نشریه جنگل و فرآورده های چوب

نشریه جنگل و فرآورده های چوب

پتانسیل تجمع فلزات سنگین در درختان اقاقیا و زبان گنجشک کاشته شده در فضای سبز معدن مس سونگون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد ناظر فضای سبز مجتمع مس سونگون. ایران.
2 گروه جنگلداری، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی اهر، دانشگاه تبریز، ایران.
10.22059/jfwp.2026.416154.1396
چکیده
مقدمه: یکی از اثرات عمدة ‌محیط‌زیستی ناشی از استخراج روباز معادن، ایجاد توده‌های عظیم روباره و حفره‌های عمیق در محل‌های استخراج است. در واقع این توده­ها، زباله­ های معدنی هستند که علاوه بر محتوای بالای قطعات سنگ، ظرفیت نگهداری رطوبت کم، چگالی ظاهری بالاتر، مواد مغذی کم، pH پایین‌تر حاوی عناصر بالقوة سمی مانند فلزات سنگین بوده و بر سلامت محیط‌زیست و انسان تأثیر منفی می‌گذارند. از این­ رو، توسعة روش‌های درمانی برای کاهش اثرات مخرب محیط‌زیستی آن ضروری است. در میان این روش‌های درمانی، گیاه‌پالایی از پتانسیل گونه‌های مختلف گیاهی برای حذف فلزات سنگین از مکان‌های آلوده استفاده می‌کند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی جذب فلزات سنگین توسط برگ گونه‌های درختی اقاقیا و زبان گنجشک بود که در اطراف معدن مس سونگون ورزقان کاشته شده بودند.
روش­ پژوهش: برای انجام این پژوهش نمونه‌های برگ از دو درخت اقاقیا و زبان گنجشک که در فضای سبز اطراف معدن مس سونگون کاشته شده بود، جمع‌آوری شد. سن تقریبی درختان انتخاب شده بین 15 تا 20 سال بود. درختان انتخاب‌شده برای نمونه‌برداری، از بین پایه‌های بالغ، کاملاً سالم، بدون آفت و آسیب فیزیکی، با تاج‌پوشش طبیعی و در دسترس انتخاب شدند. نحوة انتخاب پایه­ها به­صورت تصادفی و با پنج پایة درختی با سه تکرار انجام گرفت. تعداد 20 تا ۳۰ برگ­ از یک‌سوم بالایی تاج درخت و طی یک مرحله برداشت شدند. پس از جمع‌آوری برگ‌ها، نمونه‌ها در بسته‌های کاغذی به آزمایشگاه منتقل و هضم شدند. در آزمایشگاه، غلظت عناصر سنگین مس، مولیبدن، سرب و کادمیوم با استفاده از دستگاه ICP-MS اندازه­گیری شد. همچنین شاخص­های تجمع زیستی (BCF)، شاخص جامع تجمع زیستی (CBCI) و شاخص تجمع فلز (MAI) محاسبه شدند. برای تجزیه‌و‌تحلیل داده ها، ابتدا از آزمون‌های شاپیرو-ویلک، برای بررسی نرمال بودن داده­ ها استفاده شد و سپس از آزمون­ تی تست برای بررسی معنی­ داری استفاده شد.
یافته ­ها: تجزیه‌و‌تحلیل­ داده ­ها نشان داد تجمع زیستی عناصر سنگین مولیبدن، مس، سرب و کادمیوم در بین دو گونة درختی اقاقیا و زبان گنجشک اختلاف معنی­ داری با هم دارند. نتایج آزمون تی نشان داد که غلظت فلز مولیبدن، مس، سرب و کادمیوم در گونه اقاقیا به­ طور معنی ­داری نسبت به زبان گنجشک بیشتر است. به­ طورکلی بیشترین میزان جذب و استخراج توسط گونه‌های درختی برحسب فلزات به ­ترتیب عناصر مس، مولیبدن، سرب و کادمیوم بودند. مشاهده شد که میزان فلزات سنگین مس، سرب و مولیبدن در تمامی نمونه‌های برگ بیشتر از حد استاندارد است. براساس نتایج شاخص تجمع زیستی به­ دست آمده از این پژوهش، مشخص شده که گونة اقاقیا بیش انباشت‌گر اختصاصی مولیبدن و گونة زبان‌گنجشک شاخص مولیبدن می‌باشد، درحالی­ که جذب سایر عناصر در هر دو گونه تفاوت چشمگیری نشان نداد. همچنین براساس شاخص تجمع فلز گونة اقاقیا بیشترین میزان تجمع فلزات سنگین را در بین دو گونة مورد مطالعه دارد. همچنین بیشترین مقدار شاخص جامع تجمع فلزات مربوط به گونة اقاقیا بود. نتایج تقسیم‌بندی گونه‌های درختی براساس میزان جذب فلزات سنگین نشان داد که گونة‌ اقاقیا به‌عنوان بیش ‌انباشت‌گر اختصاصی مولیبدن معرفی شده و زبان گنجشک در گروه شاخص برای مولیبدن قرار گرفتند. با این­حال، اقاقیا نسبت به عناصر مس، سرب و کادمیوم شاخص به جذب بود و زبان گنجشک در گروه مقاوم قرار گرفت.
نتیجه­ گیری: در مجموع، با توجه به نتایج حاصل از شاخص ­های مورد بررسی در این پژوهش، مشاهده شد که گونة اقاقیا نسبت به زبان گنجشک توانایی بیشتری در تجمع فلزات سنگین از خاک دارد و به­عنوان بیش‌انباشت‌کننده طبقه­بندی شد. علاوه بر این، مطابق با نتایج مطالعة حاضر، استفاده از گونة‌ زبان گنجشک ممکن است صرف ­نظر از مقادیر پایین‌تر شاخص ­های آنها، انتخاب موفقی برای گیاه‌پالایی باشد. این مطالعه به­ عنوان یک بینش مقدماتی عمل می‌کند که مسیر پژوهش‌های آینده را در مورد بهبود مدیریت محیط‌های آلوده از طریق پایش زیستی و تجمع زیستی عناصر سنگین روشن می‌سازد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Potential for heavy metal accumulation in Robinia pseudoacacia L. and Fraxinus excelsior L. trees planted in the green spaces of the Sungun Copper Mine

