جذب کادمیم توسط کاهو از خاک تیمار شده با لجن فاضلاب آلوده شده با نسبت‌های مختلف Cd/Zn و ارزیابی خطر آن برای سلامت انسان

STUDENT

DEGREE

YEAR

Cadmium (Cd) is toxic to animals and humans after it accumulates over decades in the kidney cortex. Food crops grown in Cd-contaminated soils are the primary sources of excessive Cd entry into humans. Although, plant available Zn concentration in soil is an important factor which can greatly reduces Cd uptake by plant roots and its translocation into the edible parts, Cd/Zn ratio is suggested to be a more important factor in comparison with Zn concentration alone in determining Cd uptake by plants. In the present study, the physiological mechanisms of Cd absorption by roots and its translocation to leaves of lettuce ( Lactuca sativa L.) at various Cd/Zn ratios in the rooting media were investigated. Our results showed that: First Study: a) in all Cd levels, decrease in Cd/Zn ratio through increasing Zn content in nutrient solution, significantly reduced root symplastic Cd content and also decreased the amount Cd transferring to xylem and its accumulation in lettuce leaf. b ) The greatest symplastic Cd concentration (1087 mg/kg DW) and shoot Cd content (64 mg/kg DW) were observed in the Cd/Zn ratio of 0.800 and the lowest amounts of were obtained in Cd/Zn ratios equal to 0.010 and lower. In the second study: intracellular Cd distribution in cell components were affected by various Cd/Zn ratios. The greatest Cd content observed in root cell wall fraction (65-85 percent) and the lowest amounts observed in cytosol fraction (11-19 percent) and organelles (6.1-6.7 percent). Our results indicate increasing Zn concentration in nutrient solution up to 100µM at constant Cd level, Cd concentration in cell wall fraction and cytosol decreased while increased in organelles. In the third study: a) the lowest Cd concentration in plant shoot obtained in treatments in which rubber powder was the zinc source, while application of zinc nano-oxide as Zn source resulted to the greatest Cd content in plant shoot. b ) Also, the Cd risk assessment for consumer showed that among, rubber powder had the lowest risk for non-cancer patients and zinc nano-oxide had the highest risk for non-cancer patients (THQ index) at different ages. The THQ values for different age groups ranged 0.12 to 0.37. In the forth study: results showed that increasing Cd/Zn ratio increases the Cd accumulation in rat’s liver and kidney. The greatest Cd concentration in the liver (35.0 mg/kg) and kidney (22.47 mg/ kg) were in Cd/Zn ratio of 0.10. Key Words: Cd/Zn ratio, Biosolid, Lettuce, Nutrient solution, Rat

