
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,624,541 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,214,503 |
کاربرد بایوچار حاصل از لجن فاضلاب بر جزءبندی مس و روی در حضور کرم خاکی در خاک آلوده آهکی | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
مقاله 1، دوره 9، شماره 2، تیر 1398، صفحه 1-21 اصل مقاله (1.51 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2019.15244.1823 | ||
نویسندگان | ||
فاطره کریمی1؛ قاسم رحیمی* 2؛ ابوالفضل خادمی جلگه نژاد3 | ||
1دانش آموخته دکتری گروه علوم خاک، دانشگاه بوعلی سینا، | ||
2دانشیار گروه علوم خاک، دانشگاه بوعلی سینا، | ||
3دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشگاه شهید باهنر کرمان | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: فعالیتهای انسانی از جمله استفاده از لجن فاضلاب بعنوان کود باعث تجمع بیش از حد فلزات سنگین در خاک میشود. تبدیل لجن فاضلاب به بایوچار یک روش بالقوه برای دفع آن و یک تکنولوژی مقرون به صرفه برای اصلاح خاکهای آلوده بدلیل کاهش دسترسی زیستی فلزات سنگین شناخته شده است. همچنین بهرهگیری از روشهای زیستی مانند استفاده از موجودات خاکزی از جمله کرمهای خاکی، روشی نو و امیدبخش برای بهسازی خاکهای آلوده میباشد. مطالعات مختلفی در مورد اثر بایوچار و کرم خاکی بر جزءبندی فلزات سنگین انجام شده است ولی تاکنون در مورد کاربرد توأم بایوچار و کرم خاکی بر جزءبندی مس و روی گزارشی ارایه نشده است. بنابراین پژوهش حاضر با بررسی تاثیر تغییر دمای گرماکافت و میزان کاربرد بایوچار بر جزءبندی فلز مس و روی و جذب این فلزات توسط کرم خاکی دریک خاک آهکی آلوده طبیعی از زمینهای اطراف معدن سرب و روی آهنگران انجام شد. مواد و روش ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کـاملاً تـصادفی با سه تکرار در شـرایط آزمایشگاه گروه علـوم خـاک دانشگاه بوعلی سینا همدان انجام شد. تیمار کرم خاکی گونهی ایزینیا فتیدا (Eisenia fetida) در دو سطح (با و بدون کرم خاکی) و بایوچار تولید شده از لجن فاضلاب در دو دمای 300 و 600 درجه سلسیوس در سطح (0 و دو، چهار و هشت درصد وزنی) به خاک آهکی آلوده اضافه گردید. در ظرفهای مربوط به تیمار کرم خاکی 12 عدد کرم خاکی به هر ظرف وارد شد و ظرفها در یک محفظه اقلیمی با 16 ساعت نور و هشت ساعت تاریکی در دمای 25 درجه سلسیوس به مدت 42 روز نگهداری شدند. اندازه گیری اجزاء فلزات مس و روی خاک از روش عصارهگیری پیدرپی استفاده شد. تحلیل آماری دادهها با استفاده از نرم افزارهای SPSS وMSTATC و مقایسه میانگینها با آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام شد. یافتهها: مطابق با نتایج تجزیه واریانس، فعالیت کرم خاکی در خاک تیمار شده با بایوچار تولید شده در دمای 300 درجه سلسیوس تاثیر معنیداری بر میزان فلز مس و روی در بخش تبادلی نداشت. درحالیکه در خاک تیمار شده با بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس موجب کاهش میزان مس و روی بخش تبادلی و افزایش میزان مس و روی در بخش باقیمانده گردید. افزایش میزان کاربرد بایوچار موجب کاهش معنیدار میزان مس و روی در بخش تبادلی گردید؛ بطوریکه این کاهش در بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس بیشتر مشهود بود. بنابراین فعالیت کرم خاکی در سطح هشت درصد بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس موجب کاهش میزان مس بخش تبادلی از 331/0 به 256/0 میلیگرم بر کیلوگرم