
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,621,460 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,211,359 |
اثر EDTA و اسیدسیتریک بر فعالیتهای آنزیمی خاک واستخراج سرب توسط آفتابگردان و خردل هندی از یک خاک آلوده | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 3، دوره 24، شماره 1، فروردین 1396، صفحه 47-65 اصل مقاله (1.03 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2017.12039.2655 | ||
نویسندگان | ||
سیدسجاد حسینی؛ امیر لکزیان* ؛ اکرم حلاجنیا | ||
دانشگاه فردوسی مشهد | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: استخراج گیاهی با استفاده از عوامل کیلیت کننده یکی از روشهای پاکسازی خاکهای آلوده به فلزات سنگین است که توجه بسیاری را در دهه گذشته به خود جلب کرده است. به هرحال تا به امروز بیشترین توجه به اثر عوامل کیلیت کننده بر حلالیت فلزات سنگین در خاک و جذب آنها به وسیله گیاه بوده است و کمتر به اثرات جانبی آنها بر محیط زیست خاک و موجودات زنده پرداخته شده است. فعالیت آنزیمهای خاک میتوانند شاخصهای مناسبی برای بررسی بازگرداندن محیط زیست خاک بعد از فرآیندهای پاکسازی مختلف باشند. هدف از این مطالعه بررسی اثر EDTA و اسیدسیتریک (CA) بر فعالیتهای آنزیمی خاک و جذب سرب به وسیله دو گیاه آفتابگردان و خردل هندی بود. مواد و روشها: پژوهش حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی با آرایش فاکتوریل و 3 تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام گرفت. فاکتورهای آزمایشی شامل عامل کیلیت کننده و نوع گیاه بودند. تیمارهای عامل کیلیت کننده شامل شاهد (بدون عامل کیلیت کننده یا سطح صفر)، EDTA3 و EDTA5 (3 و 5 میلیمول EDTA در هر کیلوگرم خاک خشک)، CA3 و CA5 (3 و 5 میلیمول CA در هر کیلوگرم خاک خشک) بودند. گیاهان مورد استفاده نیز شامل دو گیاه خردل هندی (Brassica juncea) و آفتابگردان (Helianthus annus) بود. همچنین به منظور بررسی اثر سرب بر وزن خشک گیاه و فعالیتهای آنزیمی یک تیمار بدون آلودگی سرب و بدون عامل کیلیت کننده (تیمار NP) نیز در نظر گرفته شد. یافتهها: نتایج نشان داد که EDTA نسبت به CA عامل کیلیت کننده موثرتری برای افزایش غلظت سرب فراهم خاک در این پژوهش بود. برخلاف انتظار افزودن CA به خاک موجب کاهش معنیدار غلظت سرب فراهم خاک نسبت به تیمار شاهد شد. نتایج نشان داد بین دو کیلیت استفاده شده EDTA برای افزایش جذب سرب در اندام هوایی و CA برای افزایش جذب سرب در ریشه مناسب بود. بیشترین جذب سرب در ریشه (99/2 میلیگرم سرب در گلدان) توسط گیاه خردل هندی با کاربرد 5 میلیمول CA در کیلوگرم خاک مشاهده شد. همچنین بیشترین جذب سرب در اندام هوایی (74/1 میلیگرم سرب در گلدان) توسط گیاه خردل هندی با تیمار EDTA3 حاصل شد. نتایج نشان داد خاک تیمار شده با EDTA موجب اثر هورمسیس در فعالیت آنزیمهای دهیدروژناز، فسفومونواستراز قلیایی و شاخصهای GMea و TEA شد. تیمار EDTA5 موجب کاهش شاخصهای GMea و TEA شد در حالیکه تیمار EDTA3 موجب افزایش این شاخصها در مقایسه با تیمار شاهد شد. افزودن CA در هر دو سطح به خاک موجب افزایش معنیدار و قابل توجه فعالیت آنزیمهای مورد مطالعه و همچنین شاخصهای GMea و TEA نسبت به تیمار شاهد شد. نتیجهگیری: در تیمار EDTA3 جذب سرب اندام هوایی نسبت به تیمار شاهد افزایش پیدا کرد و همچنین به طور معنیداری شاخصهای GMea و TEA در این تیمار در مقایسه با تیمار شاهد بهبود یافت. تیمار EDTA5 کارایی کمتری نسبت به تیمار EDTA3 در افزایش جذب سرب اندام هوایی داشت و شاخصهای GMea و TEA را نسبت به تیمار شاهد کاهش داد. افزودن CA به خاک احتمالاً گزینه مناسبتری برای تثبیت گیاهی سرب در خاک مورد مطالعه از طریق تجمع آن در ریشه بود و توانست شاخصهای GMea و TEA را به طور قابل توجهی نسبت به تیمار شاهد و تیمار NP افزایش دهد. | ||
