این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 90 صفحه می باشد.
فهرست مطالب
مقدمه ۴
۱-۱- اهمیت موضوع پژوهش و پیشینة آن ۴
۱-۲-آلودگی هوا و آلایندهها ۱۳
۱-۲-۱- انواع آلایندهها ۱۳
۱-۲-۲- آلایندههای گوگردی ۱۸
۱-۲-۳- آلایندههای نیتروژنی ۱۸
۱-۲-۴- ازن ۱۹
۱-۲-۵- فلوئور ۲۰
۱-۲-۶- پراکسی استیل نیترات (PAN) 21
1-2-7- باران‌های اسیدی ۲۲
۱-۲-۸- فلزات سنگین ۲۳
۱-۳- اثرات آلودگی هوا بر گیاهان ۲۷
۱-۳-۱- عوامل موثر بر میزان آسیب‌پذیری نسبت به آلودگی ۲۷
۱-۳-۱-۱- میزان دریافت آلاینده ۲۷
۱-۳-۱-۲- عوامل درونی ۲۹
۱-۳-۱-۳- عوامل محیطی ۳۱
۱-۳-۲- اثرات آلایندههای گوناگون بر گیاهان ۳۴
۱-۳-۲-۱- اثرات آلایندههای گوگردی بر گیاهان ۳۶
۱-۳-۲-۲- اثرات آلایندههای نیتروژنی: ۳۸
۱-۳-۲-۳- اثرات زیست محیطی ازن ۴۱
۱-۳-۲-۴- فلوئور ۴۳
۱-۳-۲-۵- پراکسی استیل نیترات (PAN) 49
1-3-2-6- باران اسیدی ۵۰
۱-۳-۲-۷- فلزات سنگین ۵۳
۱-۳-۳- اثرات آلودگی بر روابط بین گونه‌‌ای ۵۶
۱-۳-۴- اثرات آلودگی بر جوامع گیاهی ۵۹
۱-۳-۵- پاسخ‌های تکاملی گیاهان نسبت به آلودگی ۶۵
۱-۴- تاثیر گیاهان بر آلودگی محیط زیست ۶۸
۱-۵-معرفی گونه‌های گیاهی مورد پژوهش ۷۲
۱-۵- کلم زینتی؛ Brassica oleracea 72
1-5-2- عشقه؛ Hedera colchica 76
مواد و روشها ۸۱
۲-۱- سنجش رنگیزه‌های فتوسنتزی ۸۳
۲-۱-۱- سنجش کلروفیل ۸۳
۲-۱-۲- سنجش کاروتنوئیدها ۸۴
1-1- اهمیت موضوع پژوهش و پیشینة آن
آلودگی محیط زیست یکی از بزرگترین، یا حتی بزرگترین و حادترین معضل جهان امروز است. آسیب‌های بی‌شمار ناشی از آلایندههای گوناگون بر سلامتی انسان، زیست بوم‌ها و انواع موجودات زنده، توجه دانشمندان و محققان نقاط مختلف دنیا را به خود جلب نموده است. اهمیت این موضع به حدی است که این دهه را دهة محیط زیست نامگذاری کرده‌اند تا تأکید بیشتری بر جدی بودن مساله آلودگی محیط زیست و لزوم توجه به آن و یافتن راهکارهایی جهت جلوگیری از افزایش آن باشد.
در سال ۱۸۰۳، مالتوس، بزرگترین معضل بشریت را کمبود مواد غذایی دانست و هشدار داد که با توجه به روند فزایندة افزایش جمعیت کره زمین، به زودی به جایی خواهیم رسید که غذای کافی برای تغذیه همه انسانهای ساکن این کره وجود نخواهد داشت. امروز شاهدیم که طبق گزارش‌های سازمان ملل، ۸۰۰ میلیون گرسنه در جهان وجود دارند که قادر به بدست آوردن غذای مورد نیاز خود نیستند. بعد از مالتوس، عده‌ای دیگر که خود را نئومالتوسیان نامیدند، آلودگی محیط زیست را معضلی بزرگتر و حادتر از مساله کمبود مواد غذایی دانستند، و متاسفانه، اخبار تکان دهنده‌ای که در این زمینه بدست میآید اثبات کنندة این حقیقت تلخ است برخی از اخبار و آمارهای ارائة شده از سوی سازمان‌های معتبر جهانی را از نظر می‌گذرانیم:
در شهرهای بزرگ جهان، روزانه صدها نفر جان خود را در اثر آلودگی هوا از دست میدهند. پژوهش‌هایی که در ۱۵ شهر بزرگ اروپا انجام شده است نشان میدهد که آلودگی هوا در شهر لیون فرانسه سبب مرگ زودرس ۳۰ تا ۵۰ نفر در روز میشود و در پاریس، ۲۶۰ تا ۳۵۰ نفر هر روز بر اثر بیماریهای قلب و عروق ناشی از آلودگی هوا می‌میرند. محققان دانشگاه هارواد دریافته‌اند که میزان مرگ و میر در شهرهایی که بیش از استانداردهای مجاز با آلودگی هوا مواهند حدود ۲۰ درصد بیشتر از شهرهای دارای هوای غیرآلوده است و میزان بیمارهای قلبی در شهرهای صنعتی، بیش از ۳۰ درصد بیشتر از سایر شهرهاست.
گزارشی از صدوق محیط زیست بانک جهانی حاکی است که سالانه ۸۰۰ هزار نفر در جهان بر اثر بیماریهای تنفسی، قلبی و سایر بیماریهای ناشی از آلودگی هوا جان خود را از دست میدهند.
نازایی، اختلالات نوزادان، کم‌خونی، نارسایی‌های حاد کلیوی، اختلالات کبدی، دردهای شکمی، بیماریهای چشمی حاد و بعضاً کوری، مشکلات تیروئیدی، افزایش فشار خون، سکته، فلج، اختلالات حافظه، پایین آمدن بهره هوشی، عم تمرکز، انواع ناراحتی‌های روحی و روانی از جمله افسردگی، اضطراب‌‌های شدید، تنش‌ها و … از عواقب انتشار وسیع آلایندهها در جهان می‌باشند.
آلودگی محیط زیست منجر به بروز عظیم‌ترین و فاجعه آمیزترین انقراض بزرگ تاریخ حیات شده است…. حیات در طول تاریخ طولانی خود، از بیش از سه میلیارد سال پیش، شاهد پنج انقراض عظیم بوده است که به ترتیب در اواخر دوران های اردوویسین، دونین، پرمین، تریاس و کرتاسه رخ دادند. در هر یک از این پنج انقراض عظیم، تنوع زیستی و تعداد گونه‌های زیستی تا حد زیادی کاهش یافت و گاه چند میلیون سال طول می‌کشید تا تنوع زیستی دوباره بهبود حاصل کند و غنای خود را بازیابد. مشهورترین آنها، انقراض پنجم بود که در آخر دورة‌کرتاسه رخ داد و باعث نابودی نسل دایناسورها شد. ولی این انقراض، مخربترین انقراض عظیم تاریخی خلقت نبود. فجیع‌ترین آنها انقراض ششم است که به دست انسان آغاز شده و بسیاری از دانشمندان احتمال داده‌اند که علاوه بر بسیاری از گونه‌های گیاهی و جانوری، منجر به نابودی نسل بشر نیز خواهد شد. وجود مقادیری از انواع آلایندهها از جمله آفت کش‌ها و سموم شیمیایی در شیر انسان، احتمال این فرض را افزایش میدهد.
آلودگی محیط زیست و گرمایش جهانی ناشی از آن، یک سوم زیستگاه‌های طبیعی جهان را تا آخر این قرن بطور اساسی دچار اختلال میکند و تمامی گونه‌های زیستی که امکان مهاجرت سریع، با سرعتی بیش از روند تخریب را ندارند و یا زیستگاه‌های آنها منحصر به فرد است محکوم به نابودی خواهند بود.
طبق فهرست قرمز ارائه شده از سوی IUCN (اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت و منابع طبیعی) در سال ۲۰۰۲، ۵۷۱۴ گونه از گیاهان و ۵۴۵۳ گونه از جانوران جهان با خطر انقراض مواجه هستند و از این میان، ۹۲۸ گونه از گیاهان دولپه‌ای، ۷۹ گونه از تک لپه‌ای‌ها، ۱۷ گونه از مخروطیان، بیش از ۲۲ گونه از نهانزادان آوندی، ۱۸۱ گونه از پستانداران، ۱۸۲ گونه از پرندگان، ۵۵ گونه از خزندگان، ۳۰ گونه از دوزیستان، ۲۵۷ گونه از ماهیان، ۴۶ گونه از حشرات و ۲۲۲ گونه از نرم‌تننان در شرایط بسیار حاد و بحرانی به سر می‌برند. و البته این ارقام از میان گونه‌های شناسایی شده است و مسلماً گونه های فراوانی وجود دارند که بدون اینکه حتی شناسایی شده باشند در حال نابودن‌اند، چنانکه گفته میشود حدود ۹۰ درصد از گیاهان جنگل‌های جاده‌ای هنوز مورد مطالعه و برری قرار نگرفته‌اند و چه بسا بتوان از آنان، داروهایی ارزشمند برای بیماریهای غیرقابل درمان امروز و چارهای برای مشکلات بشر بدست آورد.
جنگل‌های حاره‌ای که با تنوع زیستی فوق‌العاده غنی، حداقل دو پنجم گونه‌های گیاهی و جانوری دنیا را در خود جای داده‌اند با روندی بسیارسریع، حدود بیست میلیون هکتار در سال، در حال تخریب هستند.
طبق آمار ارائه شده دیگری از سوی IUCN، در حال حاضر بیش از ۵۷۱۵ گونه زیستی در قاره آسیا، ۵۶۴۳ گونه در قاره آمریکا، ۳۸۲۲ گونه در آفریقا، ۱۴۳ گونه در اروپا، ۱۶۶۳ گونه در استرالیا و ۲۷ گونه در قطب جنوب در خطر انقراض قرار دارند…. و این گنجینة ارزشمند و بی بدیل حیات است که حدود ۵ میلیارد سال به طول انجامیده تا به غنای امروزی رسیده است، تنوع زیستی … و اخباری از این قبیل، بسیار فروان و حقیقتاً هولناکند.
یک زیست‌شناس می‌کوید: «معدنچنان برای اطلاع از وجود گازهای مهلک، از قناری‌های استفاده می‌کنند؛ مرگ قناری‌ها برای آنها هشداری است مبنی بر وجود گازهای کشنده. و اکنون ما نیز باید چنین هشدارها و اخطارهایی را از اجساد دلفین‌ها و شیرهای دریایی مرده بر سواحل، پرندگان بیجان افتاده بر بر زمین و جنگل‌های نابوده شده دریافت داریم و پیش از آنکه خیلی دیر شود چارهای جدی بیندیشیم. مرگ گونه‌ها هشداری است برای گونة Homo sapiens (انسان خردمند)! … »
این معضل بزرگ و وخیم آلودگی محیط زیست، از زمانی آغاز شد که بشر به صنعت و بهره‌برداری بی‌رویه از طبیعت و منابع طبیعی روی آورد و رابطة همزیستی و مسالمت‌آمیر، متعادل و دو جانبة خود با محیط زیست و سایر موجودات زنده را به رابطه‌ای یکطرفه و متعادل تبدیل کرد و طی مدت زمانی کوتاه، تغییراتی هنگفت و فشاری عظیم و غیر قابل تحمل را بر محیط زیست وارد آورد. این فشار به حدی بود که طی سال‌های ۱۹۷۰ تا ۱۹۹۵، یک سوم منابع طبیعی زمین نابود شدند، آب‌ها، خاک‌ها و هوا در سراسر کره زمین به انواع آلایندهها آلوده شدند و بسیاری از زیستگاه‌های طبیعی دچار تخریب گردیدند. فعالیتهای بشر در ده‌های اخیر منجر به ورود میلیون‌ها تن مواد آلاینده به اتمسفر شده است، و این روند آلودگی همچنان ادامه دارد. در حال حاضر، آلایندههای حاصل از فعالیتهای مختلف انسانی اعم از فعالیتهای صنعتی، نقل و انتقالات، کشاورزی، دفع فاضلاب‌ها و … به نحو گسترده‌ای در سراسر کرة زمین انتشار یافته‌اند و موجب صدمات شدید بر سلامتی انسان، محیط زیست او و منابع طبیعی او می‌گردند. طبق محاسبه‌ای که در ایالات متحده امریکا انجام شده است، تنها خسارات مالی وارد بر گیاهن زراعی و تزئینی و انواع محصولات گیاهی در اثر آلودگی هوا بیش از یک میلیارد دلار برآورد گردیده است. شدت آلودگی محیط زیست و وخامت آن به حدی است که این دهه را دهة محیط زیست نام نهاده‌اند تا توجه جهان، بیش از پیش به این مساله جلب گردد و چارهای برای آن اندیشیده شود.
مساله آلودگی محیط زیست و تاثیر آلایندههای ناشی از فعالیت انسان بر محیط، از قرن‌ها پیش مورد توجه بوده است. جان ایولین، نویسندة انگلیسی، در کتابی که در سال ۱۶۶۱ منتشر کرد، برخی از ابتدایی‌ترین صدمات ناشی از آلوگی هوا بر گیاهان را ذکر کرد و به شرح مشکلات رویشی گلها و درختان میوه در هوای آلوده به دود زغال سنگ انگلستان پرداخت. ایبنس در نروژ نیز مساله قابلیت جابجایی و انتشار آلایندهها در مقیاس وسیع و در سراسر جهان را مطرح کرد و نوشت: «مه دود حاصل از سوخت زغال سنگ در انگلستان، به صورت بارانی دوده‌ای و آلوده بر سراسر جهان خواهد بارید.»
در زمینة آلودگی محیط زیست، مسالة آلودگی هوا بخصوص مبحثی بسیار قابل توجه و پراهمیت است، زیرا هوا در مسافت‌های طولانی قابلیت انتشار دارد و قادر است آلایندهها را در سراسر جهان منتشر کند. علاوه بر این، بسیاری از آلایندههای محیط زیست در ابتدا در هوا وجود دارند و سپس از آنجا به زمین می‌آیند و منجر به آلودگی آب‌ها و خاک‌ها می‌گردند.
تا قبل از دهة ۱۹۴۰، آلایندههای عمده هوا، دی‌اکسید گوگرد و ذرات ریز بودند، در حالیکه امروزه طیف وسیعی از انواع آلایندههای گوگردی، نیتروژنی، فلوئوریدی، فلزی و … با غلظت‌های زیاد در هوا و در کل محیط زیست وجود دارند. صدمات ناشی از دی‌اکسید گوگرد بر گیاهان از اواسط قرن نوزدهم در مناطق صنعتی و شهرهای بزرگ مشاهده گردید. در اورپا سالها تصور بر این بود که با آلاینده، تنها آلایندة هواست و صدمات گوناگون مشاهده شده بر پوشش گیاهی به آن نسبت داده می‌شد، ولی مطالعات گسترده‌تر ثابت نمود که این آلاینده به تنهایی نمیتواند مسوول پیچیدگی و گستردگی صدمات وارد بر گیاهان باشد. از آن سازمان، آلایندههای متعدد دیگری مورد شناسایی و بررسی قرار گرفتند و این تحقیقات همچنان ادامه دارند. متاسفانه در کشور ما، ایران، مطالعات و تحقیقات بسیار اندکی در زمینة آلودگی محیط زیست و اقدامات بسیار کمتری در جهت کاهش آلودگی و یا حداقل جلوگیری از افزایش آن صورت گرفته است. و این در حالی است که یکی از آسوده‌ترین شهرهای جهان در آن است. آمار ارائه شده، آلودگی هوای شهر تهران را ۳۰۰-۲۰۰ میکروگرم در هر متر مکعب برآورد کرده‌اند که دو برابر میزان آلودگی استانداردهای مجاز جهانی است، در حالیکه میزان آسودگی هوا در بسیاری از شهرهای بزرگ و صنعتی جهان کمتر از استانداردهای مجاز جهانی میباشد، چنانکه میزان آن در شهر لندن، ۵۰ میکروگرم در هر متر مکعب گزارش شده است.
همچنین آمارهایی رسمی حاکی از این هستند که سالانه بیش از ۷۰۰۰ نفر در تهران جان خود را در اثر آلودگی هوا از دست میدهند. با چنین میزان آلودگی محیط زیست و وخامت اثرات منفی آن، ضرورت انجام پژوهش‌های گسترده و وسیع در این زمینه و تلاش جدی جهت دستیابی به راهکارهایی برای مادتو شدن این بحران، بخصوص برای ما که در این آلوده‌ترین شهرهای جهان زندگی میکنیم و مستقیماً تحت تاثیر عوارض بسیار شدید، بیماری‌زا و مرگبار انواع آلایندهها قرار دادیم، ناگفته پیداست.
شواهد مستدل وجود دارد منبی بر اینکه محیط زیست و انواع اکوسیستم‌ها از زمان آغاز صنعتی شدن جهان در حال تغییرند و از سال ۱۹۵۰، شدت این تغییرات افزایش چشمگیری یافته است. این تغییرات عمدتاً شامل مهار فعالیتهای زیستی انواع گونه‌های موجودات زنده، کاهش شدید زادآوری آنها و کاهش تولید زیست توده (بیوماس) بوده است. اثرات زیست محیطی گوناگون آلودگی هوا به تدریج در طی این سالها شناخته شدند. به عنوان مثال، اسیدی شدن باران در اثر وجود آلایندههای حاصل از فعالیتهای انسانی در سال ۱۸۷۲ ، و افزایش فلزات سنگین از جمله سرب در بستر مناطق جنگلی از سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرارگرفت. طب این سالها ، بررسی‌ها و مطالعات زیستی، شیمیایی، بیوشیمیایی و فیزیکوشیمیایی گوناگون، ابعاد مختلف و گستردگی انتشار آلایندهها در هوا، آب و خاک در سطح جهان و صدمات متعدد و شدید آن را بر گیاهان آشکارتر ساختند. در بخش بعد، تعدادی از این آلایندهها و شدت و گستردگی عوارض ناشی از آنها به تفصیل شرح داده خواهند شد.
تحقیقات نشان داده‌اند علیرغم برخی اقدامات صورت گرفته در راستای کاهش ورود آلایندهها به محیط در برخی مناطق، آسیب‌های ناشی از آلودگی همچنان ادامه دارند، و این نتیجة بروز اثرات بلندمدت آلاینده‌هایی است که از بیش از یک قرن پیش به مقیاس وسیع و با غلظت‌های زیاد وارد محیط زیست شده، باعث آلودگی آن گردیده‌اند.
یکی از موثرترین، پایدارترین و ارزان‌ترین راهکارهای تصفیة محیط زیست و جلوگیری از افزایش آلودگی آن، تصفیة گیاهی محیط زیست (Phytoremediation) است. درمان گیاهی محیط زیست یا بهبود محیط زیست توسط گیاهان، فناوری زیستی جدیدی است که امروزه در نقاط مختلفی از جهان مورد توجه و استقبال قرار گرفته است. در این روش، گیاهان دارای قابلیت جذب آلایندهها به مقدار زیاد و انباشتن آنها در خود (گیاهان Phytoremediatior)، در مناطق آلوده کاشته می‌شوند و با جذب آلایندهها یا تبدیل آنها به فرم‌های بی‌خطر، باعث پالایش محیط زیست در مقیاس وسیع می‌گردند. برخی از گونه‌های گیاهی به طور طبیعی دارای این توانایی هستند و برخی دیگر با روشهای مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی و پس از تیمارهای گوناگون، این قابلیت را بدست می‌آورند، که البته روش اخیر، روشی پرهزینه و مستلزم فرایندهای متعدد و پیچیده میباشد. این فناوری جدید همچنان در حال توسعه است و دانشمندان و محققان جهان در صدد دستیابی به روشهای ارزان قیمت‌تر و پایدارتر می‌باشند.