نسبت به تیمار عدم حضور کرم خاکی گردید. میزان روی تبادلی از 24/1 میلیگرم بر کیلوگرم در تیمار شاهد به 579/0 و 283/0 میلیگرم بر کیلوگرم به ترتیب در تیمار هشت درصد بایوچار تولید شده در دماهای 300 و 600 درجه سلسیوس کاهش یافت. بدلیل تحرک کم فلزات در خاکهای تیمار شده با بایوچار، غلظت فلزات مس و روی در بدن کرم خاکی کاهش یافته و این روند در بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس نسبت به بایوچار تولید شده در دمای 300 درجه سلسیوس در بخش تبادلی بیشتر بود. بنابراین فعالیت کرمهای خاکی در خاکهای تیمار شده با بایوچار میتواند موجب تغییر جزءبندی فلزات سنگین و درنتیجه تغییرشکل آنها از بخشهایی با تحرک بیشتر به بخشهایی با کمتحرک تر گردد. | ||
کلیدواژهها | ||
کرم خاکی؛ گرماکافت؛ لجن فاضلاب؛ فلزات سنگین؛ دما | ||
مراجع | ||
1.Abdel-Fattah, T.M., Mahmoudb, M.E., Ahmedb, S.B., Huff, N.D., Lee, J.W., and Kumar, S. 2015. Biochar from woody biomass for removing metal contaminants and carbon sequestration. J. Indus. Engin. Chem. 22: 103-109.
2.Aghababaei, F., Raiesi, F., and Hosseinpur, A. 2014. The combined effects of earthworms and arbuscular mycorrhizal fungi on microbial biomass and enzyme activities in a calcareous soil spiked with cadmium. Applied Soil Ecology. 75: 33- 3.Anegbe, B., Okuo, J.M., Ewekay, E.O., and Ogbeifun, D.E. 2014. Fractionation of lead-acid battery soil amended with Biochar. Bayero J. Pure Appl. Sci.7: 2. 36-43. 4.ASTM International. 2013. ASTM D1762-84. 2013. Standard test method for chemical analysis of wood charcoal, http://www.astm.org/Standards/D1762.htm (accessed April 2014). 5.Brown, G., Barois, I., and Lavelle, P. 2000. Regulation of soil organic matter dynamics and microbial activity in the drilosphere and the role of interactions with other edaphic functional domains. Europ. J. Soil Biol. 36: 177-198. 6.Caballero, J.A., Front, R., Marcilla, A., and Conesa, J.A. 1997. Characterization of sewage sludges by primary and secondary pyrolysis. J. Anal. Appl. Pyrol. 40-41: 433-450. 7.Cao, X.D., Chen, Y., Wang, X.R., and Deng, X.H. 2001. Effects of redox potential and pH value on the release of rare earth elements from soil. Chemosphere. 44: 655-661.
8.Chen, X., Chen, G., Chen, L., Chen,Y., Lehmann, J., McBride, M.B., and Hay, A.G. 2011. Adsorption of copper and zinc by biochars produced from pyrolysis of hardwood and corn straw in aqueous solution. Bioresource Technology. 102: 19. 9.Cheng, J., and Wong, M.H. 2002. Effects of earthworms on Zn fractionation in soils. Biology and Fertility of Soils. 36:72- 10.Dai, S., Li, H., Yang, Z., Dai, M., Dong, X., Ge, X., Sun, M., and Shi, L. 2018. Effects of biochar amendments on speciation and bioavailability of heavy metals in coal-minecontaminated soil. Human and Ecological Risk Assessment. 24: 7. 1887-
11.Farfel, M., Orlova, A., Chancy, R., Lees, P., Rohde, C., and Ashley P. 2005. Biosolids compost amendment for reducing soil lead hazards: a pilot study of organic amendment and grass seeding in urban yards. The Science of the Total Environment. 340: 81-95.
