
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 642 |
تعداد مقالات | 6,703 |
تعداد مشاهده مقاله | 9,288,193 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,680,968 |
تأثیر بیوچارهای مختلف بر قابلیت استفاده و سرعت آزادشدن روی در خاک آهکی آلوده طبیعی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 7، دوره 32، شماره 1، فروردین 1404، صفحه 153-173 اصل مقاله (1.1 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2025.22628.3747 | ||
نویسندگان | ||
پروین کبیری1؛ علیرضا حسین پور2؛ حمیدرضا متقیان* 3؛ رامین ایرانی پور4 | ||
1دانشجوی دکتری مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، چهارمحالوبختیاری، ایران. | ||
2استاد گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، چهارمحالوبختیاری، ایران | ||
3نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، چهارمحالوبختیاری، ایران. | ||
4استادیار گروه آب و خاک، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی، شهرکرد، چهارمحالوبختیاری، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: برخی فعالیتهای معدنکاوی همانند استخراج، حمل و نقل، فرآوری و بازیافت مواد معدنی میتوانند منجر به آلودگی خاک شوند. از جمله آلودگیهای معمول موجود در این فعالیتها، ورود فلزهای سنگین مانند روی به خاک میباشد. روی، رشد ریشه و توسعه برگ را کاهش داده و موجب زردی بهویژه در برگهای جوان میشود. از عوامل موثر جذب روی توسط گیاه، فراهمی زیستی آن در خاک میباشد. در دسترس بودن فلز روی در خاک، توسط فرایندهای زیستی، شیمیایی، فیزیکی و اثر متقابل بین این فرایندها تنظیم میشود. همچنین، میزان سرعت انتقال فلز از فاز جامد به فاز محلول بر مقدار فراهمی زیستی و کنترل حرکتی فلز بسیار حائز اهمیت است. به گونهای که در مطالعات سینتیکی جهت براورد و تعیین سرعت انتقال فلز از فاز جامد به فاز محلول، روند واجذب فلزهای سنگین در واحد زمان، اندازهگیری و محاسبه میگردد. بیوچار، با جذب و تثبیت فلزهای سنگین قادر به پاکسازی فلزهای سنگین خاک آلوده است. مواد و روشها: در این پژوهش تأثیر بیوچارهای مختلف تهیهشده از کمپوست زباله شهری، لجن فاضلاب، باگاس نیشکر، بقایای کلزا، پوست سبز گردو و پوست سبز بادام افزودهشده به یک خاک آلوده (2 درصد وزنی) بر سرعت واجذب روی پس از 120 روز انکوباسیون مطالعه شد. پس از سپری شدن مدت زمان انکوباسیون، با جمعآوری نمونههای خاک، مقدار قابل استفاده فلز سنگین روی پس از عصارهگیری با DTPA-TEA اندازهگیری شد. همچنین سرعت واجذب روی در شاهد و تیمارها در طول مدت 504 ساعت اندازهگیری گردید. یافتهها: نتایج این مطالعه، نشان داد که روی قابل استفاده و سرعت واجذب روی تجمعی در نمونههای خاک تیمارشده با 2 درصد وزنی – وزنی بیوچار، نسبت به شاهد کاهش معنیداری داشت. این کاهش در خاکهای تیمارشده با بیوچار پوست گردو و بیوچار پوست بادام بیشتر از سایر تیمارها بود. مقایسه ضریب تبیین (R2)و خطای استاندارد برآورد (SEE) نشان داد که معادلههای الوویچ ساده، تابع توانی و مرتبه اول دارای بیشترین ضریب تبیین و کمترین خطای استاندارد برآورد برای خاکهای شاهد و تیمارشده بودند و بنابراین توانایی توصیف سرعت واجذب روی را در این خاکها داشتند. K1 در معادله مرتبه اول در دامنه 007/0 تا 009/0 میلیگرم بر کیلوگرم بر ساعت و a*b در معادله تابع توانی در دامنه 6/72 تا 2/91 و R در معادله پخشیدگی پارابولیکی 5/52 تا 9/74 میلیگرم بر کیلوگرم بر ساعت بود. بر اساس نتایج مطالعات همبستگی در این پژوهش، ضرایب a و K1 (در معادله مرتبه اول)، R (در معادله پخشیدگی پارابولیکی)، b و a*b (در معادله تابع توانی) جهت توصیف سرعت واجذب روی مفیدتر و به واقعیت نزدیکتر بودند. نتیجهگیری: بیوچارها به دلیل داشتن سطح ویژه و pH بالاتر، فراهمی و مقدار تجمعی روی را به صورت معنیداری کاهش دادند، بنابراین ترتیب کاهش فراهمی زیستی و مقدار تجمعی روی به صورت: خاک تیمارشده با بیوچار پوست سبز گردو> بیوچار پوست سبز بادام> بیوچار باگاس نیشکر> بیوچار بقایای کلزا> بیوچار کمپوست زباله شهری اصفهان> بیوچار لجن فاضلاب شهرکرد> بیوچار لجن فاضلاب اصفهان بود. بنابراین، استفاده از بیوچارهای تهیهشده از پوست سبز گردو و پوست سبز بادام، توانایی کاهش بیشتر فراهمی زیستی فلز روی را در خاک دارند. به گونهای که فراهمی روی در خاکهای تیمارشده با بیوچار تهیهشده از پوست بادام و پوست گردو بهترتیب 9/36 و 2/41 درصد نسبت به شاهد کاهش داشت. بنابراین بیشترین کاهش روی قابل استفاده در اثر کاربرد بیوچارهای گردو و بادام اتفاق افتاد. پیشنهاد میگردد این دو بیوچار جهت پالایش خاکهای آلوده کشاورزی در سطح وسیعتر (سطح مزرعه) مورد آزمون قرار گیرند. | ||
کلیدواژهها | ||
بقایای خام؛ بیوچار؛ روی؛ سرعت واجذب؛ فراهمی زیستی | ||
مراجع | ||
1.Cui, J., Jin, Q., Li, Y., & Li, F. (2019). Oxidation and removal of As (III) from soil using novel magnetic nanocomposite derived from biomass waste. Environmental Science: Nano, 6(2), 478-488.
