اشاره
استفاده از گیاهان برای پاکسازی فلزات سنگین سمّی از خاک (گیاهپالایی1) رویکردی جدید است که با شاخصهای زیستمحیطی انطباق کامل دارد. خردل فقط برای چاشنی غذا استفاده نمیشود. دانشمندان از گیاه خردل هندی و کلم برای تمیزکردن غلظتهای پایین سزیم137 و استرانسیوم 90 از خاک استفاده میکنند. بهتازگی یک مؤسسه تجاری با حمایت مرکز پژوهشی حوزه آلایندههای زیرزمینی، تعدادی مطالعات آزمایشی با استفاده از گیاهان خانواده خردل انجام داده است تا این آلودگیهای رادیواکتیو را از خاک بیرون بکشد. نتایج این مطالعات بسیار امیدوارکننده بوده و روزنهای برای حذف فلزات سنگین از آب و خاک ایجاد کرده است.
ایالت نیوجرسی یکی از قطبهای تولید انواع باطری در جهان محسوب میشود. استفاده بیرویه از انواع فلزات سنگین در ساخت باطری، آب و خاک برخی شهرهای این ایالت را آلوده کرده است. اخیراً در این ایالت، برای پاکسازی خاک و رفع آلودگی ناشی از فلز سرب (باطریهای تجاری سربی- اسیدی)، مرکز ملی باطری گولدترنتون2 تأسیس شده است. اداره حفاظت از محیط زیست شهر ترنتون دویست هزار دلار جایزه برای ارائه روش عملی تمیزکردن خاک از سرب و دیگر فلزات سنگین با استفاده از گیاهان در نظر گرفته است. مرکز ملی باطری گولد از گیاه خردل هندی برای حذف سرب از خاک استفاده میکند.
نتیجههای بهدستآمده بسیار امیدوارکننده بود. خاکهای آلوده به غلظتهای بالای سرب تعدادی از شهرهای خالی از سکنه با کاشتن گیاه خردل پاکسازی شدند. در تابستان 2020، سرب موجود در خاک از سطح اضافی ppm 1000 به سطح مجاز کمتر از ppm 500 کاهش یافت. گیاهان خردل آبی کاشتهشده در معرض سرب، حین رشد در آب، 55 میلیمولبرکیلوگرم سرب در بافت ساقه خود جذب کردند (گیاه خشک شد تا آب موجود در آن حذف شود). با توجه به وزن بیانشده، بیش از یک درصد از جرم گیاه را سرب تشکیل میداد! یعنی غلظت سرب در بافت گیاهی 75 برابر نسبت به محلول است.
علاوه بر سرب، خردل در طول رشد سلنیوم، گوگرد، کروم، کادمیم، نیکل، روی و مس را هم جذب میکند. همچنین گزارش شده است خردل هندی حین رشد فلزات سنگین را نیز جذب میکند.
فعالیت آزمایشگاهی
گیاهپالایی مس در آب با استفاده از بذر خردل هندی
برای انجام این آزمایش یک محفظه جوانهزنی طراحی کردیم که اجازه میداد بذر جوانهزده در آب حاوی یون مس غوطهور شود. ما کف یک آکواریوم کوچک، یک ظرف پلاستیکی یکبار مصرف چسباندیم که تکیهگاه محفظه جوانهزنی بود.
محفظه جوانهزنی را از ظرف پلاستیکی یکبارمصرف ساختیم و سوراخهای ریزی برای زهکشی در یک انتهای آن و دو قطعه لوله 4/3 اینچی پیویسی به انتهای دیگر چسباندیم. سپس محفظه جوانهزنی را روی تکیهگاه قرار دادیم و به سمت سوراخهای زهکشی متمایل کردیم. لولههای پیویسی به اندازه کافی طویل بودند که با فاصله 2 اینچی از کف آبزیدان (آکواریوم) روی تکیهگاه قرار گیرند. قسمت بالایی لولههای پیویسی را یک اینچ بالاتر از کف داخلی محفظه جوانهزنی قرار دادیم.
سپس دو سنگ هوا در لولهها قرار دادیم و به پمپ هوا متصل کردیم. سنگهای هوا در لولههای پیویسی، حبابهای هوا آزاد میکنند تا آب را به بالای لولهها و داخل محفظه جوانهزنی انتقال دهند. (سنگهای هوا را از فروشگاههای آبزیدان (آکواریوم) موجود در بازار میتوان تهیه کرد).
ده گرم خردل هندی را از سه چهار روز قبل در یک فنجان قهوه با آب مقطر خیس کردیم تا جوانه بزنند. این کار برای رفع هرگونه فشار و ضربه به فلز سنگین در آغاز روند جوانهزنی انجام گرفت. پس از آنکه خردل در فنجان سبز شد، داخل محفظه جوانهزنی انتقال دادیم. سوراخهای ریز زهکشی را با یک پین تکان دادیم تا اطمینان حاصل کنیم که آب در صافی به دام نیفتاده باشد و جوانههای سبزشده را غرق نکند. یک پوشش پلاستیکی به آبزیدان (آکواریوم) اضافه کردیم تا از تبخیر آب و همچنین هر گونه پراکندگی فلز سنگین جلوگیری شود .
با دانستن مقدار اولیه آب موجود در آکواریوم، مقدارکافی مس سولفات اضافه کردیم تا غلظت اولیه 20ppm شود. غلظت مس آب آکواریوم را پنج روز متوالی اندازه گرفتیم. برای اندازهگیری غلظت مس موجود در آب، میتوان از یک اسپکتروفتومتر نورمرئی یا یک کیت آزمایش استفاده کرد. کیت آزمایش مس کمتریکس3 سریع و معتبر است. نمونهها با معرف مخلوط میشود و رنگ حاصل از آن با استانداردهای رنگی ارائهشده برای تعیین میزان مس در نمونهها مقایسه میشود.
مقدار مس باقیمانده پس از دوره آزمایش ppm 6/4 بود. این مقدار را از غلظت اولیه 20ppm کم کردیم و متوجه شدیم که دانههای خردل ppm 4/15 از مس را جذب کردهاند. حاصلضرب 4/15 در 3 لیتر آب آبزیدان (آکواریوم) نشان میدهد که 2/46 میلیگرم از مس حذف شده است؛ یعنی با تقسیم بر 10 گرم بذر خشک اولیه، معلوم شد هر گرم بذر جوانهزده حدود 6/4 میلیگرم مس حذف کرده است.
پینوشتها
1. Phytoremediation
2. Trenton's Gould National Battery site
3. Chemetrics
منابع
1. http://www.chemetrics.com/visual.html
2. http://www.chemetrics.com/visprods/Copper.htm