12.Gaskin, J.W., Steiner, C., Harris,K., Das, K.C., and Bibens, B. 2008. Effect of Low Temperature Pyrolysis Conditions on Biochars for Agricultural Use. Transactions of the ASABE.51: 6. 2061-2069. 13.Gasco, G., Paz-Ferreiro, J., and Me´ndez, A. 2012. Thermal analysis of soil amended with sewage sludge and biochar from sewage sludge pyrolysis.J. Ther. Anal. Calorimet. 108: 769-775.
14.Ge G.H., and Bauder, J.W. 1986. Particle size analysis. P 383-411. In:A. Klute (ed.) Methods of Soil Analysis. Physical Properties. Soil Science Society of America, Madison, WI. 15.Gomez-Eyles, J.L., Sizmur, T., Collins, C.D., and Hodson, M.E. 2011. Effects of biochar and the earthworm Eisenia fetida on the bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons and potentially toxic elements. Environmental Pollution. 159: 2.
16.Gu, J., Zhou, W., Jiang, B., Wang, L., Ma, Y., Guo, H., Schulin, R., Ji, R., and Evangelou, M. 2016. Effects of biochar on the transformation and earthworm bioaccumulation of organic pollutants in soil. Chemosphere. 145: 431-437.
17.Hwang, I.H., Ouchi, Y., and Matsuto, T. 2007. Characteristics of leachate from pyrolysis residue of sewage sludge. Chemosphere. 68: 10. 1913-1919.
18.Joseph, S.D., Camps-Arbestain, M., Lin, Y., Munroe, P., Chia, C.H., Hook, J., van Zwieten, L., Kimber, S., Cowie, A., Singh, B.P., Lehmann, J., Foidl, N., Smernik, R.J., and Amonette, J.E. 2010. An Investigation into the reactions of biochar in soil. Austr. J. Soil Res.48: 501-515. 19.Karami, N., Clemente, R., Moreno-Jiménez, E., Lepp, N.W., and Beesley, L. 2011. Efficiency of green waste compost and biochar soil amendments for reducing lead and copper mobility and uptake to ryegrass. J. Hazard. Mater. 191: 1. 41-48. 20.Kim, K.H., Kim, J.Y., Cho, T.S., and Choi, J.W. 2012. Influence of pyrolysis temperature on physicochemical properties of biochar obtained from the fast pyrolysis of pitch pine (Pinus rigida). Bioresource Technology. 118: 158-162.
21.Lahori, A.H., Guo, Z., Zhang, Z., Li, R., Mahar, D.A., Awasthi, M., Shen, F., Ali Sial, T., Kumbhar, F., Wang, P., and Jiang, S. 2017. Use of biochar as an amendment for remediation of heavy metal-contaminated soils, Prospects and Challenges. 27: 991-1014. 22.Lanno, R., Wells, J., Conder, J., Bradham, K., and Basta, N. 2004.The bioavailability of chemicals insoil for earthworms. Ecotoxicology and environmental safety. 57: 39-47. 23.Li, L., Xu, Z., Wu, J., and Tian, G. 2010. Bioaccumulation of heavy metals in the earthworm Eisenia fetida in relation to bioavailable metal concentrations inpig manure. Bioresource Technology. 101: 10. 3430-3436.
24.Loganathan, P., Vigneswaran, S., Kandasamy, J., and Naidu, R. 2012. Cadmium sorption and desorption in soils: a review. Critical Reviews in Environmental Science & Technology. 42: 5. 489-533.
25.Lukkari, T., Teno, S., Vaisanen, A., and Haimi, J. 2006. Effects of earthworms on decomposition and metal availability in contaminated soil: microcosm studies of populations with different exposure histories. Soil Biology and Biochemistry. 38:
26.Méndez, A., Tarquis, A.M., Saa-Requejo, A., Guerrero, F., and Gascó, G. 2013. Influence of pyrolysis temperature on composted sewage sludge biochar priming effect in a loamy soil. Chemosphere. 93: 4. 668-676.
