Skip to main content
SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh,Banafshe Khalili
فرشید نوربخش (استاد راهنما) بنفشه خلیلی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Saeedeh Afrough
سعیده افروغ

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

The effects of Chitosan on the degree of inhibition of some heavy metals on soil enzymes
Chitosan is a natural and destructive polymer that consists of glucosamine units, which due to reactive groups, can reduce the mobility of heavy metals. Pollution of heavy metals in soil and agricultural products is one of the most important environmental issues that threatens the life of plants, animals and humans. Soil enzymes are sensitive indicators that can well reflect the effects of different management practices on the soil. Little information is available about simultaneous effect of chitosan and heavy metals on soil enzymes. In this study, interaction between chitosan and heavy metals on the activity of some soil enzymes was investigated. Heavy metals including lead and cadmium were added to the two soils, Langroud and Lavark, at three levels of 0, 50 and 500 mg/kg. The soils containing heavy metals as well as the control soils were incubated for one month at 25 °C under 50% water holding capacity. Following the incubation, the soils were treated by chitosan at three levels of control (C), low molecular weight (LMC), and high molecular weight (HMC) and incubated for 15 days under previous conditions. Amidohydrolase and phosphomonoesterases activities including urease, L-asparaginase, L-glutaminase, and acid and alkaline phosphatase were measured. Fluorescein diacetate hydrolysis was also measured. In Langerode soil, HMC application to cadmium and lead treatment increased acid phosphatase activity and decreased alkaline phosphatase, urease, L-glutaminase, and L-asparaginase activity and fluorescein-diacetate hydrolysis. LMC application to cadmium treatments also led to an increase in urease, L-glutaminase, and acid and alkaline phosphatase activity and a decrease in L-asparaginase activity and fluorescein-diacetate hydrolysis. Application of LMC to lead treatments increased activity of urease, L-asparaginase and L-glutaminase and decreased acid phosphatase activity and hydrolysis of fluorescein-diacetate. In Laverk soil, HMC presence increased the activity of urease, L-asparaginase, L-glutaminase, and acid phosphatase and fluorescein-diacetate hydrolysis in cadmium and lead treatments in comparison with control, while activity of alkaline phosphatase increased due to HMC application in lead treatments and increased in cadmium treatments. In addition, LMC application to cadmium and lead treatments increased urease, L-asparaginase, L-glutaminase, acid phosphatase, and alkaline phosphatase activity and fluorescein-diacetate hydrolysis in Lavark soil. Significant positive correlations were observed among the soil bio-indicators. Whereas, the bio-indicators and the heavy metal concentrations were negatively associated. Increasing or decreasing enzyme activity due to the simultaneous presence of chitosan and heavy metal depended on soil type, soil enzymes, type of metal, chitosan, heavy metal level. Assay of soil enzymes as soil biological indicators can be well used to demonstrate the effects of amendments on soil in heavy metal contaminated soils. Key Words Chitosan, Amidohydrolases, Phosphomonostrases, Fluorescein-diacetate hydrolysis, Cadmium, Lead
کیتوزان پلیمری طبیعی و تخریب‌پذیر متشکل از واحدهای گلوکز آمین است که به‌دلیل داشتن گروه‌های فعال واکنشی می‌تواند تحرک فلزات سنگین را خاک کاهش دهد. آلودگی فلزات سنگین در خاک و محصولات کشاورزی یکی از مهمترین مسائل زیست محیطی است که زندگی گیاهـان، حیوانات و انسان را تهدید می‌نماید. آنزیم‌های خاک شاخص‌های حساسی هستند که به‌خوبی می‌توانند اثرات مدیریت‌های مختلف را در خاک منعکس کنند. اطلاعات اندکی از تأثیرپذیری آنزیم‌های خاک از حضور هم‌زمان کیتوزان و فلزات سنگین در دسترس است. در این پژوهش به بررسی تأثیر برهمکنش حضور کیتوزان و فلزات سنگین بر فعالیت برخی آنزیم‌های خاک پرداخته شد. فلزات سنگین شامل سرب و کادمیم در سطوح 0، 50 و 500 میلی گرم در کیلوگرم به دو نوع خاک (لنگرود و لورک) اضافه شدند. خاک‌ها به مدت یک ماه با فلزات سنگین در شرایط 50 درصد ظرفیت نگهداری آب در دمای 25 درجه سانتی‌گراد انکوباتور نگهداری شدند. پس از اتمام دوره اول انکوباسیون خاک‌های آلوده به فلز توسط کیتوزان در سه وضعیت شاهد (C)، وزن مولکولی کم (LMC) و وزن مولکولی زیاد (HMC) تیمار و به مدت 15 روز در شرایط قبلی انکوبه شدند. فعالیت آمیدوهیدرولازها و فسفومونواسترازها شامل: اوره‌آز، ال-آسپاراژیناز، ال-گلوتامیناز، اسیدفسفاتاز و آلکالین فسفاتاز اندازه‌گیری شد. هیدرولیز فلورسین دی استات نیز اندازه گیری شد. در خاک لنگرود اعمال HMC به تیمارهای کادمیم و سرب سبب افزایش فعالیت آنزیم اسید فسفاتاز و کاهش فعالیت آنزیم‌های آلکالین فسفاتاز، اوره‌آز، ال-گلوتامیناز، ال-آسپاراژیناز و هیدرولیز فلورسین دی استات شد. همچنین اعمال LMC به تیمارهای کادمیم منجر به افزایش فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز، ال-گلوتامیناز، اسیدفسفاتاز و آلکالین فسفاتاز و کاهش فعالیت آنزیم ال-آسپاراژیناز و هیدرولیز فلورسین دی استات شد. اعمال LMC به تیمارهای سرب باعث افزایش فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز، ال-آسپاراژیناز و ال-گلوتامیناز و کاهش فعالیت اسید فسفاتاز و هیدرولیز فلورسین دی استات شد. در خاک لورک حضور HMC در تیمارهای کادمیم و سرب نسبت به تیمارهای شاهد سبب افزایش فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز، ال-آسپاراژیناز، ال-گلوتامیناز، اسید فسفاتاز و هیدرولیز فلورسین دی استات شد؛ درحالی‌که فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در اثر اعمال HMC به تیمارهای سرب کاهش و در تیمارهای کادمیم افزایش یافت. همچنین اعمال LMC به تیمارهای کادمیم و سرب سبب افزایش فعالیت آنزیم‌های اوره‌آز، ال-آسپاراژیناز، ال-گلوتامیناز، اسید فسفاتاز، آلکالین فسفاتاز و هیدرولیز فلورسین دی استات در خاک لورک شد. ویژگی‌های بیولوژیک اندازه‌گیری شده در هردو خاک با یکدیگر همبستگی مثبت معنی‌دار داشتند؛ اما با غلظت فلزسنگین همبستگی منفی داشتند. افزایش یا کاهش فعالیت‌های آنزیمی در اثر حضور هم‌زمان کیتوزان و فلز سنگین به عوامل نوع خاک، نوع آنزیم، نوع فلزسنگین، نوع کیتوزان، سطح فلز سنگین بستگی داشت. اندازه‌گیری آنزیم‌های خاک به‌عنوان شاخص‌های زیستی خاک در مناطق آلوده به فلزات سنگین می‌تواند آثار مواد اصلاحی به خاک را به‌خوبی نشان دهد. کلمات کلیدی: کیتوزان، آمیدوهیدرولازها، فسفومونواسترازها، هیدرولیز فلورسین دی استات، کادمیم، سرب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی