مقدمه
در دهه‌های گذشته، با توجه به آلودگی هوای کره زمین و در پی آن تخریب لایه اوزون، مشکلات زیادی برای زیستگاه‌های طبیعی و حتی زندگی بشر به وجود آمده است. از میان راهکارهای زیادی که برای حل این مشکل ارائه شده، بهترین و کم‌هزینه‌ترین راه، استفاده از گیاهان و طبیعت بوده است. امروزه از این روش به گیاه پالایی۱ یاد می‌شود که خود، زمینه‌های مختلفی را در برمی‌گیرد [۴-۱].
گیاه‌پالایی به معنی اصلاح یا حذف یک عامل مزاحم و خارجی است. این روش به مجموعه‌ای از فناوری‌های وابسته به گیاهان، برای پالایش آلودگی زیست‌محیطی آلی و غیر آلی خاک، آب و هوا تکیه دارد[۴] و یک روش پالایش در محیط، با هزینه بسیار کم است که هیچ اثر تخریبی بر محیط زیست ندارد و به روش‌های متفاوتی انجام می‌گیرد که تخریب، جذب (به کمک انباشتن یا چسبندگی) و جلوگیری از حرکت آلاینده، از آن جمله‌اند [۵، ۶]. پژوهشگران دریافته‌اند که درختان، جنگل‌ها و پوشش گیاهی نقش بسزایی در پالایش هوای کره زمین دارند. دانشمندان ناسا چند نمونه گیاه آپارتمانی را در برابر مواد شیمیایی قرار دادند و توانایی آن‌ها را برای حذف آلودگی‌های ناشی از مواد شیمیایی شامل تریکلرواتیلن، بنزن و فرمالدهید بررسی کردند. گفتنی است این مواد سرطان‌زا هستند و قرارگرفتن در محیط آلوده به آن‌ها باعث سردرد، تهوع، مشکلات پوستی و تنگی نفس می‌شود. این مواد در تولید فراورده‌هایی همچون رنگ، جوهر، چسب، پلاستیک، فرش، فوم و مواد ضد آتش به کار می‌روند و به راحتی در هوا منتشر می‌شوند [۷، ۸]. این درحالی است که بسیاری از مواد یاد شده کاربردهای روزانه دارند چنان‌که محیط خانه، مدرسه و کلاس درس در معرض آلودگی‌های ناشی از آن‌ها قرار می‌گیرند. بنا بر پژوهش‌ها، برخی گیاهان آپارتمانی توانایی چشمگیری در حذف آلاینده‌های سمّی دارند چنان‌که، برخی تنها در ۲۴ ساعت توانستند تا ۹۰ درصد مواد سمّی موجود در هوا را جذب کنند [۹،۱۰]. این نتایج ما را بر آن داشت تا از چنین طرحی در مقیاس کوچک‌تر برای آزمایشگاه‌های مدارس استفاده کنیم. استفاده از گیاهان در آزمایشگاه علاوه بر تصفیه هوا، باعث زیبایی و جذابیت هر چه بیشتر محیط آزمایشگاهی می‌شود و اثر مثبتی بر روند یادگیری دانش‌آموزان دارد. بسیاری از این گیاهان به فراوانی در پارک‌ها، بلوارها و حتی حیاط خانه‌ها یافت می‌شوند و تهیه و دسترسی به آن‌ها آسان است و هزینه چندانی برای آموزش‌وپرورش و مدارس ندارد. از آنجا که این گیاهان از مقاومت بالایی برخوردارند به مراقبت چندانی نیاز ندارند. از سوی دیگر، استفاده از گیاهان در محیط‌های آموزشی و آزمایشگاهها در ایجاد نشاط و سرزندگی در دانش‌آموزان و مدرسان مؤثر است برای اجرای این طرح در مدارس، می‌توان از خود دانش‌آموزان نیز کمک گرفت تا در صورت تمایل و کاملا" داوطلبانه، از گیاهان آپارتمانی که در منزل دارند قلمه‌ای تهیه کنند و در اختیار ما قرار دهند. با این کار علاوه بر مدیر و معاونان مدارس، خود دانش‌آموزان را نیز درگیر می‌کنیم و در نتیجه، حس مسئولیت‌پذیری و مشارکت در دانش‌آموزان تقویت می‌شود و بازخورد تربیتی خوبی خواهد داشت [۲، ۱۲-۱۰].