کادمیم (Cd) فلزی سمی برای گیاه، دام و انسان می‌باشد. محصولات‌کشاورزی تولیدی در خاک‌های آلوده به کادمیم یکی از منابع اصلی ورود کادمیم به درون بدن انسان هستند. اگرچه روی (Zn) یکی از مهمترین عناصر غذایی مؤثر در کاهش جذب کادمیم در گیاه است، لیکن بررسی نسبت کادمیم به روی (Cd/Zn) در مقایسه با اثر بخشی روی به تنهایی، در کاهش جذب کادمیم ضروری به‌نظر می‌رسید. بدین منظور، اثرگذاری نسبت‌های مختلف Cd/Zn بر کاهش جذب کادمیم در گیاه کاهو (( Lactuca sativa L. و به‌دنبال آن در بدن موش طی چهار آزمایش به شرح زیر انجام گرفت: در آزمایش اول و دوم، مکانیسم جذب کادمیم توسط ریشه و نحوه انتقال آن به برگ‌های کاهو و همچنین توزیع درون سلولی کادمیم در ریشه گیاه در نسبت‌های مختلف Cd/Zn در محلول غذایی جانسون در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 95-1394 مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نشاءهای کاهو رشد کرده در محیط هیدروپونیک در معرض نسبت‌های مختلفCd/Zn ( از 800/0 تا 005/0) قرار گرفتند. نتایج نشان داد: در تمامی سطوح کادمیم، کاهش نسبت Cd/Zn از طریق افزایش غلظت روی در محلول غذایی، سبب کاهش معنی‌دار کادمیم سیمپلاستی ریشه و همچنین کاهش انتقال کادمیم به درون آوند چوبی و انباشت آن در برگ کاهو شد. بیشترین غلظت سیمپلاستی کادمیم (1087 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک) و اندام هوایی (64 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک) در بیشترین نسبت Cd/Zn (800/0) و همچنین کمترین مقدار آن‌ها نیز به‌ترتیب 29 و 04/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک بود که در نسبت‌های Cd/Zn برابر 010/0 و کمتر مشاهده شد. توزیع کادمیم در اجزای سلولی ریشه نیز تحت تأثیر نسبت‌های مختلف Cd/Zn قرار گرفت. بیشترین مقدار کادمیم در جزء دیواره سلولی (65-85 درصد) ریشه و کمترین مقدار کادمیم به ترتیب در جزء سیتوسل (19-11 درصد) و اندامک‌ها (7/6- 1/6 درصد) مشاهده شد. به‌طوری‌که با افزایش غلظت روی در محلول غذایی تا 100 میکرومولار در سطح ثابت کادمیم، غلظت کادمیم در جزء دیواره سلولی و سیتوسل کاهش و در اندامک‌ها افزایش یافت. در آزمایش سوم، کادمیم جذب شده توسط کاهو در خاک تیمار شده با لجن‌فاضلاب شهری با نسبت های مختلف Cd/Zn با سه منبع متفاوت تأمین‌کننده روی (سولفات روی، پودر لاستیک و نانواکسیدروی) و ارزیابی خطر آن برای سلامت انسان در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس در تهران به‌صورت آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی در سال 1395 بررسی شد. برای این‌منظور ترکیب غلظت‌های مختلف روی و کادمیم که سبب ایجاد نسبت‌های مختلف Cd/Zn (از 100/0 تا 006/0) شدند، با لجن فاضلاب به‌خوبی مخلوط و پس از گذشت یک ماه که تعادل بین عناصر با لجن‌فاضلاب ایجاد شد، معادل 100 تن بر هکتار لجن‌فاضلاب با خاک مخلوط (130 گرم لجن فاضلاب و 4 کیلوگرم خاک به ازای هر گلدان) و به گلدان‌های 5 کیلوگرمی افزوده شد. سپس نشاءهای کاهو از قبل تهیه شده به گلدان‌ها منتقل و پس از گذشت 90 روز کاهوها برداشت و به آزمایشگاه منتقل شدند. نتایج این آزمایش نشان داد: کمترین غلظت کادمیم اندام هوایی در تیمارهایی که منبع تأمین‌کننده روی آن پودر لاستیک بود، بدست آمد، لیکن بیشترین مقدار آن مربوط به شرایطی بود که از نانواکسیدروی به‌عنوان منبع روی استفاده شده بود. ب) همچنین، بررسی خطرپذیری کادمیم برای مصرف‌کننده نشان داد که از بین تیمارهای مورد مطالعه، پودر لاسیتک کمترین خطر برای بیماران غیرسرطانی و نانواکسیدروی بیشترین خطر پذیری برای بیماران غیرسرطانی در سنین مختلف داشت. به‌طوری‌که حداقل مقدار شاخص خطرپذیری در مورد پودر لاستیک در سنین مختلف پسر بچه، دختر بچه، مرد بزرگسال و زن بزرگسال به‌ترتیب 18/0، 2/0، 12/0و 12/0 بدست آمد، لیکن این مقادیر برای نانواکسیدروی حداکثر به‌ترتیب 35/0، 37/0، 23/0و 22/0 بود. آزمایش چهارم، به‌منظور بررسی اثرگذاری روی در انباشتگی کادمیم و روی در بدن موش‌های تغذیه شده از کاهوی رشد کرده در خاک تیمار شده با لجن‌فاضلاب شهری حاوی نسبت‌های مختلف Cd/Zn انجام شد. در این آزمایش از تیمارهای استفاده شده در آزمایش سوم تیمارهایی که از نظر منبع روی (سولفات روی) در مزارع رایج تر و خطرپذیری آن‌ها نسبتاً بالا بود، انتخاب و در زمینی به مساحت 1000 مترمربع در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1396 کشت شد. تیمارهای آزمایشی شامل هفت نسبت Cd/Zn (از 154/0تا 003/0) بود. تعداد موش‌های مورد استفاده در این آزمایش 49 عدد موش رت از نژاد Wistar بود. این آزمایش در دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله اعظم تهران انجام و 45 درصد نیاز غذایی روزانه موش‌ها از این کاهوها تامین شد. پس از گذشت 90 روز، موش‌ها جراحی سپس کبد و کلیه آن‌ها برای تعیین غلظت کادمیم و روی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت Cd/Zn انباشت کادمیم در کبد و کلیه موش افزایش یافت. به‌طوری‌که حداکثر غلظت کادمیم درکبد و کلیه در نسبت Cd/Zn برابر 154/0 بدست آمد که مقدار آن به‌ترتیب برابر 50/35 و 47/22 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک بود. حداقل غلظت کادمیم کبد و کلیه موش نیز در نسبت Cd/Zn برابر 003/0 بدست آمد که مقدار آن‌ به‌ترتیب 66/2 و 80/1 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک بود که تفاوت معنی‌داری با شاهد نداشت. !--[endif]--