آلودگی هوا و آثار مخرب آن بر جامعه

در شهرهای بزرگ جهان، روزانه صدها نفر جان خود را در اثر آلودگی هوا از دست می‌دهند. پژوهش‌هایی که در 15 شهر بزرگ اروپا انجام شده است نشان می‌دهد که آلودگی هوا در شهر لیون فرانسه سبب مرگ زودرس 30 تا 50 نفر در روز می‌شود و در پاریس، 260 تا 350 نفر هر روز بر اثر بیماریهای قلب و عروق ناشی از آلودگی هوا می‌میرند. محققان دانشگاه‌ هاروارد دریافته‌اند که میزان مرگ و میر در شهرهایی که بیش از استانداردهای مجاز با آلودگی هوا مواهند حدود 20 درصد بیشتر از شهرهای دارای هوای غیر آلوده است و میزان بیماریهای قلبی در شهرهای صنعتی، بیش از 30 درصد بیشتر از سایر شهرهاست.

گزارشی از صدوق محیط زیست بانک جهانی حاکی است که سالانه 800 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 دوره‌کرتاسه 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.

اهمیت موضوع پژوهش و پیشینه 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 دهه محیط زیست نامگذاری کرده‌اند تا تاکید بیشتری بر جدی بودن مساله آلودگی محیط زیست و لزوم توجه به آن و یافتن راهکارهایی جهت جلوگیری از افزایش آن باشد.

در سال 1803، مالتوس،‌ بزرگترین معضل بشریت را کمبود مواد غذایی دانست و هشدار داد که با توجه به روند فزاینده 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، 800 میلیون گرسنه در جهان وجود دارند که قادر به بدست آوردن غذای مورد نیاز خود نیستند.

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 2002، 5714 گونه از گیاهان و 5453 گونه از جانوران جهان با خطر انقراض مواجه هستند و از این میان، 928 گونه از گیاهان دولپه‌ای، 79 گونه از تک لپه‌ای‌ها، 17 گونه از مخروطیان، بیش از 22 گونه از نهانزادان آوندی، 181 گونه از پستانداران، 182 گونه از پرندگان، 55 گونه از خزندگان، 30 گونه از دوزیستان،‌ 257 گونه از ماهیان، 46 گونه از حشرات و 222 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 90 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 5715 گونه زیستی در قاره آسیا، 5643 گونه در قاره آمریکا، 3822 گونه در آفریقا، 143 گونه در اروپا، 1663 گونه در استرالیا و 27 گونه در قطب جنوب در  خطر انقراض قرار دارند…. و این گنجینه ارزشمند و بی بدیل حیات است که حدود 5 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 گونه 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 رابطه همزیستی و مسالمت‌آمیر، متعادل و دو جانبه 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 1970 تا 1995،‌ 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 کره 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 دهه 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، نویسنده انگلیسی، در کتابی که در سال 1661 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 زمینه آلودگی  محیط زیست، مساله 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 دهه 1940، 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 آلاینده 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 زمینه 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 300-200 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، 50 میکروگرم در هر متر مکعب گزارش شده است.

همچنین آمارهایی رسمی حاکی از این هستند که سالانه بیش از 7000 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 1950، 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 1872 ، و افزایش فلزات سنگین از جمله سرب در بستر مناطق جنگلی از سال 1966 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 نتیجه 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 تصفیه محیط زیست و جلوگیری از افزایش آلودگی آن، تصفیه 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 کننده 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 مسئله واکنش یک گیاه و تغییرات گوناگون آن در پاسخ به آلاینده‌ها، مساله‌ای بسیار پیچیده 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.

آلودگی هوا و آلاینده‌ها

همانطور 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.

افزایش آلاینده‌ها، چه آلاینده‌های اولیه و چه آلاینده‌های ثانویه، در صورت افزایش بیش از حد مجاز منجر به آلودگی هوا و اثرات منفی بر محیط زیست خواهد شد. به عنوان مثال، ازن در صورتی که غلظتش در حدود 40 میکروگرم در متر مکعب هوا باشد آلاینده محسوب نمی‌شود در حالی که در غلظت‌های بالاتر باعث آلودگی هوا می‌شود.

