بررسی اثر کاربرد زغال زیستی و زئولیت طبیعی بر تثبیت مس در یک خاک آهکی آلوده به مس

Abstract

سابقه و هدف: روش غیر‌متحرک کردن درجا، به‌بررسی کاهش زیست‌فراهمی فلزات در خاک‌های آلوده با استفاده از مواد بهسازی که با محیط‌زیست سازگار باشند، می‌پردازد. زغال‌زیستی، در سال‌های اخیر به‌طور مؤثر درجهت به‌حداقل رساندن مقدار جذب فلزات سنگین توسط محصولات‌ زراعی در محل‌های آلوده، با استفاده از فرایند غیرمتحرک‌سازی، مورد استفاده قرار گرفته‌است. زئولیت نیز یک کانی آلومینوسیلیکات قلیایی متخلخل است که استفاده از آن به‌عنوان یک اصلاح‌کننده معدنی بخصوص در تثبیت فلزات‌سنگین در خاک رو به گسترش است. بنابراین، هدف از پژوهش حاضر، بررسی تثبیت عنصر مس در یک خاک آهکی آلوده به مس تحت تاثیر کاربرد زغال‌زیستی حاصل از مواد آلی مختلف و زئولیت طبیعی و برهمکنش آن‌ها بود. مواد و روش‌ها: مقدار مناسبی خاک از افق سطحی (0-30 سانتی‌متر) یک خاک آهکی برداشته، هواخشک و از الک 2 میلی-متری عبور داده شد. سپس به هر نمونه خاک (200 گرم)، مقدار 500 میلی‌گرم مس در کیلوگرم خاک از منبع نمک سولفات‌مس افزوده شد. آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتورها شامل زغال‌زیستی در شش سطح (عدم کاربرد زغال‌زیستی (C)، زغال‌زیستی کاه‌گندم (WSB)، زغال‌زیستی کاه‌ذرت (CSB)، زغال‌زیستی تفاله ریشه‌شیرین‌بیان (LRB)، زغال‌زیستی سبوس‌برنج (RHB) و زغال‌زیستی کودگوسفندی (SMB) هر کدام در سطح 3 درصد وزنی) و زئولیت در سه سطح ((Z0) 0، (Z1) 3 و (Z2) 6 درصد وزنی) بود. نمونه‌های خاک آلوده طبق طرح آزمایشی تیمار شده و به مدت 90 روز در دمای اتاق (2±22 درجه‌سلسیوس) و در حدود رطوبت ظرفیت‌زراعی توسط آب‌مقطر نگهداری شدند. جهت بررسی اثربخشی مواد بهساز کاربردی در تثبیت مس در خاک از روش عصاره‌گیری پی-درپی اسپوزیتو و همکاران، شاخص‌تفکیک‌کاهش‌یافته و پارامترهای مدل سینتیکی درجه‌یک دوفازی (Q1، Q2 و Q3) با استفاده از عصاره‌گیر EDTA، استفاده شد. یافته‌ها: ترتیب درصد‌ نسبی شکل‌های شیمیایی مس در تیمارهای مختلف در خاک به‌صورت کربناتی> باقی‌مانده> آلی> جذب سطحی> محلول+تبادلی بود. با افزایش سطوح کاربرد زئولیت در خاک از Z0 به Z2، غلظت شکل‌های محلول+تبادلی، جذبی، آلی و کربناتی مس به‌طور معنی‌داری به ترتیب به مبزان 46/5، 80/7، 40/10 و 30/15 درصد کاهش یافت درحالی‌که شکل باقی‌مانده مس افزایش یافت. کاربرد همه‌ی زغال‌های زیستی بجز سبوس‌برنج سبب کاهش معنی‌دار شکل محلول+تبادلی مس نسبت به تیمار شاهد شد. کاربرد هر پنج نوع زغال‌زیستی در خاک سبب کاهش معنی‌دار شکل آلی و کربناتی مس شد، درحالی‌که شکل باقی‌مانده مس به‌طور معنی‌داری نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت. شاخص‌تفکیک-کاهش‌یافته نیز در اثر کاربرد سطوح زئولیت و زغال‌های‌زیستی به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. تیمار مرکب کاربرد زغال-زیستی کود دامی و 6 درصد وزنی زئولیت (SMBZ2)، بیشترین مقدار این شاخص را داشت. پ‌هاش خاک با شکل باقی-مانده و شاخص‌تفکیک‌کاهش‌یافته مس همبستگی مثبت و معنی‌داری را نشان داد که نشانگر نقش مهم افزایش پ‌هاش تحت تاثیر تیمارهای کاربردی در تثبیت مس در خاک است. آزادسازی مس توسط عصاره‌گیر EDTA در تیمارهای مختلف در ابتدا سریع و سپس با سرعت کمتری ادامه یافت که احتمالاً نشان‌دهنده مشارکت مکان‌هایی مختلف با انرژی پیوند متفاوت در آزادسازی مس است. نسبت‌های Q1/Q3 و Q2/Q3 در اثر کاربرد هر پنج نوع زغال‌زیستی و افزایش سطوح کاربرد زئولیت، به‌طور معنی‌داری کاهش یافت. کمترین مقدار نسبت‌های Q1/Q3 و Q2/Q3 در تیمار مرکب WSBZ2 مشاهده شد. همبستگی مثبت معنی‌داری بین پارامترهای Q1 و Q2 با شکل کربناتی و پارامتر Q3 با شکل باقی‌مانده وجود داشت. نتیجه گیری: کاربرد هر پنج نوع زغال‌زیستی و سطوح زئولیت سبب تبدیل شکل‌های شیمیایی مس از شکل‌هایی با قابلیت زیست‌فراهمی و تحرک بیشتر به شکل‌هایی با پایداری بیشتر شد. با توجه به نتایج شاخص‌ها به‌نظر می‌رسد که تیمارهای مرکب کاربرد زغال‌زیستی کود دامی و 6 درصد وزنی زئولیت (SMBZ2) و زغال‌زیستی کاه‌گندم و 6 درصد وزنی زئولیت (WSBZ2) مؤثرتر از دیگر تیمارها در تثبیت مس در خاک، بودند.

Keywords

• عصاره‌گیری دنباله‌ای
• مدل سینتیکی
• شاخص‌های تثبیت
• زیست‌فراهمی
• مواد بهساز