27.Mohamed, I., Zhang, G.S., Li, Z.G., Liu, Y., Chen, F., and Dai, K. 2015. Ecological restoration of an acidic Cd contaminated soil using bamboo biochar application. Ecological Engineering.84: 67-76. 28.Morgan, J.E., and Morgan, A.J. 1999. The accumulation of metals (Cd, Cu, Pb Zn and Ca) by two ecologically contrasting earthworm species (Lumbricus rubellus and Aporrectodea caliginosa): implications for ecotoxicological testing. Applied Soil Ecology. 13: 9-20. 29.Nannoni, F., Rossi, S., and Protano, G. 2014. Soil properties and metal accumulation by earthworms in the Siena urban area (Italy). Applied Soil Ecology. 77: 9-17.
30.Rajkovich, S., Enders, A., Hanley, K., Hyland, C., Zimmerman, A.R., and Lehmann, J. 2012. Corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biology and Fertility of Soils. 48: 271-284. 31.Ruiz, E., Rodgriguez, L., and Alonso-Azcárate, J. 2009. Effects of earthworms on metal uptake of heavy metals from polluted mine soils by different crop plants. Chemosphere. 75: 1035-1041. 32.Shan, X.Q., Lian, J., and Wen, B. 2002. Effect of organic acids on adsorption and desorption of rare earth elements. Chemosphere. 47: 701-710.
33.Spurgeon, D.J., Weeks, J.M., andVan Gestel, C.A. 2003. A summary of eleven years progress in earthworm ecotoxicology: The 7th international symposium on earthworm ecology Cardiff Wales Pedobiologia. 47: 588-606.
34.Sposito, G., Lund, L.J., and 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 Sci. Soc. Amer. J. 46: 260-264.
35.Udovic, M., and Lestan, D. 2010. Fractionation and bioavailability of Cu in soil remediated by EDTA leaching and processed by earthworms (Lumbricus terrestris L.). Environmental Science and Pollution Research. 17: 561-570. 36.Wanga, K., Qiaoa, Y., Zhanga, H., Yuea, S., Lia, H., Jib, X., and Liuc, L. 2018. Bioaccumulation of heavy metals in earthworms from field contaminated soil in a subtropical area of China, Ecotoxicology and Environmental Safety. 148:
37.Wen, B., Hu, X., Liu, Y., Wang, W.S., Feng, M.H., and Shan, X.Q. 2004. The role of earthworms (Esenia fetida) on influencing bioavailability of heavy metals in soils. Biology and Fertility of Soils. 40: 181-187. 38.Weyers, S.K., and Spokas, K.A. 2011. Impact of biochar on earthworm populations. A review. Applied and Environmental Soil Science. Pp: 1-12.
39.Wu, W., Yang, M., Feng, Q., McGrouther, K., Wang, H., Lu, H., and Chen, Y. 2012. Chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment. Biomass and Bioenergy, 47: 268-276.
40.Wuana, R.A., and Okieimen, F.E. 2011. Heavy Metals in Contaminated Soils:A Review of Sources, Chemistry, Risks and Best Available Strategies for Remediation. International Scholarly Research Notices Ecology. Pp: 1-20.
41.Xu, N., Lin, D., Xu, Y., Xie, Z., Liang, X., and Guo, W. 2014. Adsorption of aquatic Cd2+ by biochar obtained from corn Stover. J. Agro-Environ. Sci.33: 5. 958-964.
42.Zhang, R.H., Li, Z.G., Liu, X.D., Wang, B., Zhou, G.L., Huang. X.X., Lin, C.F., Wang, A., and Brooks, M. 2017. Immobilization and bioavailability of heavy metals in greenhouse soils amended with rice straw-derived biochar. Ecological Engineering. 98: 183-188.
43.Zhu, Q., Wu, H., Wang, L., Yang, G., and Zhang, X. 2015. Effect of biochar on heavy metal speciation of paddy soil. Water, Air and Soil Pollution. 226: 429. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 536 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 442 |