التخلص من الكادميوم بالتقنيات الحيوية: دور البكتيريا والفطريات في استعادة خصوبة التربة

• عنوان الرسالة الأصلي كاملاً: تأثير التلقيح ببكتريا .Bacillus sp وفطر Aspergillus niger والحوامض الدبالية والكادميوم في المقاييس الحركية والثرموديناميكية لأنزيم الفوسفاتيز القاعدي.
• اسم الباحثة: ورود بشير عبد الكاظم الحدراوي.
• الدرجة العلمية: ماجستير في العلوم الزراعية (علوم التربة والموارد المائية).
• الجامعة والكلية: جامعة البصرة، كلية الزراعة.
• سنة المناقشة: 2023 م.

تأثير التلقيح ببكتريا .Bacillus sp وفطر Aspergillus niger والحوامض الدبالية والكادميوم في المقاييس الحركية والثرموديناميكية لأنزيم الفوسفاتيز القاعدي

مقدمة

تعتبر التربة الزراعية الركيزة الأساسية لإنتاج الغذاء وضمان استدامة الحياة البشرية فوق كوكب الأرض. ومع ذلك تواجه الأراضي في الآونة الأخيرة تحديات بيئية جسيمة نتيجة تزايد الأنشطة الصناعية والعسكرية المختلفة. ويعد التلوث بالعناصر الثقيلة وبخاصة عنصر الكادميوم من أخطر المشاكل التي تؤرق المزارعين والباحثين في العراق. بناءً على ذلك فإن الكادميوم يتميز بسميته العالية وقدرته على الانتقال بسهولة إلى المحاصيل ومنها إلى الإنسان. تكمن خطورة هذا العنصر في كونه لا يتحلل بمرور الزمن بل يتراكم داخل التربة ويعطل وظائفها الحيوية.

لهذا السبب يبحث المزارع دائماً عن حلول فعالة وغير مكلفة لاستعادة عافية أرضه المتضررة من السموم الكيميائية. وتبرز تقنيات المعالجة الحيوية كخيار ذكي وآمن مقارنة بالوسائل الكيميائية والفيزيائية التقليدية المكلفة مادياً. علاوة على ذلك تعتمد هذه التقنية على استخدام الكائنات المجهرية الصديقة للبيئة مثل بكتيريا “الباسلس” وفطر “الأسبرجلس”. تقوم هذه الأحياء الدقيقة بامتصاص المعادن الثقيلة وترسيبها بعيداً عن منطقة جذور النباتات الحساسة. بالمقابل يؤدي نقص الوعي بأهمية هذه المعالجات إلى تدهور إنتاجية الهكتار الواحد وزيادة مخاطر التسمم الغذائي. نتيجة لذلك جاءت هذه الدراسة العلمية لتقدم دليلاً تطبيقياً يدمج بين التلقيح الحيوي واستخدام الأحماض العضوية. وبناءً على هذه المعطيات فإن فهم دور إنزيمات التربة يعتبر مفتاحاً لقياس مدى نجاح عمليات الاستصلاح البيئي. بالإضافة إلى ذلك فإن الحفاظ على توازن الأنشطة الإنزيمية يضمن استمرارية تجهيز المغذيات الضرورية لنمو النباتات.

دور الأحياء المجهرية في التخلص من تلوث الكادميوم

تعتبر المعالجة الحيوية باستخدام الأحياء المجهرية واحدة من أكثر التقنيات أماناً ونظافة لتطهير المواقع الملوثة بالعناصر الثقيلة. إذ أثبتت الدراسة أن التلقيح ببكتيريا .Bacillus sp وفطر Aspergillus niger يساهم بفعالية في إزالة الكادميوم من التربة. بناءً على ذلك، تمتلك هذه الكائنات آليات تكيفية تسمح لها بالبقاء في البيئات الملوثة مع الحفاظ على وظائفها الحيوية. بالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه الميكروبات على تقليل حركة المعادن وجاهزيتها الحيوية من خلال عمليات الامتزاز والترسيب الحيوي.

علاوة على ذلك، كشفت النتائج أن استخدام خليط من العزلات البكتيرية والفطرية يحقق كفاءة إزالة أعلى مقارنة بالتلقيح المنفرد. فقد بلغت نسبة إزالة الكادميوم باستخدام هذا الخليط الحيوي حوالي 99.078% في التربة الملوثة. بالمقابل، تزداد كفاءة هذه المعالجة مع مرور الزمن لتصل إلى ذروتها بعد ثلاثين يوماً من التحضين بنسبة تقارب 99.76%. نتيجة لذلك، يعد التكامل بين الأجناس الحيوية المختلفة خياراً مثالياً لاستعادة خصوبة الأراضي الزراعية وحمايتها من السموم المعدنية.