کلیدواژهها | ||
عوامل کلات کننده؛ شاخصهای GMea و TEA؛ غلظت سرب فراهم خاک؛ استخراج گیاهی | ||
مراجع | ||
1.Babaeian, E., Homaee, M., and Rahnemaie, R. 2016. Chelate-enhanced phytoextraction and phytostabilization of lead-contaminated soils by carrot (Daucus carota). Arch. Agron. Soil Sci. 62: 3. 339-358. 2.Bremner, J.M., and Mulvaney, C.S. 1982. Nitrogen-total. P 595-624, In: A.L. Page (Ed.), Methods of Soil Analysis, American Society of Agronomy, Madison, WI. 3.Calabrese, E.J. 2008. Hormesis: why it is important to toxicology and toxicologists. Environ. Toxicol. Chem. 27: 7. 1451-1474. 4.Cay, S., Uyanik, A., Engin, M.S., and Kutbay, H.G. 2015. Effect of EDTA and tannic acid on the removal of Cd, Ni, Pb and Cu from artificially contaminated soil by Althaearosea Cavan. Int. J. Phytoremediation. 17: 6. 568-574. 5.Chander, K., and Joergensen, R.G. 2008. Decomposition of Zn-rich Arabidopsis halleri litter in low and high metal soil in the presence and absence of EDTA. Water Air Soil Pollut. 188: 1-4. 195-204. 6.Chander, K., and Joergensen, R.G. 2011. Soil microorganisms and the growth of Lupinus albus on a high metal soil in the presence of EDTA. Arch. Agron. Soil Sci. 57: 2. 115-126. 7.Chapman, H.D. 1965. Cation exchange capacity. P 891-901, In: C.A. Black (Ed.), Methods of Soil Analysis, American Society of Agronomy, Madison, WI. 8.Ciarkowska, K., Sołek-Podwika, K., and Wieczorek, J. 2014. Enzyme activity as an indicator of soil-rehabilitation processes at a zinc and lead ore mining and processing area. J. Environ. Manage. 132: 250-256. 9.Dick, R.P., Breakwell, D.P., Turco, R.F., Doran, J.W., and Jones, A.J. 1996. Soil enzyme activities and biodiversity measurements as integrative microbiological indicators. P 247-271, In: J.W. Doran and A.J. Jones (Ed.), Methods for assessing soil quality, Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin. 10.DoNascimento, C.W.A., Amarasiriwardena, D., and Xing, B. 2006. Comparison of natural organic acids and synthetic chelates at enhancing phytoextraction of metals from a multi-metal contaminated soil. Environ. Pollut. 140: 1. 114-123. 11.Evangelou, M.W., Ebel, M., Hommes, G., and Schaeffer, A. 2008. Biodegradation: the reason for the inefficiency of small organic acids in chelant-assisted phytoextraction. Water Air soil Pollut. 195: 1-4. 177-188. 12.Evangelou, M.W., Kutschinski-Klöss, S., Ebel, M., and Schaeffer, A. 2007. Potential of Borago officinalis, Sinapis alba L. and Phacelia boratus for phytoextraction of Cd and Pb from soil. Water Air Soil Pollut. 182: 1-4. 407-416. 13.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 Sun flower, Zea mays and Cotton. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science. 51: 57-68. (In Persian) 14.Feng, D., Teng, Y., Wang, J., and Wu, J. 2016. The Combined Effect of Cu, Zn and Pb on Enzyme Activities in Soil from the Vicinity of a Wellhead Protection Area. Soil Sediment Contam. 25: 3. 279-295. 15.Fine, P., Paresh, R., Beriozkin, A., and Hass, A. 2014. Chelant-enhanced heavy metal uptake by eucalyptus trees under controlled deficit irrigation. Sci. Total Environ. 493: 995-1005. 