در این پژوهش، دو گیاه عشقه (Hedera colchica) و کلم زینتی (Brassica oleracea) که طبق تحقیقات انجام شده در برخی کشورها، جزء گیاهان تصفیه کنندة محیط زیست شناخته شده‌اند، از نظر قابلیت جذب آلایندههای هوا و برخی تغییرات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی و میزان غلظت برخی آلایندههای هوا در گیاهان روییده در مناطق آلوده‌تر در مقایسه با گیاهان روییده در مناطق دارای آلودگی کمتر شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
در اینجا لازم به ذکر است که مساله واکنش یک گیاه و تغییرات گوناگون آن در پاسخ به آلایندهها، مساله‌ای بسیار پچیده است که چنانکه در بخش‌های بعدی شرح داده خواهد شد، به عوامل متعدد اکولوژیکی، فیزیولوژیکی، اقلیمی و .. بستگی دارد. لذا برای نتیجه‌گیری قطعی در زمینه نحوه واکنش گیاهان مورد پژوهش، نسبت به آلودگی هوا و توانایی آنها در تصفیه محیط، بسنده کردن به یک تحقیق کافی نیست و مطالعات و بررسی‌های بسیار بیشتر و گسترده‌تری را می‌طلبد. در هر حال ، این پژوهش، گامی است هر چند کوچک در راهی بس دراز، به سوی یافتن چارهای برای یکی از بزرگترین و حادترین معضلات جهان امروز، و امید است که در این راه، هر گام، گام بعدی را استوارتر و مسیر را روشن‌تر سازد.
۱-۲-آلودگی هوا و آلایندهها
۱-۲-۱- انواع آلایندهها
آلهمانطور که قبلاً گفته شد، مساله آلودگی هوا مبحث بسیار مهم و قابل توجهی در زمینه آلودگی محیط زیست است زیرا اولاً هوا قادر به جابه‌جا کردن و انتشار آلایندهها در مقیاس بسیار وسیع و گاه جهانی است و ثانیاً، بسیاری از آلایندهها خاک و آب، ابتدا در هوا وجود داشته اند و سپس توسط نزولات جوی به این محیط‌ها وارد شده، باعث آلودگی آنها گردیده‌اند.
به طور کلی، آلاینده به ماده شیمیایی‌ای گفته میشود که اثرات زیست محیطی داشته باشد. مقادیر اندک مواد شیمیایی ممکن است عواقب زیست محیطی به دنبال نداشته باشند و در این صورت جزء آلایندهها محسوب نمیگردند.
اثر محیطی مواد شیمیایی به دو عامل بستگی دارد:
۱- غلظت آنها در محیط،
۲- میزان دریافت یا جذب آنها توسط موجود زنده
اثرات زیست محیطی آلایندهها بر حسب وسعت محدوده‌ای که اشغال می‌کنند و تحت تأثیر قرار میدهند به سه دسته تقسیم می‌شوند:
۱- اثرات محلی(Local): در این مورد، اثر محیطی آلاینده بسیار محدود و منحصر به نواحی مجاور و نزدیک، مثلاً یک جاده؛ …. ، میباشد.
۲- اثرات منطقه‌ای (Regional): آلاینده در مقیاس نسبتاً وسیع جابه‌جا میشود و اثرات محیطی گسترده‌تری نسبت به گروه قبل دارد. باران اسیدی و ازن تروپوسفری از جمله مثال‌های این دسته هستند.
۳- اثرات جهانی (Universal): در این حالت، آلاینده کل جهان را تحت تاثیر قرار میدهد، مثل تجمع دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای در جو کرة زمین و یا اثر تغییرات لایة ازن بر میزان تابش پرتوهای فرابنفش.
آلایندهها از نظر مدت زمان تأثیرگذاری نیز متقاوتند: برخی از این اثرات در نتیجة آزاد شدن ناگهانی مقدار زیادی آلاینده ایجاد می‌شوند که ممکن است موجب اثری آنی و کوتاه مدت شود و سپس به تدریج بهبود یافته، به حالت اول بازگردد، در حالیکه بعضی دیگر از اثرات زیست محیطی، نتیجة تجمع غلظت زیادی از آلاینده به طور تدریجی و طی سالها یا حتی دهه‌ها می‌باشند.
مقاله آلودگی هوای تهران و آثار مخرب آن بر جامعه
