین برود و یا فعالیت ریشه کم شود. این اثرات معمولا باعث کاهش تولید بیوماس یا ناهماهنگی و تغییر توزیع مواد غذایی بین اندامهای گیاهی می شوند.
وقتی غلظت آلاینده به حد کافی زیاد باشد ممکن است باعث نابودی کل گیاه شود.
15
از دیدگاه جهانی پس از آب وهوا،خاک سومین جزء عمده محیط زیست تلقی می شود.
محافظت از آن امری اجتناب ناپذیر است
16
راه کارهای مقابله با آلودگی خاک
گیاه پالایی (phytoremedation)
در سال 1962 تحقیقاتی با استفاده از گیاهان آبی برای پالایش آب های آلوده به مواد رادیواکتیو در مناطق هسته ای روسیه شروع گردید.
چنی در سال 1983 اولین کسی بود که hyperaccumulators را برای پالایش فلزات مناطق آلوده معرفی کرد.
17
Phyto= گیاه
Remedium=حذف عامل مزاحم
گیاه پالاینده ها
گیاه پالاینده ها مجموعه ای از گیاهان می باشد که برای حذف مواد آلی، فلزی، بقایای آفت کش ها و بقایای مواد رادیواکتیو از خاک یا پساب ها مورد استفاده قرار می گیرد.
18
تنکولوژی های گیاه پالایی
گیاه پالایی براساس نوع گیاه شامل 5 تکنولوژی مختلف است که هر کدام یک مکانیزم متفاوت برای پالایش آلودگی های خاک، آب و یا فاضلاب دارند.
19
Rhyzofiltiration
این تکنیک شامل استفاده گیاهان خاکی و آبی به منظور جذب، تغلیظ و رسوب آلودگی ها از منابع آلاینده آبی بر روی ریشه گیاهان می باشد. ریز و فیلتریشن می تواند پساب های صنعتی، رواناب های کشاورزی یا رسوبات اسیدهای معدنی را تا حدودی تیمار کند.
ترشحات ریشه و تغییرات PH ناحیه ریز و سفر باعث رسوب این فلزات بر روی سطح ریشه می شود.
Phytostabilization
فیتواستبلیزیشن که به عنوان یک تکنیک Phytorestoration نیز شناخته می شود، یک تکنیک پالایش براساس گیاهان است که آلودگی ها را تثبیت کرده و از طریق کنترل هیدرولیکی، مهاجرت آلودگی ها را به داخل آب های زیرزمینی متوقف می کند.
20
Phytovolatilization
یکسری گیاهان طبیعی یا تراریخته که قادر به جذب شکل های عنصری فلزاتی از قبیل آرسنیک، جیوه یا سلنیوم از خاک و تبدیل آنها به فرم های گازی در طی مراحل بیولوژیکی درونی گیاه و رها کردن آنها به داخل اتمسفر می باشند.
Phytoextraction
شامل استفاه گیاهان به منظور حذف آلودگی های فلزی و رادیواکتیو از ماتریکس خاک می باشد. این متد بهترین روش به منظور حذف آلودگی های اولیه از خاک و ایزوله کردن آنها بدون تخریب ساختار خاک و حاصلخیزی آن می باشد که باعث جذب و تغلیظ آلودگی های خاک در بیومس گیاهی می شود.
اگر دسترسی این فلزات در خاک برای گیاهان مناسب نباشد ممکن است استفاده از کلات های سنتزی یا ترکیبات اسیدزا به منظور آزاد شدن آنها به داخل محلول خاک و جذب کافی آنها در گیاه لازم باشد.
21
Phytodegration
در فیتودگریشن مواد آلی، یکسری از فعالیت های متابولیسمی گیاهان باعث کاهش و حذف آلودگی ها از طریق ترسنفورم کردن، شکستن، تثبیت و تبدیل کردن به ترکیبات فرار می شود. در تکنولوژی فیتودگریشن مواد آلی به مولکول های ساده تر در بافت های گیاهی تجزیه شده.
گیاهان دارای آنزیم هایی اند که می توانند بقایای آمونیومی، حلال های کلروره نظیر تری کلرواتیلن و سایر علفکش ها را تجزیه و تبدیل کند.
22
23
24
گیاه پالایی یک تکنولوژی رو به گسترشی است که از 10 سال پیش جنبه های کاربردی آن در تمام دنیا آغاز گردید و آن شامل پالایش آلودگی های ارگانیک، غیرارگانیک و مواد رادیواکتیویته می باشد. این تکنیک پایدار و ارزان خیلی سریع به عنوان یک راه حل جایگزین برای روش های تصفیه سنتی رواج پیدا کرد.
در بیشتر سایت های آلوده گونه های گیاهی علفی و مقاومی وجود دارد و پالایش توسط آنها و سایر گونه های غیرخوراکی به ویژه گونه های زینتی به دلیل عدم وارد شدن به شبکه زنجیره غذایی یک روش ایمن تصفیه بیولوژیکی می باشد.
25
پس از طی شدن زمان پالایش، گیاهان برداشت شده و به منظور کاهش حجم بقایای مواد آلوده گیاهی، متراکم شده و سپس در شرایط کنترل شده دفن و سوزانده می شوند که خاکستر آنها نیز می تواند به عنوان یک سنگ معدن زیستی به منظور احیای مجدد فلزات مورد استفاده قرار گیرند.
در این تکنیک نیز یکسری محدودیت ها وجود دارد. از موارد قابل توجه آن است که به هر حال گیاهان برای استخراج و انباشت مواد آلوده پتانسیل خاصی دارند.
عموماً گیاه های فراانباشت شناخته شده دارای بیومس پایین، رشد کند و سیستم ریشه ای سطحی اند که پتانسیل گیاه پالایی را پایین می آورد.
عواملی مانند PH خاک و آب در فراهمی زیستی( bioavailable) فلزات سنگین برای گیاهان بسیار تاثیرگذار است و هنوز مطالعات تکنیکی بسیاری برای شناسایی گیاهان فراانباشت برای پالایش آلودگی های چندگانه در مناطق آلوده مورد نیاز است.
26
با سپاس از توجه شما