آلاینده‌های گوگردی

سالانه حدود ⁶ 10×50 تن گوگرد در اثر فعالیتهای انسانی یا مصنوعی به اتمسفر وارد می‌شود. فعالیت های طبیعی که باعث آزاد شدن گوگرد به اتمسفر می‌شوند شامل فعالیت‌های آتشفشانی، آزاد شدن گوگرد از آب دریا ( به صورت پاشیدن ذرات گوگرد به اتمسفر) و فعالیتهای حیاتی میکروارگانیسم‌های هوازی و بی‌هوازی از جمله باکتریها، اکتینومیستها و قارچ‌های تجزیه‌کننده می‌باشد. مجموع گوگرد حاصل از فعالیت‌‌های طبیعی حدود 133 میلیون تن در سال تخمین زده می‌شود که بیش از 5/2 برابر گوگرد رها شده به جو توسط فعالیت‌های انسانی است.

آلاینده‌های نیتروژنی

آلاینده‌های اولیه نیتروژنی اتمسفر عبارتند از: آمونیاک، اکسیدهای نیتروژن  و نیتراتها. منابع ورود ازت به اتمسفر عبارت است از فعالیت صنایع و سوخت زغال سنگ، کودهای شیمیایی، رها شدن از اکوسیستم‌های طبیعی و همچنین از طریق حیوانات وحشی و اهلی (از طریق فضولات آنها). به طور مثال، حضور حیوانات در یک مرتع می‌تواند باعث وارد شدن تا 100 کیلوگرم ازت در هکتار در سال (به شکل آمونیوم) به اتمسفر شود. مقدار ازتی که از طریق فعالیتهای مصنوعی وارد اتمسفر می‌شود حدود 10¹²×19 گرم در سال تخمین زده می‌شود و بر اساس محاسبات موجود،‌ نیتروژن آزاد شده از منابع طبیعی حدوداً بین 15-5/4 برابر بیشتر از فعالیت های مصنوعی است.

ازن

حدود 10 درصد ازن موجود در اتمسفر، در تروپوسفر و مابقی آن در استراتوسفر قرار دارد. مقدار ازن تروپوسفر متاثر از انتقال ازن از استراتوسفر به تروپوسفر، تولید در اثر واکنش‌های فتو شیمیایی ترکیباتی مانند Co،  ،‌ اکسیژن و … تخریب در اثر واکنش با بعضی رادیکالها و تجزیه فتوشیمیایی می‌باشد. غلظت ازن به طور طبیعی در سطح زمین حدود P.P.b 40-20 (Part per billion) می‌باشد و در شرایط وقوع فرایندهای فتوشیمیایی ممکن است تا 300-150 P.P.b هم برسد. بررسی اطلاعات نشان داده است که در طول 100 سال گذشته غلظت ازن در برخی مناطق نیمکره شمالی دو برابر شده است. در مناطق شهری، مهمترین عامل افزایش ازن، فعالیتهای انسان و کارخانجات است و در نتیجه این فعالیت ها ترکیبات آلی مانند هیدروکربن‌ها، آلدئیدها و یا ترکیباتی که قادرند رادیکال های پراکسی تولید کنند به تروپوسفر رها شده و سبب ایجاد واکنش‌هایی می‌شوند که در چرخه طبیعی ازن اختلال ایجاد کرده و بنابراین سبب افزایش ازن می‌شوند. به عنوان مثال، در برخی از شهرهای بزرگ مشاهده شده است که در تعطیلات آخر هفته تابستانها میزان ازن بیش از سایر روزهای هفته است (که اصطلاحاً اثر آخر هفته نامیده می‌شود. این افزایش ازن در نتیجه افزایش تردد وسایل نقلیه می‌باشد.)