روش‌های پالایش محیط با گیاهان
پوشش‌های گیاهی به چندین روش، آلودگی محیط را از بین می‌برند. گیاهان، آلاینده‌های گازی را از راه روزنه‌های خود جذب می‌کنند. ریشه و باکتری موجود در خاک نیز در حذف مواد سمّی دخالت دارند و قادر به شکستن اجزای آلی خاص مانند هیدروکربن‌های معطر در بافت گیاه یا خاک هستند. گیاهان در جریان فرایند فوتوسنتز با جذب کربن‌دی‌اکسید و تبدیل آن به اکسیژن، به طور طبیعی کربن اضافی هوا را جذب و به پالایش هوا کمک می‌کنند. همچنین در این فرایند، برگ درختان مواد شیمیایی شامل اکسیدهای نیتروژن و آمونیوم تولید شده در هوا، بخشی از گوگرد دی‌اکسید و اوزون را از محیط حذف می‌کنند. برگ درختان با جذب و گردوغبار و ذره‌های معلق هوا، این عوامل آلوده‌کننده را تا ۷۵ درصد کاهش می‌دهند. [۶،۱۲،۱۳] استفاده از گیاهان جهت دفع سموم راه جالب و سودمندی جهت بهبود کیفیت هوای محیط است. به این منظور، باید گیاهانی انتخاب شوند که غلظت بالای فلزهای سنگین را در اندام‌های هوایی و برگ‌های خود تحمل کنند. همچنین گیاه باید دارای خاصیت رشد سریع و توانایی تولید زیست توده فراوان را داشته باشد. منظور از زیست توده زباله‌هایی است که منشأ زیستی دارند و از تکثیر سلولی نتیجه می‌شوند. برای تجزیه ریشه‌ای، گیاه باید آنزیم‌های مناسب و مواد دیگری را که موجب افزایش تجزیه زیستی می‌شوند از خود آزاد کند [۱۰].
آلاینده‌هایی که با گیاهان جذب و حذف می‌شوند
• تریکلرواتیلن
تریکلرواتیلن به‌عنوان حلال، در صنعت کاربرد دارد. استفاده از این ماده در صنایع غذایی و دارویی ممنوع است اما از آن برای تهیه فراورده‌هایی همچون چسب، رنگ، جوهر و لاک استفاده می‌شود. تنفس هوایی که تریکلرواتیلن در آن وجود دارد باعث ایجاد بیماری‌های قلبی ـ عروقی و کبدی، سرگیجه و سردرد، تهوع و سوزش چشم می‌شود [۱۱،۱۴، ۱۵].
• بنزن
این ماده بی‌رنگ در تولید مواد شوینده، چسب، لاک، رنگ، نایلون و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنزن یکی دیگر از عوامل ابتلا به سرطان است و باعث آسیب بافت‌های سازنده خون به‌ویژه، سلول‌های مغز استخوان می‌شود. ضعیف شدن دستگاه ایمنی، ناباروری، سرگیجه و سردرد از دیگر عوارض تماس با بنزن است[۱۴، ۱۵، ۱۶].
• فرمالدهید
فرمالدهید از جمله ترکیب‌های آلی فرّار به شمار می‌آید. به دلیل سوختن ناقص این ماده، مواد کربن‌دار تشکیل می‌شوند. سوختن چوب در شومینه، دود ناشی از پخت و پز، رنگ، چسب، افشانه‌های خوشبوکننده هوا و چوب‌های فشرده مانند چوب مبلمان از جمله عوامل انتشار فرمالدهید هستند. این ماده یکی از مواد سرطان‌زای موجود در هواست که می‌تواند باعث سوزش چشم و گلو و ایجاد بیماری‌های تنفسی مانند تنگی نفس و سرفه شود [۱۴، ۱۵].