16.García-Ruiz, R., Ochoa, V., Hinojosa, M.B., and Carreira, J.A. 2008. Suitability of enzyme activities for the monitoring of soil quality improvement in organic agricultural systems. Soil Biol. Biochem. 40: 9. 2137-2145. 17.Gee, G.H., and Bauder, J.W. 1986. Particle size analysis. P 383-409, In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 2 physical properties, Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin. 18.Gupta, D.K., Huang, H.G., and Corpas, F.J. 2013. Lead tolerance in plants: strategies for phytoremediation. Environ. Sci. Pollut. Res. 20: 4. 2150-2161. 19.Han, Y., Zhang, L., Gu, J., Zhao, J., and Fu, J. 2016. Citric acid and EDTA on the growth, photosynthetic properties and heavy metal accumulation of Iris halophila Pall. cultivated in Pb mine tailings. Int. Biodeterior. Biodegrad. Pp: 1-7. 20.He, Z.L., Yang, X.E., Baligar, V.C., and Calvert, D.V. 2003. Microbiological and biochemical indexing systems for assessing quality of acid soils. Adv. Agron. 78: 89-138. 21.Hernández-allica, J., Garbisu, C., Becerril, J.M., Barrutia, O., García-plazaola, J.I., Zhao, F.J., and McGrath, S.P. 2006. Synthesis of low molecular weight thiols in response to Cd exposure in Thlaspi caerulescens. Plant Cell Environ. 29: 7. 1422-1429. 22.Hinojosa, M.B., Carreira, J.A., Rodríguez-Maroto, J.M., and García-Ruíz, R. 2008. Effects of pyrite sludge pollution on soil enzyme activities: ecological dose–response model. Sci. Total Environ. 396: 2. 89-99. 23.Huang, H., Li, T., Tian, S., Gupta, D.K., Zhang, X., and Yang, X.E. 2008. Role of EDTA in alleviating lead toxicity in accumulator species of Sedum alfredii H. Bioresource Technol. 99: 14. 6088-6096. 24.Jones Jr, J.B. 2001. Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis. CRC press. LLC, New York, 365p. 25.Kos, B., and Lestan, D. 2003. Influence of a biodegradable ([S, S]-EDDS) and nondegradable (EDTA) chelate and hydrogel modified soil water sorption capacity on Pb phytoextraction and leaching. Plant Soil. 253: 2. 403-411. 26.Lambrechts, T., Gustot, Q., Couder, E., Houben, D., Iserentant, A., and Lutts, S. 2011. Comparison of EDTA-enhanced phytoextraction and phytostabilisation strategies with Lolium perenne on a heavy metal contaminated soil. Chemosphere. 85: 8. 1290-1298. 27.Lee, J., and Sung, K. 2014. Effects of chelates on soil microbial properties, plant growth and heavy metal accumulation in plants. Ecol. Eng. 73: 386-394. 28.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: 3. 421-428. 29.Loeppert, R.H., and Sparks, D.L. 1996. Carbonate and gypsum. P 437-474, In: D.L. Sparks (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 3 chemical methods, Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin. 30.Luo, C., Shen, Z., and Li, X. 2005. Enhanced phytoextraction of Cu, Pb, Zn and Cd with EDTA and EDDS. Chemosphere. 59: 1. 1-11. 31.Mao, L., Tang, D., Feng, H., Gao, Y., Zhou, P., Xu, L., and Wang, L. 2015. Determining soil enzyme activities for the assessment of fungi and citric acid-assisted phytoextraction under cadmium and lead contamination. Environ. Sci. Pollut. Res. 22: 24. 19860-19869. 32.Martens, R. 1992. A comparison of soil adenine nucleotide measurements by HPLC and enzymatic analysis. Soil Bio. Biochem. 