فلوئور

آزاد شدن فلوئور به اتمسفر از طریق فعالیت کوره‌‌های آجرپزی، کارخانجات تولید کود (بخصوص کودهای فسفاته)،‌ آلومینیوم سازی و انواع فرایندهای ذوب فلزات و سوخت کارخانجات است. در کارخانجات تولید کود فسفر،‌‏‏ فلوئور آپاتیت   با گرما یا اسیدی می‌شود تا سوپرفسفات بدست آید. فرم‌های فلوئور موجود در اتمسفر اغلب به صورت HF و  (عمدتاً به صورت گاز) و NaF  و  (اغلب به صورت ذرات کوچک) می‌باشند. میزان انتشار فلوئور از کارخانجات آلومینیوم حدود 12-4/0 کیلوگرم از یک تن آلومینیوم (بسته به روش استحصال) است. به طور مثال یک کارخانه آلومینیوم با ظرفیت 135 هزار تن در سال حدود 700 تن فلوئور در سال وارد اتمسفر می‌نماید. غلظت HF در هوای غیر آلوده یک منطقه روستایی حدود 2/0-05/0 میکروگرم در متر مکعب اندازه‌گیری شده است. این میزان در اطراف کارخانجات به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد، به نحوی که حتی در نواحی دورتر از کارخانجات آلومینیوم، غلظت فلوئور تا حدود 1 میلی‌گرم در لیتر نیز گزارش شده است. میزان فرونشست HF در اطراف کارخانجات، متفاوت می باشد. مثلاً در استرالیا حدود 5/17-75/0 و در آرژانتین حدود 3/70-20 کیلوگرم در هکتار فلوئور به روی گیاهان فرونشسته است. فلوئور به فرم ذره‌ای معمولاً سمیت کمتری نسبت به فرم گازی آن دارد.

پراکسی استیل نیترات (PAN)

PAN یک آلاینده ثانویه است که تحت تاثیر واکنش‌های فتوشیمیایی از مواد حاصل از اگزوز ماشین‌ها و سایر منابع آلودگی رها شده‌اند. تا سال 1965، PAN جزء آلاینده‌های محیط زیست محسوب نمی‌شد، تا اینکه در این سال برای اولین بار علائمی به صورت برنز شدگی در سطح زیرین برگها مشاهده شد که در ردیف علائم آلاینده‌های شناخته شده تا آن زمان نبود . و بررسی‌ها نشان داد که این علائم توسط پراکسی استیل نیترات ایجاد می‌شود. فرمول شیمیایی این ماده  است و غلظت آن در برخی نواحی صنعتی می‌توانند تا حدود PPb 50 برسد. متوسط میزان این ماده حدود PPb 20-10 گزارش شده است.

باران‌های اسیدی

مواد آلاینده هوا می‌توانند باعث اسیدی شدن PH باران شده و از طریق آب باران از اتمسفر به خاک و آب وارد شوند و باعث آلودگی آنها گردند. در شرایط طبیعی، PH آب باران تا حدی اسیدی است که این به علت تشکیل   از ترکیب آب و دی‌اکسید کربن می‌باشد. PH باران‌های طبیعی حدود 6/5 است. در مناطق ساحلی و یا نواحی که خاک‌های آن تا حد زیادی آهکی است ممکن است باران های با PH بالاتر از 7 اهم ریزش کند. درد مقابل ، PH بارانهایی که در نواحی شمال و مرکز اروپا، شمال شرقی آمریکا و حوالی کانادا می‌بارند حدود 5/5-3 است که حتی در رگبارهای شدید با PH برابر 3-2 هم اندازه‌ گیری شده است.