گیاهان پالاینده
در ادامه به معرفی تعدادی از گیاهانی که بنا به بررسی‌ها، اثرهای ویژه در جذب آلاینده‌ها و پالایش هوای پیرامون خود دارند می‌پردازیم. این گیاهان می‌توانند گزینه‌های بسیار مناسبی برای استفاده در محیط اداری و آزمایشگاه‌های مدارس کشور باشند.
• رزماری
رومارن، اکلیل کوهی یا رزماری۲، گیاهی چند ساله و خوش‌بوست که برگ‌های سوزنی شکل و همیشه سبز دارد. این گیاه بومی منطقه مدیترانه و کشور اوروگوئه است اما به شدت با آب و هوای مناطق مختلف کشورمان سازگاری دارد. گل‌های آن در رنگ‌های گوناگون سفید، صورتی، بنفش و آبی می‌رویند، شکل ۱.
گیاه رزماری در رفع آلودگی‌های ناشی از کاتیون فلزهای سنگین مانند سرب و کادمیم توانایی ویژه دارد و در حضور چنین آلودگی‌هایی، خاصیت فیتوشیمیایی و فوتوسنتزی بالاتری از خود نشان می‌دهد. پژوهش‌ها خاصیت ضد سرطانی گیاه رزماری را ثابت کرده‌اند و کارتونیک اسید موجود در آن، خاصیت قوی ضد ایدز دارد. عطر این گیاه در بهبود خلق و خو، پاک سازی ذهن و از بین بردن استرس در انسان سودمند است و باعث تقویت حافظه و افزایش تمرکز می‌شود. از این گیاه به‌عنوان یک ماده بوزدای قوی، برای جذب بو از یخچال‌های مخصوص نگهداری مواد شیمیایی در آزمایشگاه‌های پیشرفته استفاده می‌شود. این گیاه بوی نامطبوع مواد و محلول‌های شیمیایی را جذب می‌کند و باعث پاک‌سازی هوای محیط می‌شود. گیاه رزماری در بسیاری از پارک‌ها و بلوارها به فراوانی یافت می‌شود بنابراین دسترسی به آن بسیار آسان است و هیچ هزینه‌ای به دنبال ندارد و کاشت و نگهداری آن در فضای آموزشی نیز راحت است [۱۳].
• آلوورا یا صبر زرد
این گیاه را بیشتر به‌خاطر اثر شفابخشی و درمانی آن می‌شناسند اما از خواص بی‌مانند دیگری نیز برخوردار است، شکل ۲. آلوورا شب‌ها اکسیژن زیادی آزاد می‌کند و از سوی ناسا از جمله بهترین گیاهان پالاینده هوا شناخته شده است. این گیاه با جذب بنزن و فرمالدهید موجود در هوا باعث پاک‌سازی محیط از این ترکیب‌ها می‌شود و مواد سمّی موجود در شوینده‌ها را جذب می‌کند. در نتیجه جذب مواد شیمیایی زیان‌بار موجود در هوا، لکه‌های قهوه‌ای روی برگ‌های این گیاه ظاهر می‌شود.این گیاه بسیار با محیط سازگار، و نگهداری از آن راحت است و گیاه بسیار مناسبی جهت استفاده در آزمایشگاه مدارس به شمار می‌رود [۱۴، ۱۷].