24: 7. 639-645. 33.McGrath, S.P., and Cunliffe, C.H. 1985. A simplified method for the extraction of the metals Fe, Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr, Co and Mn from soils and sewage sludges. J. Sci. Food Agric. 36: 9. 794-798. 34.Muhammad, D., Chen, F., Zhao, J., Zhang, G., and Wu, F. 2009. Comparison of EDTA-and citric acid-enhanced phytoextraction of heavy metals in artificially metal contaminated soil by Typha angustifolia. Int. J. Phytoremediation. 11: 6. 558-574. 35.Mühlbachová, G. 2011. Soil microbial activities and heavy metal mobility in long-term contaminated soils after addition of EDTA and EDDS. Ecol. Eng. 37: 7. 1064-1071. 36.Nannipieri, P., Grego, S., Ceccanti, B., Bollag, J.M., and Stotzky, G. 1990. Ecological significance of the biological activity in soil. P 293-355, In: J.M. Bollag and G. Stotozky (Eds.), Soil biochemistry, Volume 6, Marcel Dekker, New York. 37.Nannipieri, P., Kandeler, E., and Ruggiero, P. 2002. Enzyme Activities and Microbiological and Biochemical Processes In Soil. P 1-33, In: R.G. Burn and R. Dick (Eds.), Enzymes in the Environment, Marcel Dekker, New York. 38.Nannipieri, P., Pankhurst, C.E., Doube, B.M., Gupta, V.V.S.R., and Grace, P.R. 1994. The potential use of soil enzymes as indicators of productivity, sustainability and pollution. P 238-244, In: C.E. Pankhurst, B.M. Doube, V.V.S.R. Gupta and P.R. Grace (Eds.), Soil biota: management in sustainable farming systems, CSIRO Publications, Madison. 39.Nowack, B., Schulin, R., and Robinson, B.H. 2006. Critical assessment of chelant-enhanced metal phytoextraction. Environ. Sci. Technol. 40: 17. 5225-5232. 40.Olsen, S.R., and Sommers, L.E. 1982. Phosphorus. P 4013-430, In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part1 chemical and biological properties, Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin. 41.Pan, J., and Yu, L. 2011. Effects of Cd or/and Pb on soil enzyme activities and microbial community structure. Ecol. Eng. 37: 11. 1889-1894. 42.Renella, G., Egamberdiyeva, D., Landi, L., Mench, M., and Nannipieri, P. 2006. Microbial activity and hydrolase activities during decomposition of root exudates released by an artificial root surface in Cd-contaminated soils. Soil Biol. Biochem. 38: 4. 702-708. 43.Sabir, M., Hanafi, M.M., Zia-Ur-Rehman, M., Saifullah, M.H., Ahmad, H.R., Hakeem, K.R., and Aziz, T. 2014. Comparison of low-molecular-weight organic acids and ethylenediaminetetraacetic acid to enhance phytoextraction of heavy metals by maize. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 45: 1. 42-52. 44.Saifullah, M.H., Ghafoor, A., Zia, M.H., Murtaza, G., Waraich, E.A., Bibi, S., and Srivastava, P. 2010. Comparison of organic and inorganic amendments for enhancing soil lead phytoextraction by wheat (Triticum aestivum L.). Int. J. Phytoremediation. 12: 7. 633-649. 45.Saifullah, M.H., Shahid, M., Zia-Ur-Rehman, M., Sabir, M., and Ahmad, H.R. 2014. Phytoremediation of Pb-Contaminated Soils Using Synthetic Chelates. P 397-414, In: M. Sabir and H.R. Ahmad (Eds.), Soil Remediation and Plants: Prospects and Challenges, Elsevier Inc. 46.Sapoundjieva, K., Kartalska, Y., Vassilev, A., Naidenov, M., Kuzmanova, I., and Krastev, S. 2003. Effects of the chelating agent EDTA on metal solubility in the soil, metal uptake and performance of maize plants and soil microorganisms. Bulg. J. Agric. Sci. 9: 659-663 (Bulgaria). 