بررسی اثر نوع گیاه آبزی و جنس بستر بر راندمان حذف سرب در تالاب های مصنوعی با جریان افقی زیر سطحی

تصفیه فاضلاب و حذف فلزات سنگین از منابع آب، عاملی اساسی برای حفاظت محیط زیست و سلامتی انسان محسوب می شود، لذا شناخت و تشخیص روش های ارزان قیمت با کارایی بالا برای کاهش یا حذف فلزات سنگین از منابع آب اهمیت بسیار زیادی دارد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر سه گونه گیاه آبزی و جنس بستر بر راندمان حذف سرب در تالاب های مصنوعی با جریان افقی زیر سطحی، دو آزمایش مستقل در حد فاصل بهار تا پاییز 1392 انجام شد. بخش اول تحقیق، به منظور شناسایی گونه های موثر در جذب فلز سنگین سرب، سه گونه گیاهی علف مرغ ، تیفا و نی در محیط گلدانی و در بستر شن کشت شد و با اعمال سه سطح مختلف غلظت فاضلاب به میزان 5، 10 و 15 میلی گرم در لیتر سرب، در مدت زمان دوماه در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های خاک در این مرحله، هر 10 روز یک بار برداشت گردید و میزان سرب موجود در بستر، اندازه گیری شد. در پایان دوره آزمایش نیز گیاهان موجود در گلدان ها برداشت و پس از تفکیک اندام های هوایی و زمینی ،میزان سرب جذب شده اندازه گیری گردید. علاوه بر آن وزن تر و خشک اندام های هوایی و زمینی توزین شد. نتایج مطالعه اثر نوع گیاه بر سرب حذف شده از خاک نشان داد که گیاه نی در سه سطح مختلف غلظت از عملکرد بهتر و مقاومت بیشتری نسبت به دوگونه تیفا و علف مرغ برخوردار است در حالیکه گیاه تیفا نیز از عملکرد بهتری نسبت به علف مرغ برخوردار است. بررسی درصد سرب حذف شده خاک در طول دوره آزمایش نشان داد که بیشترین مقدار درصد حذف توسط گیاه نی و در سطح غلظت پایین و به مقدار 86/36 درصد و کمترین مقدار آن در تیمار علف مرغ و در سطح غلظت بالا و به میزان 02/9 درصد بود. افزایش سطوح مختلف غلظت نیز اثر معنی دار بر روی درصد حذف سرب داشت به نحوی که با افزایش سطوح مختلف غلظت ، درصد حذف در کلیه موارد کاهش یافت. نتایج اثر نوع گیاه بر جذب تجمعی سرب در اندام های زمینی نشان داد، متوسط میانگین جذب در پایان دوره برای ریشه گیاه علف مرغ، نی و تیفا در تیمار سطح پایین سرب به ترتیب 106/0 ، 179/0 و 096/0 میلی گرم در گرم از بافت خشک و در تیمار سطح متوسط، به ترتیب 183/0 ، 397/0 و 27/0 میلی گرم در گرم و در تیمار سطح بالا به ترتیب 27/0، 544/0 و 316/0 میلی گرم در گرم اندازه گیری شد. بررسی اثر متقابل نوع گیاه و سطوح مختلف غلظت فاضلاب نشان داد تفاوت معنی دار در سطح 5 درصد بین میانگین های جذب در اندام های زمینی سه گونه گیاهی وجود داشت به نحوی که بیشترین مقدار متوسط جذب مربوط به گیاه نی در سطح بالای غلظت فاضلاب و کمترین آن در علف مرغ و در سطح پایین غلظت فاضلاب مشاهده شد. نتایج بررسی اثر متقابل متقابل سطوح مختلف غلظت و نوع گیاه بر انباشت سرب در اندام های هوایی نیز نشان داد که نوع گیاه و سطوح مختلف غلظت، اثر معنی دار در سطح 5درصد بر روی انباشت سرب در اندام های هوایی داشت. نتایج نشان داد که بیشترین انباشت در اندام های هوایی تیفا و در سطح بالای غلظت و کمترین آن در گیاه نی و در سطح پایین غلظت رخ داد. بررسی شاخص انتقال و ترابری در گونه های مختلف نیز نشان داد که این شاخص به ترتیب در نی، تیفا و علف مرغ 5/5 ، 193/2 و723/1 بود که بیشترین آن در گیاه نی و کمترین آن در علف مرغ مشاهده گردید که نشان دهنده این بود که هر سه گیاه تمایل بیشتری به جذب و تجمع فلز سرب در بخش ریشه و ریزوم دارند و گیاه نی به دلیل زی توده بیشتر اندام های زیرزمینی و استراتژی انباشت بیشتر در ریشه ها، موفقیت بیشتری در پالایش فاضلاب آلوده به سرب داشت. استراتژی انباشت بیشتر در ریشه ها، منجر به مقاومت بیشتر به آلودگی سرب و به تبع آن افزایش شاخص انباشت گردید. بنابراین مکانیزم عمده گیاه پالایی فاضلاب آلوده به سرب در این تحقیق عمدتاً به صورت جذب ریزوسفری بود. در بخش دوم تحقیق اثر سه جنس مختلف بستر و زمان ماند هیدرولیکی بر راندمان حذف سرب در تالاب مصنوعی افقی زیر سطحی تحت کشت نی معمولی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور تعداد 9 سامانه نیزار مصنوعی زیرسطحی با بسترهایی از شن ، گراول ریز و گراول متوسط در سه تکرار و در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی طراحی شد. غلظت فاضلاب آلوده به سرب در این مرحله از تحقیق 10 میلی گرم در لیتر و با زمان های ماند هیدرولیکی 1 ، 3 ، 5 و 10 روز اجرا شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان ماند هیدرولیکی، راندمان حذف افزایش می یافت، به طوریکه بین راندمان حذف در بستر شنی و در زمان های ماند 1، 3 و 5 روزه اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد (p?0.05) وجود داشت ولی بین زمان ماند 5 و 10روزه اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد مشاهده نشد. برای دو جنس بستر گراول ریز و متوسط بین زمان های ماند 1 و 3 روز اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد مشاهده شد در صورتیکه بین زمان های ماند 3 ، 5 و 10 روزه اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد (p?0.05) مشاهده نگردید. بنابراین بهترین زمان ماند هیدرولیکی برای بستر شن، گراول ریز و گراول متوسط به ترتیب 5 ، 3 و 3 روز با حداکثر راندمان 51/88، 53/81 و 35/80 پیشنهاد گردید. نتایج تحلیل جنس بستر نیز نشان داد که جنس بستر در زمان های ماند مختلف، اثر معنی دار در سطح 5 درصد (p?0.05) بر راندمان حذف سرب داشت به طوریکه بستر شن از راندمان بالاتری نسبت به دوبستر دیگر برخوردار بود و نتیجه گیری شد که بستر شن اثربخشی بیشتری در رابطه با تشدید فرآیندهای فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی موثر در حذف سرب فاضلاب مصنوعی داشت. بررسی مدل های حذف در تالاب های مصنوعی این تحقیق نشان داد، مدل وابسته نمایی، از بالاترین ضریب همبستگی برخوردار بود و پس از آن به ترتیب، مدل کریتس- چوبانوگلوس، مدل کادلیک-نایت و مدل نمایی reed قرار گرفتند. بنابراین مدل وابسته نمایی نسبت به بقیه مدل های حذف از تطابق بهتری در تالاب مصنوعی برخوردار بود و می توان از آن جهت مدل سازی حذف سرب در شرایط تالاب مصنوعی زیرسطحی استفاده نمود.