2.Kalisz, S., Kibort, K., Mioduska, J., Lieder, M., & Małachowska, A. (2022). Waste management in the mining industry of metals ores, coal, oil and natural gas-A review. Journal of environmental management, 304, 114239.
3.Kennedy, J., Dean, J., Okeme, I., & Sapsford, D. (2023). An assessment of the efficacy of sodium carbonate for semi-passive treatment of circumneutral zinc-bearing mine waters. Journal of Water Process Engineering, 53, 103764. 4.Mohseni, A., Reyhanitabar, A., Najafi, N., Oustan, S., & Bazargan, K. (2018). Kinetics of DTPA extraction of Zn, Pb, and Cd from contaminated calcareous soils amended with sewage sludge. Arabian Journal of Geosciences, 11, 1-9.
5.Chen, L., Zhou, M., Wang, J., Zhang, Z., Duan, C., Wang, X., Li, Z., Li, Z., & Fang, L. (2022). A global meta-analysis of heavy metal (loid) s pollution in soils near copper mines: Evaluation of pollution level and probabilistic health risks. Science of the Total Environment, 835, 155441.
6.Li, Y., Ye, Z., Yu, Y., Li, Y., Jiang, J., Wang, L., Wang, G., Zhang, H., Li, N., Xie, X., & Cheng, X. (2023). A combined method for human health risk area identification of heavy metals in urban environments. Journal of Hazardous Materials, 449, 131067.
7.Jensen, J., Larsen, M. M., & Bak, J. (2016). National monitoring study in Denmark finds increased and critical levels of copper and zinc in arable soils fertilized with pig slurry. Environmental pollution, 214, 334-340.
8.Yazdankhah, S., Rudi, K., & Bernhoft, A. (2014). Zinc and copper in animal feed–development of resistance and co-resistance to antimicrobial agents in bacteria of animal origin. Microbial ecology in health and disease, 25(1), 25862. 9.Xu, D., Zhou, P., Zhan, J., Gao, Y., Dou, C., & Sun, Q. (2013). Assessment of trace metal bioavailability in garden soils and health risks via consumption of vegetables in the vicinity of Tongling mining area, China. Ecotoxicology and environmental safety, 90, 103-111. 10.Alazzaz, A., Rafique, M. I., Al-Swadi, H., Ahmad, M., Alsewaileh, A. S., Usman, A. R., Al-Wabel., M. I., & Al-Farraj, A. S. (2023). Date palm-magnetized biochar for in-situ stabilization of toxic metals in mining-polluted soil: evaluation using single-step extraction methods and phytoavailability. International Journal of Phytoremediation, 25(12), 1687-1698. 11.Miles, L. J., & Parker, G. R. (1979). DTPA soil extractable and plant heavy metal concentrations with soil-added Cd treatments. Plant Soil: 51(1), 59-68.
12.Kouassi, N. G. L. B., Yao, K. M., Sangare, N., Trokourey, A., & Metongo, B. S. (2019). The mobility of the trace metals copper, zinc, lead, cobalt, and nickel in tropical estuarine sediments, Ebrie Lagoon, Côte d’Ivoire. Journal of soils and sediments, 19, 929-944.
13.Fangueiro, D., Bermond, A., Santos, E., Carapuça, H., & Duarte, A. (2005). Kinetic approach to heavy metal mobilization assessment in sediments: choose of kinetic equations and models to achieve maximum information. Talanta, 66(4), 844-857.
