مقایسه‌ی کارایی جاذب‌های خالص و پوشش‌دار شده با کیتوسان در تثبیت کادمیم خاک

Abstract

سابقه و هدف: با آغاز انقلاب صنعتی، آلودگی آب و خاک توسط فلزهای سنگین شتاب بیشتری یافته و تلاش برای پاکسازی و رفع این آلودگی‌ها به یکی از مشکلات عمده‌ی جوامع بشری تبدیل شده است. روش‌های مختلفی برای اصلاح محیط‌های آلوده به فلز‌های سنگین وجود دارد که استفاده از جاذب‌ها برای جذب فلزهای سنگین از جمله‌ی آن‌ها می‌باشد. استفاده از روش جذب علاوه بر مؤثر و سریع بودن، از نظر فنی روشی ساده، از نظر محیط زیستی روشی سالم و امن و از نظر هزینه نیز روشی مقرون به‌صرفه می‌باشد. در سال‌های اخیر از میان جاذب‌های مختلف فلزهای سنگین، استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری، به‌دلیل کارایی بالاتر نسبت به جاذب‌های خالص، توجه پژوهش-گران بسیاری را به خود جلب نموده است. کامپوزیت‌های کیتوسان از جمله‌ی آن کامپوزیت‌های پلیمری هستند که با توجه به خصوصیاتشان می‌توانند توانایی بالایی برای جذب فلز‌های سنگین در محیط‌های آلوده داشته باشند. کامپوزیت‌های کیتوسان اغلب برای حذف فلزهای سنگین از پساب‌های صنعتی استفاده شده است امّا کارایی این جاذب‌ها در غیر متحرک کردن فلزهای سنگین در محیط خاک مورد مطالعه قرار نگرفته است. با توجه به تنوع زیاد این کامپوزیت‌ها و سازگاری بالای آن‌ها با محیط زیست، پژوهش حاضر با هدف مقایسه‌ی کارایی جاذب‌های خالص و کامپوزیت‌های مختلف کیتوسان در تثبیت فلز سنگین کادمیم در خاک به‌اجرا در آمد.مواد و روش‌ها: برای این منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی، به‌صورت گلدانی، در شرایط گلخانه و با سه تکرار به اجرا در آمد. فاکتورهای مورد بررسی عبارت بودند از سطوح کادمیم خاک شامل صفر، 8، 25 و 75 میلی‌گرم بر کیلوگرم و نوع جاذب شامل کیتوسان، بیوچار، زئولیت و نانو مگنتیت خالص و کامپوزیت‌های کیتوسان- بیوچار، کیتوسان- زئولیت، کیتوسان- مگنتیت و تیمار فاقد جاذب به‌عنوان شاهد. در ضمن هر یک از جاذب‌ها در سطح نیم درصد وزنی مصرف شدند. برای تهیه‌ی نمونه‌های خاک با سطوح مختلف کادمیم از مقادیر متفاوت کادمیم سولفات استفاده گردید و نمونه‌های آلوده شده با کادمیم برای رسیدن به تعادل نسبی به مدت دو ماه خوابانیده شدند. پس از سپری شدن مدت زمان دوماه، نمونه‌ها با جاذب‌های مختلف تیمار گردیدند و به مدت دو ماه دیگر نیز خوابانیده شدند. در پایان دوره‌ی خوابانیدن مقدار کادمیم قابل استخراج با DTPA و همچنین شکل-های شیمیایی آن در خاک تعیین گردید.یافته‌ها: نتایج به‌دست آمده نشان دادند که کاربرد جاذب‌ها در خاک باعث کاهش غلظت کادمیم قابل استخراج با DTPA گردید. همچنین نتایج نشان دادند که کامپوزیت‌های کیتوسان نسبت به کیتوسان، بیوچار، زئولیت و نانو مگنتیت خالص توانایی بالاتری در غیر‌متحرک کردن کادمیم در خاک داشتند و بیشترین توانایی برای غیر‌متحرک کردن کادمیم مربوط به کامپوزیت کیتوسان- مگنتیت بود. میزان کاهش کادمیم قابل استخراج با DTPA در اثر مصرف کیتوسان، بیوچار، نانو مگنتیت و زئولیت خالص نسبت به تیمار شاهد به‌ترتیب برابر با 11/26، 38/19، 00/18 و 71/7 درصد و برای کامپوزیت‌های کیتوسان- مگنتیت، کیتوسان- بیوچار و کیتوسان- زئولیت برابر با 02/34، 04/32 و 56/30 درصد بود. نتایج عصاره‌گیری دنباله‌ای در سطح آلودگی 75 میلی‌گرم کادمیم بر کیلوگرم خاک نیز نشان داد که کاربرد جاذب‌ها به‌طور معنی‌داری شکل‌های‌ محلول + تبادلی و متصل به کربنات‌های کادمیم را در مقایسه با تیمار شاهد کاهش و شکل‌های پایدارتر آن شامل متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، متصل به مواد آلی و باقیمانده را افزایش داد. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج می‌توان نتیجه گرفت که پوشش‌دار کردن جاذب‌های خالص با کیتوسان با ایجاد مکان-های جذبی بیشتر باعث کاهش بیشتر تحرک کادمیم در خاک‌های آلوده می‌گردد و کارایی آن‌ها را در غیر‌متحرک کردن کادمیم افزایش می‌دهد. همچنین مشاهده گردید که از میان کامپوزیت‌های به کار رفته در این آزمایش بیشترین توانایی برای کاهش غلظت کادمیم قابل جذب مربوط به کامپوزیت کیتوسان- مگنتیت بود.

Keywords

• آلودگی خاک
• فلز سنگین
• عصاره‌گیری دنباله‌ای
• جاذب