• آگلونما
آگلونما۳ گیاهی چینی، از دسته گیاهان همیشه سبز است، شکل ۳. در میان گیاهان آپارتمانی پالاینده هوا، این گیاه عملکرد عالی دارد و آلودگی‌های ناشی از بنزن و فرمالدهید هوا را برطرف می‌کند. البته این گیاه و دانه‌هایش، هردو سمّی‌اند. از آنجا که آگلونما در نور کم و حتی تاریکی نیز به رشد و فعالیت خود ادامه می‌دهد، نگهداری از آن بسیار آسان است و گیاه مناسبی برای استفاده در آزمایشگاهها و محیط اداری شناخته می‌شود[۱۰، ۱۷، ۱۸].
• عشقه
عشقه معمولی۴، پاپیتال، پیچک یا داردوست معمولی ،گیاهی پیچنده و بالارونده است، شکل ۴. این گیاه در جذب آلاینده‌هایی همچون بنزن، فرمالدهید، کربن‌مونواکسید و تریکلرواتیلن کارایی بالایی از خود نشان می‌دهد و حتی توانایی از بین بردن برخی مواد حساسیت‌زا مانند کپک‌های قارچی را دارد. این گیاه می‌تواند اکسیژن فراوانی تولید کند. تکثیر و نگهداری این گیاه آسان است، به دلیل خاصیت روندگی به فضای خاصی احتیاج ندارد و حتی روی دیوار نیز می‌تواند رشد کند. بنابراین جهت زیباسازی محیط‌های آموزشی و مدارسی که با کمبود فضا روبه‌رو هستند، گیاه مناسبی است. این گیاه به دلیل سازگاری با شرایط آب و هوایی گوناگون و سخت، می‌تواند در تمام مناطق کشور رشد کند [۸، ۱۴، ۱۷].
• سانسوریا
سانسوریا۵ که در بسیاری از کشورها به گیاه مارپیچی نیز معروف است، می‌تواند به‌خوبی هوای آلوده را پاک‌سازی کند، شکل ۵. گیاه سانسوریا به‌عنوان یک صافی، آلاینده‌های سمّی همچون فرمالدهید، تولوئن، بنزن و تریکلرواتیلن را جذب می‌کند. این گیاه همچنین در شب، کربن‌دی‌اکسید محیط را به مقدار چشمگیری جذب و اکسیژن آزاد می‌کند. سانسوریا شرایط سخت محیطی را به‌راحتی تحمل می‌کند. از این رو گیاه بسیار مقاوم و مناسبی جهت استفاده در آزمایشگاهها و محیط مدارس به شمار می‌رود [۱۲، ۱۴، ۱۷].
• اسپاتی فیلوم
اسپاتی فیلوم۶ گیاهی بسیار زیبا و معروف در گروه گیاهان پالاینده هواست، شکل ۶. مقدار جذب آلودگی هوا در انواع مختلف آن بسیار بالاست. گیاه اسپاتی فیلوم می‌تواند به تنهایی تا ۶۰ درصد، هوای اطراف خود را پالایش کند. بیشترین موادی که این گیاه جذب می‌کند ترکیب‌های آلی به کار رفته در چسب‌ها، رنگ‌های ساختمانی، لاک و الکل‌های مورد استفاده در محیط هستند. همچنین بنزن موجود در رنگ‌ها و پلاستیک‌ها ؛ فرمالدهید موجود در سیگار، چسب و گازهای آشپزخانه‌ای؛ آمونیاک موجود در مواد شوینده؛ زایلن موجود در پاک‌کننده‌ها، چرم مصنوعی، چسب؛ ترتیکورتیلن موجود در افشانه‌های صنعتی و پاک‌کننده‌ها را جذب می‌کند. ویژگی دیگر این گیاه آن است که گرده‌ها یا هاگ‌های بسیار ریز را نیز به کمک برگ‌هایش جذب و از آن‌ها به‌عنوان غذا استفاده می‌کند [۱۴، ۲۰-۱۶].
