دراسة كمية ونوعية لغبار مدينة كربلاء وتقييم قدرة التحمل والمعالجة لبعض النباتات

اطروحة دكتوراه

اسم الباحث : أسعد شهيد محمد الحسناوي

الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة

الاختصاص : علوم الحياة-بيئة وتلوث

سنة نشر البحث : 2018

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

صمّمت هذه الدراسة التي ابتدأت من آذار 2017 الى نهاية شباط 2018 لمعرفة تراكيز الغبار المتساقط وخصائصه الفيزيائية ومحتوياته الكيميائية والحيوية وتراكيز الدقائق العالقة وبعض العناصر الثقيلة في الهواء، كذلك دراسة بعض الأنواع النباتية السائدة في المنطقة لتقييم مستوى تأثير تلوث الهواء و اختيار أكفأ النباتات في إزالة الملوثات في ثلاثة مواقع مختارة، الأولى المنطقة الريفية في بساتين ناحية الحسينية كمنطقة مقارنة، والثانية مركز المدينة ذات الكثافة السكانية العالية و الأنشطة البشرية وأخيراً منطقة الحي الصناعي. شخصت محتويات الغبار باستعمال تقنية المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وطيف تشتت الطاقة بالأشعة السبتية (EDS) وتقنية حيود الأشعة السينية (XRD) وأظهرت نتائج الدراسة ارتفاع تراكيز الغبار المتساقط في جميع المواقع وكان المعدل السنوي 36.74 غم/م2 والذي تجاوز المحددات البريطانية، وقد وجدت معظم دقائق الغبار المتساقط تحت المجهر الماسح بأشكال غير منتظمة وبعضها مستديرة وكروية مع احتوائها على بعض المكونات العضوية.

تراوحت أحجام الدقائق السائدة ما بين 2-50 ميكرون وهي من الأحجام الخطرة جداً على الصحة، وبين التحليل الطيفي للطاقة بالأشعة السينية احتواء دقائق الغبار 16 عنصراً وكانت على الترتيب الآتي من حيث النسب الوزنية لكل عنصر الاوكسجين > الكربون > الكالسيوم > السيلكونك الحديد > الالمنيوم > الكبريت > البوتاسيوم > المغنيسيوم > الكلور > الكادميوم > الكروم > الصوديوم > الرصاص >  النيكل > التيتانيوم، واحتوت 5 من العناصر الثقيلة الخطرة على الصحة والنظام البيئي، وأظهر التحليل المعدني للغبار باستعمال تقنية حيود الأشعة السينية أن الكلسايت شكل أكثر المعادن نسبة في دقائق الغبار المتساقطة يليه الكوارتز، الجبس، الألبايت، الكاؤولينت، باليجورسكيت، الإليت، الدولوميت، الهاليت. احتوى الغبار المتساقط 18 نوعاً من الفطريات تنتمي الى 10 أجتاس فطرية،  Penicillium, Fusarium, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Alternaria, Cladosporium, Absidia, Candida, ، Trichoderma ،  وكانت أعلى شبة نردد قد سجلت للأجناس Aspergillus  و Penicillium و Cladosporium، بينما كشفت النتائج عن جنسين للبكتريا Bacillus spp و Staphylococcus spp ساد فيهما الجنس الأول في أغلب مواقع وفصول الدراسة.

كان معدل تركيز الدقائق العالقة الكلية (TSP) Total Suspended Particles 1829.4 ميكروغرام/م3 وقد تجاوزت محددات منظمة الصحة العالمية ووكالة حماية البيئة الأمريكية. كما تم تقدير تراكيز أربعة من العناصر الثقيلة شديدة الخطورة في الدقائق العالقة باستعمال جهاز المطياف الذرّي وكانت بتراكيز 4.54، 1.08، 0.25 و 0.162 ميكروغرام/م3 لعنصر الرصاص Pb والكادميوم Cd والئيكل Ni والكروم Cr على التوالي، وتجاوزها محددات الوكالة الاوربية للبيئة. اختبرت سبعة من الأنواع النباتية هي السدر Ziziphus spina Christi ، والكونكارس Conocarpus lancifolius ، والفيكس Ficus nitida ، والدودونيا Dodonaea viscosa ، واليوكالبتوس Eucalyptus camaldulensis ، والدفلى Nerium oleander ، والزيتون Olea europaea لتقييم دليل تحمل تلوث الهواء بالاعتماد على أربعة مقاييس كيموحيوية وفيسيولوجية هي محتوى الكلوروفيل الكلي، درجة الاس الهيدروجيني، محتوى الماء النسبي وحامض الأسكوربيك، إذ أظهرت النتائج أن من بين الأنواع المدروسة نوعان متحملان للتلوث E. camaldulensis  و O.europaea ونوع متوسط التحمل السدر . Z. spina Christi يمكن استعمالها في تكوبن الحزام الأخضر لتقليل الملوثات، فيما تستعمل بقية الأنواع كمؤشرات حيوية لنوعية الهواء لحساسيتها للتلوث، وأظهرت النتائج دور حامض الأسكوربيك في مقاومة وتحمل النبات للملوثات والذي ارتبط بدليل تحمل تلوث الهواء ارتباطاً موجباً قويا (10.001= Pvalue ; 0.886=r). تفوق النوعين C. lancifolius و Z. spina Christi في مراكمة الغبار، بينما وجدت الأنواع الآتية D. viscosa, E. camaldulensis N. oleander  ، أكثر قدرة في مراكمة العناصر الثقيلة الرصاص و الكادميوم و النيكل والكروم.

