بررسي كارايي روش گياه پالايي در حذف فسفات از زه آب اراضي شاليزاري استان گيلان (مطالعه موردي: گياهان وتيور، تيفا و ني)

Evaluate the effectiveness of the phytoremediation method of removing phosphorus from agricultural drainage water (Case study: Vetiver, Typha and Reed)

فسفر مهم‌ ترين ماده مغذي موثر در پديده خوراك‌ وري منابع آب سطحي است. فرسايش ذرات خاك، از عوامل هدررفت فسفر از اراضي كشاورزي و تخليه آن به زهكش‌ هاي كشاورزي محسوب مي‌ شود. گياه پالايي از سال 1980 به عنوان يك راهكار اجرايي و ارزان براي حذف آلاينده‌ ها به كار گرفته مي‌ شود. در گياه‌ پالايي انتخاب گياهي كه علاوه‌ بر توانايي بالاي جذب آلاينده‌ ها، امكان رشد در شرايط آلوده و تعرق بالا داشته‌ باشد، اهميت بسياري دارد. تا كنون طيف وسيعي از گياهان و درخت‌ ها به منظور سنجش قابليت كاربرد در فرآيند گياه‌ پالايي در سراسر دنيا مورد بررسي قرار گرفته‌ اند. در پژوهش حاضر توانايي جذب فسفات توسط سه گياه ني، تيفا و وتيور به منظور ارزيابي توانايي گياه‌ پالايي آن‌ ها در كاهش فسفات زه‌آب اراضي شاليزاري استان گيلان، آزمايش فاكتوريل بر پايه طرح كاملا تصادفي در سه تكرار مورد بررسي قرار گرفت. در اين راستا 18 مخزن خاك آماده و پس از كشت گياهان، آب حاوي كود سوپر فسفات تريپل با غلظت 8 ميلي‌ گرم بر ليتر فسفات و نيترات پتاسيم در دو سطح 10 و 20 ميلي‌ گرم بر ليتر نيترات در طول مدت آزمايش جهت شبيه‌ سازي كيفي زه‌ آب منطقه استفاده شد. مخازن با خاك با بافت سيلتي لوم پر و دو هفته بعد از كشت گياهان و پس از اطمينان از استقرار گياهان، محلول كود با ارتفاع 10 سانتي‌ متر روي سطح خاك در تمام طول مدت آزمايش به مخازن اعمال شدند. در طول آزمايش، توانايي كاهش فسفات توسط گياهان در عمق‌ هاي 35 و 70 سانتي‌ متر با اندازه‌ گيري مقادير ارتوفسفات عصاره خاك بررسي شد. نتايج نشان داد كه بيش‌ ترين مقدار جذب ارتوفسفات مربوط به گياه ني در غلظت 10 و در عمق 35 سانتي‌ متر به ميزان 99/8 درصد و كمترين مقدار آن در عمق 35 سانتي‌ متر و غلظت 20 ميلي‌ گرم بر ليتر، به ميزان 99/2 درصد توسط گياه وتيور روي داد. ميزان كاهش ارتوفسفات خاك توسط گياه تيفا نيز در غلظت 10 و در عمق 70 سانتي‌ متري خاك 99/9 درصد بود. نتايج نشان از تاثير ميزان حذف ارتوفسفات از غلظت نيترات زه‌ آب داشت بنابراين در طراحي سيستم گياه‌ پالايي مي‌ بايست غلظت نيترات زه‌آب مد نظر قرار گيرد. گياه ني به‌ دليل دارا بودن ميانگين ارتوفسفات 0/019 ميلي‌ گرم بر ليتر و نيز خطاي استاندارد 0/001، عملكرد بهتري نسبت به دو تيمار گياهي ديگر در جذب ارتوفسفات از خود نشان داد. بعد از گياه ني، گياهان تيفا و وتيور به‌ ترتيب با مقادير ميانگين ارتوفسفات 0/035 و 0/138 ميلي‌ گرم بر ليتر توانستند در جذب ارتوفسفات عمل نمايند. علاوه بر اين نتايج نشان داد كه افزايش عمق در گياهان وتيور و ني منجر به كاهش حذف ارتوفسفات مي‌ شود. با توجه به نتايج اين پژوهش، گياه ني به عنوان مناسب‌ ترين گياه براي حذف فسفات بخش كشاورزي به خصوص در سيستم گياه‌ پالايي زهكش سطحي در استان گيلان پيشنهاد مي‌ شود.

Background and Objectives: Phosphorus is the most effective nutrient in feed efficiency phenomenon in surface water resources. Soil erosion is the loss of phosphorus from agricultural land and discharge into the agricultural drains. Phytoremediation of 1980 as a practical and affordable solution used to remove pollutants. Phytoremediation selecting plants that absorb pollutants in addition to ability, to grow in polluted and have high transpiration is very important. There is a wide range of plants and trees in order to measure the efficiency of the process Phytoremediation around the world have been studied. Materials and Methods: This study aimed to evaluate the phytoremediation strategy to reduce phosphorus in agricultural drainage water, phosphorus uptake capacity by three plant Vetiveria zizanioides, Typha latifolia and Phragmites australis in a factorial in randomized complete design with three replications was studied in Guilan province. For this purpose, 18 boxes with soil was ready and after cultivation of plants, water containing superphosphate triple at a concentration of 8 mg/liter and potassium nitrate at two levels 10 and 20 mg/liter was used to simulate the drainage water quality. During the experiment, the ability to reduce phosphorus by plants at depth of 35 and 70 cm, extracts was determined by measuring orthophosphate. During the experiment, the ability to reduce phosphorus by plants at 35 and 70 cm was determined by measuring orthophosphate of soil extracts. Results: The results showed that the maximum absorption of the orthophosphate was in reed at concentration 10 mg/liter and 35 cm with 99.8 percent and the least in depth of 35 cm and a concentration of 20 mg/liter of the Vetiver plant with 99.2 percent was occurred. Also reduction in soil's orthophosphate by Typha at concentration of 10 mg/liter and 70 cm was 99.9 percent. The results showed the effect of nitrate concentration on orthophosphate removal of effluent therefore nitrate concentration must be considered in design of phytoremediation system. Because Phragmites australis has lowers standard error (0.001) and mean orthophosphate (0.019 mg/l), was better than the two other plants in the uptake of orthophosphate. After Phragmites australis, Typha latifolia and Vetiveria zizanioides with mean values of orthophosphate 0.035 and 0.138 mg/l, respectively could absorb orthophosphate. Furthermore results showed the increasing in depth of soil in Vetiver and Phragmites australis plants leads to decrease in orthophosphate removal. Conclusion: According to the results, Phragmites australis is proposed to remove orthophosphate from agricultural waste water, especially in Phytoremediation of surface drainage system in Guilan province.