• اوکالیپتوس
اوکالیپتوس۷ گیاه بومی کشور استرالیا است، شکل ۷. این گیاه کاربردهای دارویی بسیار دارد است چنان‌که برای ضدعفونی کردن راه‌های تنفسی، بخور و خوش بو کردن محیط استفاده می‌شود. فراورده‌های این گیاه نیز در درمان سرماخوردگی بسیار سودمند شناخته شده‌اند. اوکالیپتوس توانایی زیادی در پالایش هوا دارد و از این رو به‌عنوان پوشش گیاهی در بسیاری از شهرک‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گیاه در جذب کاتیون فلزهای سنگین آرسنیک، کروم، جیوه، نیکل، مس، سرب، روی و کادمیم عملکرد بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد و از آنجا که در برابر شرایط نامناسب طبیعی و آب و هوایی، مقاومت بسیار خوبی دارد گزینه بسیار مناسبی برای مقابله با آلودگی‌های صنعتی و شهری به شمار می‌رود. اوکالیپتوس به‌صورت درخت رشد می‌کند اما می‌توان از برگ‌های آن جهت ضدعفونی کردن هوا در آزمایشگاه مدارس استفاده کرد و از خواص معجزه آسای آن بهره جست [۱۰، ۱۷].
• سرخس برگ شمشیری
گیاه سرخس۸ با برگ‌های پرمانند و ساقه‌های خمیده، گیاهی بسیار سودمند در پالایش هوا شناخته شده است، شکل ۸. این گیاه ضمن مرطوب نگه داشتن هوا، با جذب فرمالدهید، کربن‌مونواکسید و زایلن باعث پاک‌سازی محیط می‌شود. همچنین سرخس با جذب آرسنیک و جیوه موجود در خاک در پاک‌سازی خاک نیز کارایی دارد. این گیاه بسیار مقاوم و برای استفاده در آزمایشگاه و محیط اداری مناسب است [۱، ۱۲، ۱۷].
• فیکوس بنجامین
گیاه بنجامین۹ گذشته از کاربردهای تزیینی آن، در رفع آلودگی‌های موجود در هوا نیز کارایی دارد، شکل ۹. این گیاه می‌تواند بنزن، فرمالدهید و تریکلرواتیلن را جذب کند.بنجامین با ظاهر بسیار زیبای خود، می‌تواند در کنار پالایش محیط، به زیباتر شدن هر چه بیشتر آزمایشگاه و محیط اداری مدارس کمک کند [۱۱، ۱۴، ۱۷، ۱۸].
• پیتوس
گیاه پیتوس۱۰ توانایی بالایی در جذب فرمالدهید هوا دارد، شکل ۱۰. این گیاه بسیار مقاوم است و در محیط‌های تاریک و با نور کم نیز به رشد خود ادامه می‌دهد. پیتوس به‌راحتی تکثیر می‌شود و از جمله گیاهان ارزان و قابل دسترس است. ویژگی بسیار خوب این گیاه، رونده بودن آن است که باعث می‌شود به راحتی فضاهای خالی و غیرقابل استفاده مانند دیوارها و کنار پنجره را پر کند و به رشد خود ادامه دهد[۱۱، ۱۴، ۲۱-۱۹].
پی نوشت‌ها
1.phytoremediation
2. rosmarinus officinalis
3. Aglaonema commutatum
4.Hedera canariensis
5. Sansevieria trifasciata
6. Spathiphyllum Wallissi
7. Eucalyptus globulus
8. Nephrolepis exaltata
9. Ficus benjamina
10. Scindapsus Aures
منابع
۱. ورنوس، هخامنش. ۱۳۹۴پوشش گیاهی و تأثیر آن بر آلودگی هوا
۲. متین، باستان فرد. ۱۳۹۷. کنترل آلودگی هوا توسط پوسته‌های زیست مبنا (راهکاری برای کنترل آلودگی هوای شهر تهران). ماهنامه باغ نظر. شماره ۱۵ (۶۵): ۲۵.
۳. نوری، امید. ۱۳۸۵. معرفی درختان و درختچه‌های زینتی مقاوم به آلاینده‌های هوا، خاک و هوا. اولین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست.