أظهر تحليل نتائج الدراسة ومقارنتها بالدراسات المحلية والدولية والمحددات العالمية أن أغلب مصادر الغبار هي مصادر محلية. وأن دقائق الغبار المتساقط هي دقائق خطرة بأحجامها القادرة على اختراق المجاري التنفسية ومحتوياتها من العناصر المسرطنة و الأحياء المجهرية المسببة للحساسية والممرضة للإنسان والنبات، كذلك توصلت الدراسة من خلال مراقبة تلوث الهواء باستعمال طرق التحليل الكيميائية والفيزيائية والحيوية أن بيئة مدينة كربلاء تتعرض لمستوى تلوث هواء عال بالغبار المتساقط والدقائق العالقة الكلية والعناصر الثقيلة، وأن تراكيز هذه الملوثات في مركز المدينة قارب تراكيز المنطقة الصناعية بل فاقها في تركيز عنصري الرصاص والكادميوم ، وأوصت الدراسة بنقل موقع الحي الصناعي الى خارج المدينة ومنع انتشار الورش والمولدات داخلها والحد من إضافة الرصاص الى البنزين وانشاء المساحات الخضراء.

Quantitative and qualitative study for Kerbala city dust and assessment the tolerance ability and treatment for some plants

This study, which began from March 2017 to the end of February 2018 was designed to determine the concentrations of the falling dust, its physical properties, its chemical and biological contents, the concentrations of suspended particles and some heavy elements in the air. Also examined some of the dominant plant species in the region to assess the effect of air pollution and to select of the most efficient plants assit contaminants reduction in three selected sites. The first is the rural area in Husayniyah groves as a control area, the second is the densely populated urban area and the third is the industrial area. The dust contents were identified using the scanning electron microscopy / energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) and X-ray diffraction technology (XRD). The results of the study showed a high concentration of dust in all locations, and the annual rate was 36.74 g/m2, which exceeded the British determinants. The scanning electron microscope showed that most of the dust particles were irregular, with some particles appearing in tubular ,round and spherical shapes. Particle sizes ranged from 2-50 microns which are very dangerous to health The analysis of X-ray dispersion spectroscopy showed that dust particles contained 16 elements with the following weight ratio order Oxygen ˂ Carbon ˂ Calcium ˂ Silicon ˂ Iron ˂ Aluminum ˂ Sulfur ˂ Potassium ˂ Magnesium ˂ Chlorine ˂ Cadmium ˂ Chromium ˂ Sodium ˂ Lead ˂ Nickel ˂ Titanium, contained 5 heavy elements hazardous to health and the ecosystem , The analysis of the dust using X-ray diffraction showed that calcite was the most common mineral in the falling dust particles followed by quartz, gypsum, albite, kaolinite, palygorskite, illite, dolomite, halite. It also contained 18 species of fungus belonging to 10 fungal genus : Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Rhizopus, Mucor, Alternaria, Cladosporium, Absidia, Candida and Trichoderma.,

Penicillium and Cladosporium, while two genus of bacteria were also diagnosed Bacillus spp and Staphylococcus spp , the first genus was dominant in all sites and seasons. The total suspended particulate matter (TSP) was 1829.4 μg / m3 which exceeded the determinants of the World Health Organization and the US Environmental Protection Agency. The concentrations of four heavy elements in the suspended particles were estimated using the atomic absorption spectroscopy with concentrations of 4.54, 1.08, 0.25 and 0.162 μg / m3 for Pb, Cd, Ni and Cr respectively, and exceeded by the European Environment Agency. Seven of the plant species, Ziziphus spina christi, Conocarpus lancifolius, Ficus nitida, Dodonaea viscosa, Eucalyptus camaldulensis, Nerium oleander and Olea europaea, were evaluated to assess air pollution tolerance index based on four bio-chemical and physiological parameters, total chlorophyll, pH, water content and the ascorbic acid. Findings revealed that among 7 plant species, O.europaea E. Cameladensis were tolerant towards air pollution, Z. spina Christi was intermediate can be used in the formation of the green belt to reduce pollutants.Whereas, the others were found sensitive and can be used to biomonitors for air pollution. The two species were C. lancifolius and Z. Spina Christi are more efficient in capturing dust while finding the following species D. viscosa, E. camaldulensis and N. oleander more capable of accumulating heavy elements lead, cadmium, nickel and chromium.Analysis of the results of the study and its comparison with local and international studies and global determinants showed that most sources of dust are local sources. And the dust falling particles are dangerous particles in sizes capable of penetrating the respiratory tracts and their contents of carcinogenic minerals and microorganisms that cause allergies and pathogens for humans and plants. The study also concluded by monitoring air pollution using chemical, physical and biological analysis methods that the environment of Kerbala city is exposed to high air pollution level from falling dust, total suspended particles and heavy elements and concentrations of these pollutants in the center of the city the were closer to the concentrations of the industrial area and exceeded their in concentration of lead and cadmium. The study recommended removing the industrial site outside the city and preventing the spread of workshops and generators inside urban area and limiting the addition of Iss to gasoline and creation more green spaces.