SUPERVISOR
سید حمید متین خواه (استاد مشاور) محسن سلیمانی امین آبادی (استاد راهنما) احمدرضا مختاری (استاد مشاور)
STUDENT
Mahbobeh Panahi
محبوبه پناهی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
The Interaction of Arthrobacter agilis with Eucalyptus camaldulensis Dehnh.in Uptake of Lead,Zinc and Cadmium from Bama Mining Soil
Heavy metal pollution especially in soil is one of the problems of the environment. The increase in the concentration of heavy metals in soil is often due to human activities, Such as minery, industrial activities and the use of sewage. The complex of Irankouh mines is located in the South-West of Isfahan City. Considering these mines, the Surrounding areas are affected by the pollution caused by minery activities and environmental problems. Phytoremediation is one of the novel and potential methods of refining heavy metal polluted soils surrounding the miners and agricultural fields. In addition to being cost effective, natural and environmental friendly this technology is very suitable for the living organisms in soil and increases the biodiversity and is cable of maintaining the soil fertility. Promoting the plant and useful rhizosphere microorganisms relations which can increase the production of biomass and plants tolerance to heavy metals, are considered the main and most important methods to increase the efficiency of phytoremediation. In this greenhouse project, the effect of Eucslyptus species ( Eucslyptus camaladulensi ) and Arthrobacter agilis on the absorbtion of heavy metals such as Lead, Zinc and Cadmium and also the effect of Arthrobacter agilis on the s sorbtion ofthis heavy metal in the soil of “Bama” mine and the percentage of the absorbtion of them in different concentrations were studied. The effect of these heavy metals on the growth of Arthrobacter agilis in the media solution in different concentrations with the passing of time was also studied. The results showed that Arthrobacter agilis is able to absorb most of the heavy metals, Cadmium, Lead and Zinc compared to the control treatment (without any bacteria). The ability of these bacteria in absorbing lead is higher compared to Zinc and Cadmium. The percentage of cadmium absorbtion by Arthrobacter agilis in different concentrations (Cadmium 1, 2/5, 5 , 10 mg/l, Lead and Zinc 5, 50, 100, 200 mg/l) had no signification different and varied between 14 to 16 percent, while the amount of absorb Cadmium showed some increase with increase of the metal in the environment. The percentage of Lead absorption was decreased with the increase of this metal in the environment in high concentrations (200 mg/l). The same results were observed for Zinc in concentrations of 100 and 200 mg/l. The growth of Arthrobacter agilis was increased in the growth media during the time. The presence of Cadmium, Lead and Zinc in the environment caused a decrease in bacterial growth compared to the control treatment (without Cadmium, Lead and Zinc). The comparison between the Strilled treatments showed that the amount of biomass in the inoculated treatment was higher which states the positive effect of Arthrobacter agilis . The Stoma interchange in the inoculated treatments was higher with caused an increase in the amount of chlorophil, photosynthesis and growth. The amount of accumulation of heavy metals in root was higher compand to the shoot and the normal treatments showed higher accumulation compared to the Strilled treatments, which indicates the higher impact of local bacteria in soil compared to Arthrobacter agilis . The inoculated treatment showed higher heavy metal accumulation among the Strilled treatments that indicates the positive effect of Arthrobacter agilis . We can conclude that the presence of Arthrobacter agilis without the competition with other bacteria in soil can Lead to an increase in the heavy metal absorbtion in Eucalyptus with is impotent in the phytoremediation process. Keywords : Arthrobacter agilis , Eucalyptus camaldulensis , Phytoremediation, heavy metals, Bama mining