فلزات سنگین

فلزات سنگین شامل فلزاتی از جمله سرب (Pb)، جیوه (Hg)، روی (Zn) ، مس (Cu)، نیکل (Ni)،‌ کبالت (Co)، کروم (Cr)، کادمیم (Cd)،‌آلومینیوم (AL) و … هستند که بر حسب میزان نیاز گیاهان به آنها ممکن است ضروری یا غیرضروری باشند. فلزات سنگین از مهمترین آلاینده‌های هوا و کل محیط زیست هستند که اگر چه می‌توانند در مواردی بی ضرر و گاه حتی مفید باشند ولی در مجمع اثرات منفی و مخرب آنها بسیار بیشتر از اثرات خنی یا میدشان است. و گفته شده است که در آینده‌ای نه چندان دور، آلاینده‌های فلزی، بزرگترین عامل آلوگی محیط زیست، و مسمومیت توسط فلزات. حادترین معضل زیست محیطی خواهد بود. منابع عمده ورود فلزات سنگین به محیط زیست از فعالیت‌های انسانی، یا به عبارتی منابع مصنوعی این فلزات، معدنکاری و ذوب فلزات است. در اطراف کارخانجات ذوب فلزات غلظت زیادی از این فلزات گزارش شده است. و مشاهده شده است که کوره‌های ذوب سنگ معدن گوگرد می‌توانند باعث آزاد شدن نیکل، کروم، مس،کادمیم و انواعی دیگر از فلزات سنگین به محیط زیست گردند. همچنین دود حاصل از وسایل نقلیه نیز می‌تواند از منابع این آلاینده‌ها باشد. مقدار زیادی از سرب موجود در هوا ناشی از سوخت‌های سرب‌دار اتومبیل‌هاست. از منابع طبیعی فلزات سنگین می‌توان به فعالیت‌های آتشفشانی اشاره کرد که باعث وارد کردن این فلزات سعی به محیط می‌گردند،‌ ولی همانطور که قبلا گفته شد،‌ آلاینده‌های ناشی از فعالیت‌های طبیعی در اثر به تعادل رسیدن با محیط زیست، عواقب وخیم و اثرات مخرب دراز مدتی به دنبال نخواهند داشت،‌ و این آلاینده‌های ناشی از فعالیتهای انسان هستند که مسئول آلودگی هوا و کل محیط زیست می‌باشند. تحقیقات نشان داده است که اکثر صنایع تولیدی و فرآوری، مقادیری از فلزات سنگین را به محیط آزاد می‌کنند. در حالت عادی فقط محدودی از این فلزات و آن هم با غلظتی بسیار ناچیز در اتمسفر وجود دارند.

اثرات آلودگی هوا بر گیاهان

مطالعات و تحقیقات متعدد ثابت نموده‌اند که آلودگی محیط زیست و به خصوص آلودگی هوا، عامل عمده‌ وارد آمدن انواع اثرات مخرب بر پوشش گیاهی است. آلودگی هوا بر بسیاری از گیاهان، آسیب‌های شدید وارد کرده و بسیاری از زیست بوم‌ها اعم از جنگل‌های و مراتع و … را تا حد زیادی تخریب نموده است. لذا توجه به این موضوع، از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشد.

عوامل درونی

گونه‌های گیاهی مختلف، عکس‌العمل‌ها و میزان حساسیت متفاوتی نسبت به آلاینده‌ها دارند. علاوه بر این، بین افراد یک گونه مشخص نیز تنوع ژنتیکی قابل توجهی در این زمینه وجود دارد. این گوناگونی عمدتاً به توانایی گیاه در محدود کردن جذب آلاینده و یا در صورت جذب آن، به سم‌زدایی، سوخت و ساز و دفع سم مربوط می‌شود. علاوه بر ژنوتیپ، عوامل دیگری از قبیلی سن گیاه و مرحله رشد آن نیز در پاسخ گیاه نسبت به آلاینده ، موثرند. همچنین لازم است که با قرار دادن گیاه در معرض آلاینده، که اغلب موجب عکس‌العمل های بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی و در نتیجه کاهش عوارض بعدی آلاینده می‌گردد. عوامل موثر بر پاسخ گیاه نسبت به آلاینده شناسایی شوند.

