رفع آلودگی خاک و افزایش کیفیت محصولات کشاورزی با نانومواد

باوشان زینگ ، استاد برجسته دانشگاه ماساچوست آمرست می گوید: «بخش اعظم خاک قابل کشت جهان توسط فلزات سنگین مانند کادمیوم ، سرب و جیوه و همچنین متالوئیدها مانند آرسنیک و سلنیوم آلوده شده است.»

زینگ معتقد است که چنین آلودگی‌هایی استرس شدید بر توانایی رشد محصولات زراعی می‌گذارد، که این امر همچنین بر ارزش غذایی محصولات زراعی تأثیر منفی می‌گذارد.

وی افزود: «ما باید راه‌حل‌هایی برای کاهش فلزات سنگین در مواد غذایی ارائه دهیم و یکی از رویکردهای موثر، استفاده از مواد نانویی است.»

کودهایی که از ذرات بزرگ تشکیل شده‌اند به راحتی توسط محصول جذب نمی‌شوند. این بدان معنی است که کشاورزان باید از کود بیشتری استفاده کنند که در نهایت این کودها به دریاچه‌ها و اقیانوس وارد می‌شوند. این درحالی است که نانومواد می‌توانند به گونه‌ای مهندسی شوند که گیاه هدف بتواند مواد مغذی را به طور موثری جذب کند و مقدار کود مورد نیاز را کاهش دهد.

چوانزین از محققان این پروژه در دانشگاه فناوری گوانگدونگ چین می‌گوید: «ما داده‌های ۱۷۰ مقاله را در مورد اثربخشی نانوذرات در کاهش جذب فلزات سنگین و متالوئید جمع آوری کردیم. از این ۱۷۰ مقاله، ما ۸،۵۸۵ مشاهدات تجربی در مورد چگونگی پاسخ گیاهان به نانومواد را بررسی نمودیم.»

آنها این داده‌ها را با کمک یادگیری ماشینی مورد ارزیابی قرار دادند و تاثیر نانومواد را بر رشد محصول و جذب فلزات متالوئید بررسی کردند. نتایج نشان می‌دهد که نانومواد نسبت به کودهای معمولی در کاهش اثرات مضر خاک آلوده (۳۸٫۳ ٪) مؤثرتر هستند و می تواند بازده محصول (۲۲٫۸ ٪) و ارزش غذایی محصولات زراعی (۳۰٪) را افزایش دهند، و همچنین استرس گیاه به دلیل آلودگی فلز و متالوئید (۲۱٫۶ ٪) را کاهش دهند. نانومواد همچنین به افزایش آنزیم‌های خاک و کربن آلی کمک می‌کند که هر دو به هدایت باروری خاک کمک می‌کنند.

البته نانومواد باید براساس نوع خاک و محصول مشخص شوند که برای این کار از روشی به نام IVIF-TOPSIS-EW استفاده می‌شود.