آلودگی فلزات سنگین بهویژه در خاک به عنوان یکی از مشکلات زیست محیطی است. افزایش غلظت عناصر سنگین در خاک غالباً ناشی از فعالیتهای انسانی مانند معدنکاوی، فعالیتهای صنعتی و استفاده از فاضلابها میباشد. مجموعه معادن ایرانکوه در جنوب غربی شهر اصفهان واقع شده است. با توجه به حضور این معادن، مناطق اطراف آن تحت تأثیر آلودگی حاصل از فعالیتهای معدنکاوی و مشکلات زیست محیطی قرار گرفتهاند.گیاهپالایی یکی از روشهای نوین و بالقوه جهت پالایش خاکهای اطراف معادن و اراضی زراعی آلوده به فلزات سنگین است. این فناوری علاوه بر مقرون بهصرفه بودن، طبیعی و دوستدار محیط زیست، مطلوب برای موجودات زندهی خاک، افزایش دهندهی تنوع زیستی و قادر به حفظ حاصلخیزی خاک است. ارتقای روابط متقابل بین گیاهان و ریزجانداران ریزوسفری (باکتریهاو قارچها)سودمندکه میتواند موجب افزایش تولید زیست توده و تحمل گیاهان نسبت به فلزات سنگین شود، به عنوان یکی از مهمترین راهکارهای افزایش کارایی گیاهپالایی در نظر گرفته میشود. در این پژوهش گلخانهای تأثیر گونه اکالیپتوس ( Eucalyptus camaldulensi )و باکتری Arthrobacte r agilis بر جذب فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم، همچنین تأثیر باکتری Arthrobacte r agilis در جذب این فلزات سنگین در خاک معدن باما، همچنین درصد جذب این فلزات در غلظتهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این تأثیر این فلزات سنگین بر رشد باکتری Arthrobacte r agilis در محلول محیط کشت در غلظتهای مختلف با گذشت زمان مورد بررسی قرار گرفت . نتایج نشان داد که باکتری Arthrobacte r agilis قادربه جذب بیشتر فلزات سنگین کادمیم، سرب و روی، در مقایسه با تیمار شاهد (بدون اضافه کردن باکتری) شد. توانایی باکتری نسبت به جذب سرب در مقایسه با روی و کادمیم بیشتر بود. درصد جذب کادمیم بهوسیله باکتری Arthrobacte r agilis در غلظتهایمختلف (کادمیم1، 2.5، 5 و10میلیگرم بر لیتر و سرب و روی 5، 50، 100 و 200 میلیگرم بر لیتر) تفاوت معنیداری نداشت و بین 14 تا 16 درصد متغیر بود. در حالی که مقدار کادمیم جذب شده با افزایش غلظت فلز در محیط افزایش نشان داد. درصد جذب سرب با افزایش غلظت این فلز در محیط در غلظتهای بالا (200 میلیگرم بر لیتر) کاهش یافت. نتایج مشابهی برای فلز روی در غلظتهای 100 و 200 میلیگرم بر لیتر بهدست آمد.در محیط کشت با گذشت زمان رشد باکتری Arthrobacte r agilis افزایش یافت. وجود کادمیم، سرب و روی در محیط باعث کاهش رشد باکتری در مقایسه با تیمار شاهد (بدون کادمیم، سرب و روی) شد.مقایسه بین تیمارهای استریل نشان میدهد که مقدار زیست توده در تیمار تلقیح شده بیشتر بودکه این بیانگر اثر مثبت باکتری Arthrobacte r agilis است. مقدار تبادل روزنهای در بین تیمارهای تلقیح شده بیشتر بود که منجر به افزایش میزان کلروفیل، و فتوسنتز و رشد بیشتر شد.میزان تجمع فلزات سنگین در ریشه نسبت به اندام هوایی بیشتر بود و تیمارهای طبیعی میزان تجمع بیشتری نسبت به تیمارهای استریل شده داشتند که نشاندهنده اثر بیشتر باکتریهای بومی خاک نسبت به باکتری agilisArthrobacter بود. در بین تیمارهای استریل شده تیمار تلقیح شده میزان تجمع فلزات سنگین بیشتری داشتند، که نشاندهنده اثر مثبت باکتری Arthrobacte r agilis بود. در مجموع میتوان نتیجه گرفت که حضور باکتریهای Arthrobacte r agilis در صورت عدم رقابت با سایر باکتریهای خاک میتواند منجر به افزایش جذب فلزات سنگین به وسیله گیاه اکالیپتوس شود که در فرآیند گیاهپالایی حایز اهمیت است. کلمات کلیدی: اکالیپتوس، باکتری Arthrobacte r agilis ، فلزات سنگین، گیاهپالایی ، معدن باما