47.Shakoor, M.B., Ali, S., Hameed, A., Farid, M., Hussain, S., Yasmeen, T., Najeeb, U., Bharwana, S.A., and Abbasi, G.H. 2014. Citric acid improves lead (Pb) phytoextraction in Brassica napus L. by mitigating Pb-induced morphological and biochemical damages. Ecotoxicol. Environ. Saf. 109: 38-47. 48.Sun, Y.B., Zhou, Q.X., An, J., Liu, W.T., and Liu, R. 2009. Chelator-enhanced phytoextraction of heavy metals from contaminated soil irrigated by industrial wastewater with the hyperaccumulator plant (Sedum alfredii Hance). Geoderma. 150: 1. 106-112. 49.Tabatabai, M.A., and Bremner, J.M. 1969. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1: 4. 301-307. 50.Tabatabai, M.A., and Bremner, J.M. 1972. Assay of urease activity in soils. Soil Biol. Biochem. 4: 4. 479-487. 51.Thalmann, A. 1966. The determination of the dehydrogenase activity in soil by means of TTC (triphenyltetrazolium). Soil Biol. 6: 46-49. 52.Tian, S.K., Lu, L.L., Yang, X.E., Huang, H.G., Brown, P., Labavitch, J., Liao, H.B., and He, Z.L. 2011. The impact of EDTA on lead distribution and speciation in the accumulator Sedum alfredii by synchrotron X-ray investigation. Environ. Pollut. 159: 3. 782-788. 53.Usman, A.R., Almaroai, Y.A., Ahmad, M., Vithanage, M., and Ok, Y.S. 2013. Toxicity of synthetic chelators and metal availability in poultry manure amended Cd, Pb and As contaminated agricultural soil. J. Hazard. Mater. 262: 1022-1030. 54.Vassil, A.D., Kapulnik, Y., Raskin, I., and Salt, D.E. 1998. The role of EDTA in lead transport and accumulation by Indian mustard. Plant Physiol. 117: 2. 447-453. 55.Vigliotta, G., Matrella, S., Cicatelli, A., Guarino, F., and Castiglione, S. 2016. Effects of heavy metals and chelants on phytoremediation capacity and on rhizobacterial communities of maize. J. Environ. Manage. 179: 93-102. 56.Walkley, A., and Black, I.A. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 37: 1. 29-38. 57.Wenzel, W.W., Unterbrunner, R., Sommer, P., and Sacco, P. 2003. Chelate-assisted phytoextraction using canola (Brassica napus L.) in outdoors pot and lysimeter experiments.Plant Soil. 249: 1. 83-96.58.Wu, L.H., Luo, Y.M., Xing, X.R., and Christie, P. 2004. EDTA-enhanced phytoremediationof heavy metal contaminated soil with Indian mustard and associated potential leaching risk.Agric. Ecosyst. Environ. 102: 3. 307-318.59.Yang, L., Wang, G., Cheng, Z., Liu, Y., Shen, Z., and Luo, C. 2013. Influence of theapplication of chelant EDDS on soil enzymatic activity and microbial community structure.J. Hazard. Mater. 262: 561-570.60.Yang, Z.X., Liu, S.Q., Zheng, D.W., and Feng, S.D. 2006. Effects of cadmium, zinc and leadon soil enzyme activities. J. Environ. Sci. 18: 6. 1135-1141.61.Zhang, H., Chen, X., He, C., Liang, X., Oh, K., Liu, X., and Lei, Y. 2015. Use of energycrop (Ricinus communis L.) for phytoextraction of heavy metals assisted with citric acid.Int. J. Phytoremediation. 17: 7. 632-639. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,125 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 850 |