استخدام الأحماض الدبالية كحل عضوي لمعالجة التربة من الكادميوم

تؤدي الأحماض الدبالية دوراً جوهرياً في تحسين الخصائص الحيوية للتربة وزيادة كفاءة التخلص من عنصر الكادميوم الضار. حيث تعمل هذه الأحماض كمصدر للطاقة والكربون للأحياء المجهرية مما يشجع على نموها وتكاثرها بفعالية كبيرة. بناءً على ذلك، تساهم الإضافات العضوية في خفض التأثير المثبط للمعادن الثقيلة على الأنشطة الإنزيمية للتربة. بالإضافة إلى ذلك، تساعد هذه المركبات في تكوين روابط معقدة مع الملوثات لتقليل مخاطر انتقالها إلى المحاصيل.

بالمقابل، أظهرت الدراسة تفوقاً واضحاً لـ حامض الفولفيك على حامض الهيومك في جميع عمليات الإزالة الحيوية والعضوية. إذ يحتوي حامض الفولفيك على أعداد كبيرة من المواقع الفعالة مثل الكربوكسيل والفينول التي ترتبط بالأيونات المعدنية. نتيجة لذلك، فإن استخدام هذه الأحماض يعزز من كفاءة المعالجة ويقلل من سمية الكادميوم على الكائنات الدقيقة في التربة . علاوة على ذلك، يمثل الجمع بين التلقيح الميكروبي والأحماض العضوية استراتيجية ناجعة لمكافحة التلوث البيئي في المناطق المتضررة.

ندعو كافة الباحثين والمزارعين المهتمين باستصلاح التربة إلى تحميل وقراءة النسخة الكاملة لهذه الأطروحة العلمية المتميزة. حيث يوفر الملف الأصلي جداول إحصائية دقيقة وتفاصيل مخبرية شاملة حول كيفية تحسين كفاءة التربة المتضررة بالتلوث الكيميائي.

اقرأ ايضا: الاستصلاح الحيوي (phytoremediation) للترب ملوثة بالكادميوم تحت تأثير السماد الفوسفاتي وملوحة مياه الري

ملخص الدراسة

نفذت هذه الدراسة العلمية في مختبرات كلية الزراعة بجامعة البصرة لتقييم كفاءة المعالجة الحيوية في الترب الملوثة بالكادميوم. تضمن العمل استخدام بكتيريا .Bacillus sp وفطر Aspergillus niger مع إضافة أحماض دبالية مستخلصة من مخلفات الأبقار. بناءً على ذلك تم معاملة التربة بتركيز الحد الحرج للكادميوم ومراقبة التغيرات الحيوية والإنزيمية خلال فترات تحضين مختلفة. أظهرت النتائج أن التلوث بالكادميوم تسبب في خفض أعداد البكتيريا والفطريات الكلية بنسبة تصل إلى ستة وعشرين بالمئة. كما أدى التلوث إلى تثبيط نشاط إنزيم الفوسفاتيز القاعدي المسؤول عن تحويل الفسفور العضوي إلى شكل جاهز للنبات.

نتيجة لذلك أثبت التلقيح الحيوي المشترك بين البكتيريا والفطريات كفاءة مذهلة في إزالة الكادميوم بنسبة تجاوزت تسعة وتسعين بالمئة. علاوة على ذلك ساهمت إضافة حامض الفولفيك في تعزيز نشاط الأحياء المجهرية وتحسين الخصائص الكيميائية للتربة الملوثة. وبالمقابل كشفت النتائج أن أفضل درجة حرارة لنشاط إنزيم الفوسفاتيز في التربة هي خمسون درجة مئوية. أدى ارتفاع الحرارة إلى ستين درجة إلى انخفاض حاد في الفعالية الإنزيمية نتيجة تمسخ البروتين الإنزيمي. بالإضافة إلى ذلك نجحت الأحماض الدبالية في حماية الإنزيمات من الآثار التثبيطية للعناصر الثقيلة والظروف الحرارية القاسية. بناءً على هذه الاستنتاجات توصي الدراسة بضرورة اعتماد التلقيح الميكروبي كاستراتيجية وطنية لمكافحة التلوث في جنوب العراق. بالمقابل يشدد الباحث على أهمية استخدام المخلفات العضوية المخمرة لتحسين الخصائص الحيوية والإنتاجية للأراضي الزراعية. وفي الختام يمثل هذا البحث خارطة طريق علمية لتحقيق الزراعة المستدامة والحفاظ على سلامة السلسلة الغذائية.