عوامل محیطی

کلیه عوامل موجود در محیط زیست گیاه، اعم از شرایط آب و هوایی (نور، دما،‌ باد، رطوبت) و شرایط ادافیک (خاک، تغذیه،‌ رطوبت خاک) بر میزان تاثیرگذاری آلاینده‌ها بر گیاه موثر می‌باشند. شرایط محیطی به طرق مختلفی، عکس‌العمل گیاه نسبت به آلاینده‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند: اولاً، شرایط محیطی می‌توانند میزان دسترسی به آلاینده را کاهش دهند. به عنوان مثال. کم‌آبی موجب بسته شدن روزنه‌ها و در نتیجه کاهش جذب آلاینده‌های هوا می‌شود. ثانیاً عوامل محیطی می‌توانند توانایی گیاه در سم‌زدایی را کاهش دهند. مثلاً آزمایشها نشان داده‌اند که دی‌اکسید گوگرد در شرایطی که دما یا نور محیط کم است، سمیت بیشتری برای گیاه دارد. ثالثاً قرار گرفتن در معرض آلاینده‌‌ها می‌تواند تغییرات مورفولوژیکی و یا فیزیولوژیکی خاصی را در گیاه ایجاد کند که باعث افزایش حساسیت و آسیب‌پذیری آن نسبت به صدمات محیطی شود. برای مثال، افزایش جذب یون‌های سولفات یا آمونیوم توسط جوانه‌های کاج، حساسیت آنها را نسبت به سرما افزایش می‌دهد. و بالاخره اینکه، آلاینده‌ها در موارد بسیار نادری به تنهایی وجود دارند و عمدتاً گیاه به طور همزمان تحت تاثیر مجموعه‌ای از آلاینده‌ها قرار دارد و عکس‌العمل آن نسبت به این مجموعه آلاینده‌ها غالباً با عکس‌العمل آن نسبت به هر یک از آلاینده‌ها به تنهایی و به طور جداگانه متفاوت است.

اثر باران اسیدی بر گیاهان

باران اسیدی که آلاینده‌های ثانوی و عمدتاً ناشی از وجود آلاینده‌های SO₂ و NO_X در اتمسفر است، اثرات مستقیم و غیرمستقیم گوناگونی بر پوشش گیاهی دارد.

تاثیر در رشد و متابولیسم گیاه، سمیت برای سلولهای گیاهی،‌ ایجاد اختلال در فعالیت سلولهای نگهبان روزنه ، تخریب لایه محافظ برگ گیاهان،‌ از جمله اثرات مستقیم باران اسیدی است که بسته به گونه گیاه، متفاوت می‌باشد.

قرار گرفتن گیاه در معرض آلاینده‌های اسیدی می‌تواند سبب فرسایش کوتیکول سطح برگ شود. از  این رفتن این لایه سببب افزایش خروج آب از سطح برگ شده، تنش کم‌آبی را موجب خواهد شد. باران‌های اسیدی با تاثیر بر سلولهای نگهبان روزنه‌ها سبب اختلال در فعالیت این سلولها و باز و بسته شدن روزنه‌ می‌شوند و تبادلات گازی و آبی گیاه را مختل می‌کنند.

سنجش کلروفیل

جهت سنجش کلروفیل، برگ‌هایی هم اندازه از نمونه‌های آلوده و از نمونه‌های غير آلوده انتخاب شدند. 3-2 گرم از برگ هر نمونه با آب شسته شد و به خوبی خشک گردید. رگبرگ‌های اصلی برگ ها جدا شده،‌ برگ‌ها به قطعات کوچک تقسیم گردیند. سپس قطعات برگ‌های هر نمونه برای استخراج کلروفیل به طور جداگانه در هاون چینی با استن %80 به خوبی ساییده شد تا محلولی همگن حاصل شود. هت تهیه استن %80 ، استن خالص  با آب مقطر به نسبت‌های 1:4 مخلوط گردند. محلول همگنی بدست آمده به وسیله کاغذ صافی واتمن شماره 2 و قیف بوخنر صاف شد. هاون، قیف و بقایای برگ‌های ساییده شده روی کاغذ صافی مجدداً با کمی استن %80 شسته شدند. حجم نهایی محلول بدست آمده، يادداشت گردید.