14.Motaghian, H. R., & Hosseinpur, A. R. (2013). Zinc desorption kinetics in wheat (Triticum Aestivum L.) rhizosphere in some sewage sludge amended soils. Journal of soil science and plant nutrition, 13(3), 664-678.
15.Rafique, M. I., Usman, A. R., Ahmad, M., Sallam, A., & Al-Wabel, M. I. (2020). In situ immobilization of Cr and its availability to maize plants in tannery waste–contaminated soil: effects of biochar feedstock and pyrolysis temperature. Journal of Soils Sedimet. 20(1), 330-339.
16.Sohi, S. P. (2012). Carbon storage with benefits. Science. 338(6110): 1034-1035.
17.Gee, G. W., & Bauder, J. W. (1986). Particle size analysis. In: Klute A. (ed.) Methods of Soil Analysis. Part l.2nd edition. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison. Wisconsin. pp. 404-407.
18.Rhoades, J. D. (1996). Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. In: Methods of Soil Analysis. SSSA, Madison. pp. 417-435.
19.Leoppert, R. H., & Suarez, D. L. (I996). Carbonate and gypsum. In: Sparks D. L. (ed.) Methods of Soil Analysis. SSSA, Madison. pp. 437-447.
20.Sumner, M. E., & Miller, P. M. (1996). Cation exchange capacity and exchange coefficient. In: Sparks D. L. (ed.) Methods of Soil Analysis. SSSA. Madison. pp. 1201-1230.
21.Nelson, D. W., & Sommers L. E. (1996). Carbon, organic carbon and organic matter. In Sparks D. L. (ed.) Methods of Soil Analysis. SSSA, Madison. pp. 961-1010. 22.Sposito, G., Lund, L. J., & Chang, A. C. (1982). Trace metal chemistry in arid-zone field soils amended with sewage sludge: I. Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb in solid phases. Soil Science Society of America Journal, 46(2), 260-264.
23.Lindsay, W. L., & Norvell, W. A. (1978). Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Sci. Soc. Am. J.42, 421-428.
24.Han, Y., Cao, X., Ouyang, X., Sohi, S. P., & Chen, J. (2016). Adsorption kinetics of magnetic biochar derived from peanut hull on removal of Cr (VI) from aqueous solution: effects of production conditions and particle size. Chemosphere, 145, 336-341.
25.Brunauer, S., Emmett, P. H., & Teller, E. (1938). Adsorption of gases in multimolecular layers. Journal of the American chemical society, 60 (2), 309-319.
26.Havlin, J. L., Westfall, D. G., & Olsen, S. R. (1985). Mathematical models for potassium release kinetics in calcareous soils. Soil Science Society of America Journal, 49 (2), 371-376.
27.Martin, H. W., & Sparks, D. L. (1983). Kinetics of nonexchangeable potassium release from two coastal plain soils. Soil Science Society of America Journal, 47, 883-887. 28.Barreto, M. S. C., Gomes, F. P., de Carvalho, H. W. P., & Alleoni, L. R. F. (2023). Desorption kinetic and sequential extraction of Pb and Zn in a contaminated soil amended with phosphate, lime, biochar, and biosolids. Environmental Science and Pollution Research, 30(57), 120793-120804.
29.Kabiri, P., Motaghian, H., & Hosseinpur, A. (2021). Impact of biochar on release kinetics of Pb (II) and Zn (II) in a calcareous soil polluted with mining activities. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21(1), 22-34.
30.Kabata-Pendias, A., & Pendias, H. (1992). Trace Elements in Soils and Plants. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA. pp. 51-70.
31.Li, J. S., Wang, P., & Liu, L. (2013). Environmental prediction model for dynamic release of Lead in contaminated soil under washing Remediation. EJGE, 18, 55-70.
32.Motaghian, H. R., & Hosseinpur, A. R. (2014). Zinc desorption kinetics in bean (Phaseolus vulgaris L.) rhizosphere in sewage sludge-amended calcareous soils. Environmental earth sciences, 71, 965-973.
33.Reyhanitabar, A., & Gilkes, R. J. (2010). Kinetics of DTPA extraction of zinc from calcareous soils. Geoderma. 154(3-4), 289-293.
34.Kabiri, P., Hosseinpur, A., Motaghian, H., & Iranipour, R. (2024). Modeling the kinetic equations in describing the release rate of lead in a naturally contaminated calcareous soil treated with different biochars. Iranian Journal of Soil and Water Research, 55 (5), 815-832.
35.Ding, Z., Alharbi, S., Ali, E. F., Ghoneim, A. M., Hadi Al Fahd, M., Wang, G., & Eissa, M. A. (2022). Effect of phosphorus-loaded biochar and nitrogen-fertilization on release kinetic of toxic heavy metals and tomato growth. International journal of phytoremediation, 24(2), 156-165. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 110 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 56 |