نویسندگان English

Mohammad Hossein Lotfi 1
Omid Fathizadeh 2
Sajad Ghanbari 2
1 Senior Green Space Supervisor, Sungun Copper Complex, Iran.
2 Department of Forestry, Ahar Faculty of Agriculture and Natural Resources, Ahar, University of Tabriz, Iran.
چکیده English

Introduction: Open‑pit mining operations generate substantial environmental disturbances, most notably the formation of massive waste rock piles and deep excavation pits. These waste deposits, composed largely of fragmented rock material, typically exhibit low moisture‑holding capacity, high bulk density, poor nutrient content, lower pH, and elevated concentrations of potentially toxic elements, including heavy metals. Such characteristics pose significant risks to both environmental and human health. Consequently, developing effective remediation strategies is essential. Among available approaches, phytoremediation leverages the capacity of plant species to extract, stabilize, or accumulate heavy metals from contaminated substrates. The present study aimed to evaluate the uptake of heavy metals by the leaves of Robinia pseudoacacia (black locust) and Fraxinus excelsior (ash) trees planted around the Sungun copper mine in Varzeqan, Iran.
Methods: Leaf samples were collected from mature black locust and ash trees (approximately 15–20 years old) established within the green belt surrounding the Sungun copper mine. Sampling trees were selected randomly from healthy, pest‑free individuals with intact crowns, using five trees per species and three replicates. From each tree, 20–30 leaves were harvested from the upper third of the canopy in a single sampling event. Samples were transported to the laboratory in paper bags and digested prior to analysis. Concentrations of copper (Cu), molybdenum (Mo), lead (Pb), and cadmium (Cd) were quantified using ICP‑MS. In addition, bioconcentration factor (BCF), comprehensive bioconcentration index (CBCI), and metal accumulation index (MAI) were calculated. Data normality was assessed using the Shapiro–Wilk test, followed by t‑tests to determine significant differences between species.
Results: Statistical analyses revealed significant differences in the bioconcentration of Mo, Cu, Pb, and Cd between black locust and ash. According to t‑test results, black locust exhibited significantly higher leaf concentrations of all four metals compared with ash. Overall, the highest extraction levels across both species occurred in the order Cu > Mo > Pb > Cd. Concentrations of Cu, Pb, and Mo in all leaf samples exceeded standard permissible limits. Based on bioconcentration indices, black locust was identified as a specialized hyperaccumulator of Mo, whereas ash functioned as a Mo indicator species. For other metals, differences between species were less pronounced. MAI values further confirmed that black locust had the highest overall heavy‑metal accumulation capacity, and CBCI results similarly ranked black locust above ash. Species classification based on heavy‑metal uptake indicated that black locust acts as a Mo hyperaccumulator, while ash falls within the indicator category for Mo. Additionally, black locust showed strong affinity for Cu, Pb, and Cd, whereas ash demonstrated greater resistance to these metals.
Conclusion: The combined evidence from bioconcentration indices demonstrates that black locust possesses superior capacity for heavy‑metal accumulation compared with ash and can be classified as a hyperaccumulator species in this context. Nevertheless, despite its lower index values, ash remains a viable candidate for phytoremediation, particularly in environments requiring species with moderate uptake but higher ecological resilience. This study provides an initial insight into the phytoremediation potential of these two species in mining‑impacted landscapes and highlights future research pathways for improving contaminated‑site management through biomonitoring and bioaccumulation assessment.