۴. گلستانی، محمدعلی. فرج‌اله زاده، زهرا. ۱۳۸۹، پالاینده‌های محیط زیست در طراحی کاشت. چهارمین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست.
۵ . تقی زاده، مینا. کافی، محسن. ۱۳۸۷، معرفی تکنولوژی گیاه پالایی و گیاه پالاینده‌های فضای سبز. مجموعه مقالات سومین همایش ملی فضای سبز و منظر شهری، ویژه‌نامه ضمیمه ماهنامه، ۲۷.
۶. فرزام فر، نیما. تقوی، لعبت. کافی، محسن. خراسانی، نعمت‌الله. ۱۳۹۳. طراحی اکولوژیکی با تاکید بر گیاه پالایی در راستای توسعه پایدار، مجله پایداری، توسعه و محیط زیست، سال اول، شماره ۱.
7. Raskin, I.; Smith, R. D.; Salt, D. E. 1997. Current opinion in biotechnology, 8, 221.
۸. غلامی بروجنی، فتح‌الله. نجات زاده باراندوزی، فاطمه. کولیوند، علی. نورمرادی، حشمت‌الله. ۱۳۹۵. ﺑﺮرﺳﻲ ﻛﺎراﻳﻲ ﮔﻞﻫﺎی زﻳﻨﺘﻲ در ﻛﺎﻫﺶ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت آﻟﻲ ﻓﺮار ﻫﻮا در ﻣﺤﻴﻂﻫﺎی ﺳﺮﭘﻮﺷﻴﺪه. دو ماهنامه سلامت کار ایران. دوره ۱۳. ۳. مرداد و شهریور.
۹. صادقی پور مروی، مهدی. ملاحسینی، حمید. سیل پور، محسن. ۱۳۸۷. گیاه پالایی: تکنولوژی کاهش آلودگی‌های زیست محیطی. دومین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست.
10. United Nation Environment Program (UNEP). 2002. Phytoremediation: An environmentally sound technology for pollution prevention, control and remediation: An introductory for decision-maker .UNEP, International Environmental Technology Centre, Osaka, Japan.
11. Mc Connell, J.; Kobayashi, K. 2007. Cooperative Extension Services, College of Tropical Agriculture and Human Resources University of Hawaii, 39, 1.
12. Pipal, A.; Kumar, A.; Jan, R.; Taneja, A. 2012. In Chemistry of phytopotentials: health, energy and environmental perspectives; Springer: 319.
۱۳. نیشابوری امروی، مهدی.۱۳۹۶. بام سبز راهکار مؤثر برای کاهش آلودگی ساختمان‌ها در شهر. فصلنامه جغرافیایی سرزمین. سال چهاردهم. ۵۵.
14. Wolverton, B. C.; Johnson, A.;Bounds, K. 1989.
15.Wolverton, B.; Wolverton, J. D. 1993. Journal of the Mississippi Academy of Sciences, 38,11.
16. Hoehn, A.; Heyenga, G.; Stodieck, L.; Sampson, M.; Seelig, H. 2003. Spaceflight Plant Science Integration, Testing and Functional/Compatibility Verification, SAE Technical Paper.
۱۷. شانزده گیاه تصفیه کننده هوا، فیلترهای سبز. ۱۳۹۳. فرهیختگان، شماره ۱۵۵۴.
18.Chauhan, P.; Rawat, M. S.; Gauba, P. 2017. International Journal of Engineering, Technology, Science and Research, 4, 749.
۱۹. کافی، م. ۱۳۹۳. گلکاری علمی و عملی، جلد دوم، انتشارات مؤلف.
۲۰. شکیبا، شیخوند. ۱۳۹۵. بررسی تأثیر و نقش ۱۲ گل ناجی طبیعی هوا در حذف آلاینده‌های محیط زیست.
21. Torpy, F.; Zavattaro, M. 2018. Bench study of green wall plants for indoor air pollution reduction. Journal of living architecture, 5, 1.