سنجش کاروتنوئیدها

2 گرم از برگ هر نمونه برداشته شد، با آب شسته و به خوبی خشک  گردید. برگ هر نموه به قطعات کوچک تقسیم شد و به طور جداگانه در هاون چینی با اتانول %96 (Ethyl Alcohol, 96%) به خوبی ساییده شد تا محلولی همگن بدست آید. محلول زرد رنگ حاصل ، توسط قیف بوخنر و کاغذ صافی دو مرتبه صاف شد. تفاله‌ها مجدداً با مقداری اتانول %96 شسته شدند تا کاملاً بیرنگ گردند. سپس این محلول در کانتور ریخته شد و هم حجم آن،‌ اتر نفت (Petroleum bengin) به محلول اضافه شد. دکانتور مدتی تکان داده شد و محلول درون آن به صورت دو لایه درآمد. مقداری آب مقطر به محلول داخل دکانتور اضافه گردید و دکانتور دوباره تکان داده شد تا دو لایه کاملاً از هم جدا شوند. لایه ‌تحتانی (بخش الکلی) دور ریخته شد و لایه فوقانی (اترنفتی) در ظرفی جمع‌آوری گردید. محلول اتر نفتي مذکور در دکانتوری دیگر ریخته شد و هم حجم آن، پتاس الکلی به آن اضافه گردید.

• مقدمه
• ۱-۱- اهمیت موضوع پژوهش و پیشینه آن
• ۱-۲-آلودگی هوا و آلاینده‌ها
• ۱-۲-۱- انواع آلاینده‌ها
• ۱-۲-۲- آلاینده‌های گوگردی
• ۱-۲-۳- آلاینده‌های نیتروژنی
• ۱-۲-۴- ازن
• ۱-۲-۵- فلوئور
• ۱-۲-۶- پراکسی استیل نیترات (PAN)
• ۱-۲-۷- باران‌های اسیدی    ۲۲
• ۱-۲-۸- فلزات سنگین
• ۱-۳- اثرات آلودگی هوا بر گیاهان
• ۱-۳-۱- عوامل موثر بر میزان آسیب‌پذیری نسبت به آلودگی
• ۱-۳-۱-۱- میزان دریافت آلاینده
• ۱-۳-۱-۲- عوامل درونی
• ۱-۳-۱-۳- عوامل محیطی
• ۱-۳-۲- اثرات آلاینده‌های گوناگون بر گیاهان
• ۱-۳-۲-۱- اثرات آلاینده‌های گوگردی بر گیاهان
• ۱-۳-۲-۲- اثرات آلاینده‌های نیتروژنی
• ۱-۳-۲-۳- اثرات زیست محیطی ازن
• ۱-۳-۲-۴- فلوئور
• ۱-۳-۲-۵- پراکسی استیل نیترات (PAN)
• ۱-۳-۲-۶- باران اسیدی
• ۱-۳-۲-۷- فلزات سنگین
• ۱-۳-۳- اثرات آلودگی بر روابط بین گونه‌‌ای
• ۱-۳-۴- اثرات آلودگی بر جوامع گیاهی
• ۱-۳-۵- پاسخ‌های تکاملی گیاهان نسبت به آلودگی
• ۱-۴- تاثیر گیاهان بر آلودگی محیط زیست
• ۱-۵-معرفی گونه‌های گیاهی مورد پژوهش
• ۱-۵- کلم زینتی؛ Brassica oleracea
• ۱-۵-۲- عشقه؛ Hedera colchica
• مواد و روشها
• ۲-۱- سنجش رنگیزه‌های فتوسنتزی
• ۲-۱-۱- سنجش کلروفیل
• ۲-۱-۲- سنجش کاروتنوئیدها