کلیدواژه‌ها English

Bioaccumulation
Comprehensive Bioaccumulation Index (CBCI)
Metal Accumulation Index (MAI)
phytoremediation
[1] Ojuederie, O.B. & Babalola, O.O. (2017). Microbial and plant-assisted bioremediation of heavy metal polluted environments: a review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(12), 1504.
[2] Rouhani, A., Hejcman, M. & Trögl, J. (2025). A review of soil pollution by potentially toxic elements and remediation strategies in copper mining areas in Iran. International Journal of Environmental Science and Technology, 22(10), 9793-9806.
[3] Alizadeh, A., Ghorbani, J., Motamedi, J., Vahabzadeh, G., van der Ent, A. & Edraki, M. (2024). Soil contamination around porphyry copper mines: an example from a semi-arid climate. Environmental Monitoring and Assessment, 196(2), 204.
[4] Cozma, P., Roșca, M., Minuț, M. & Gavrilescu, M. (2025). Phytoremediation: A sustainable and promising bio-based approach to heavy metal pollution management. Science of the Total Environment, 1001, 180458.
[5] Abdel-Shafy, H. I., El-Khateeb, M. A. & Shehata, M. (2017). Blackwater treatment via combination of sedimentation tank and hybrid wetlands for unrestricted reuse in Egypt. Desalination and Water Treatment, 71, 145-151.
[6] Nnaji, N. D., Onyeaka, H., Miri, T. & Ugwa, C. (2023). Bioaccumulation for heavy metal removal: a review. SN Applied Sciences, 5(5), 125.
[7] Sawidis, T., Metentzoglou, E., Mitrakas, M. & Vasara, E. (2011). A study of chromium, cooper, and lead distribution from lignite fuels using cultivated and non-cultivated plants as biological monitors. Water, Air, & Soil Pollution, 220(1), 339-352.
 [8] Siregar, E., Jumilawaty, E., Tanjung, M., Syafitri, A., Kusmana, C., Basyuni, M. & Rahmania, R. (2025). Bioaccumulation of Heavy Metals by Acanthus ilicifolius in Polluted Mangrove Ecosystems. Emerging Science Journal, 9, 557-568.
 [9] Almahasheer, H. (2019). High levels of heavy metals in Western Arabian Gulf mangrove soils. Molecular Biology Reports, 46(2), 1585-1592.
 [10] Zhao, X., Liu, J., Xia, X., Chu, J., Wei, Y., Shi, S., Chang, E., Yin, W. & Jiang, Z. (2014). The evaluation of heavy metal accumulation and application of a comprehensive bio-concentration index for woody species on contaminated sites in Hunan, China. Environmental Science and Pollution Research, 21(7), 5076-5085.
[11] Hu, Y., Wang, D., Wei, L., Zhang, X. & Song, B. (2014). Bioaccumulation of heavy metals in plant leaves from Yan׳ a city of the Loess Plateau, China. Ecotoxicology and Environmental Safety, 110, 82-88.
[12] Hajar, E. W. I., Sulaiman, A. Z. B. & Sakinah, A. M. (2014). Assessment of heavy metals tolerance in leaves, stems and flowers of Stevia rebaudiana plant. Procedia Environmental Sciences, 20, 386-393.
[13] Alloway, B.J. (2013). Heavy Metals in Soils: Trace Metals and Metalloids in Soils and their Bioavailability (3rd ed.). Dordrecht: Springer.
[14] Ali, H., Khan, E. & Sajad, M.A. (2013). Phytoremediation of heavy metals—concepts and applications. Chemosphere, 91(7), 869-881.
[15] Massoura, S.T., Echevarria, G., Leclerc-Cessac, E. & Morel, J. L. (2004). Response of excluder, indicator, and hyperaccumulator plants to nickel availability in soils. Soil Research, 42(8), 933-938.
[16] Erdem, R., Aricak, B., Cetin, M. & Sevik, H. (2023). Change in some heavy metal concentrations in forest trees by species, organ, and soil depth. Forestist, 73 (3), 257-263.
[17] Liu, R., Oliphant, K. D., Xia, Z., Chen, Z., Hou, R., Zhang, R., Peng, T., Hänsch, R., Wang, D., Rennenberg, H. & Hu, B. (2025). Rhizobial symbiosis modulates mercury accumulation and metabolic adaptation under hydrological extremes. Journal of Hazardous Materials, 495, 139141.
[18] Hasmik, H., Tepanosyan, G., Gevorgyan, A., Baldacchini, C. & Sahakyan, L. (2021). Similarities and differences of potentially toxic elements contents in leaves of Fraxinus excelsior L. and Platanus orientalis L. in an urban environment. Urban Forestry & Urban Greening, 65, 127359.
 [19] Al-Sayaydeh, R. S., Al-Hawadi, J. S., Al-Habahbeh, K. A., Al-Nawaiseh, M. B., Albdaiwi, R. N. & Ayad, J. Y. (2022). Phytoremediation potential of selected ornamental woody species to heavy metal accumulation in response to long-term irrigation with treated wastewater. Water, 14(13), 2086.
[20] Mohtadi, A. & Hatami-Manesh, M. (2025). Assessment of resistance and biochemical responses of tree species as a biomonitor of heavy metals pollution in an urban-industrial setting (Yasouj, Iran). Chemosphere, 378, 144402.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 مرداد 1405