بخشی از مقاله
چکیده
آگاهی از مکانیسم تشکیل کمپلکس فلزات سنگین با اسیدهای آلی با وزن مولکولی پایین در خاکهای آهکی، به عنوان راهکاری برای محدودسازی آلودگی در خاک، مورد توجه میباشد . در این مطالعه تأثیر غلظتهای پایین و بالای 0/1 - و 70 میلیمول در لیتر - اسید اگزالیک، اسید سیتریک و اسید مالیک بر گونهبندی عناصر کادمیوم و مس در دو خاک آهکی بررسی گردید. مقایسه نتایج گونهبندی کادمیوم و مس در حضور اسیدهای آلی مختلف نشان داد که در مورد کادمیوم، گونه یونی آزاد - Cd2+ - ، گونه غالب کادمیوم در حضور هر سه اسید آلی و در هر دو خاک بود، در حالیکه در مورد مس، گونههای کمپلکس اسید آلی- مس، غالب بودند.
واژه های کلیدی: گونهبندی، اسیدهای آلی، کادمیوم، مس
مقدمه
آلودگی فلزات سنگین همیشه در بحثهای زیست محیطی، در مرکز توجهات قرار داشته و بررسی مکانیسم ترکیب این آلایندهها با اسیدهای آلی با وزن مولکولی پایین، به عنوان راهکاری برای محدودسازی آلودگی در خاک، مورد توجه قرار گرفته است. منبع عمده ورود اسیدهای آلی به خاک، ترشحات ریشه، مواد گیاهی مرده و فرآوردههای تجزیه میکروبی میباشد - جونز، . - 1998 کودهای آلی نیز حاوی مقادیر زیادی از اسیدهای آلی هستند - بلان و همکاران، . - 1994 اسیدهای آلی در بسیاری از واکنشها در محلول خاک دخیل بوده و قادر به تشکیل کمپلکس با فلزات کاتیونی هستند - وانگ و همکاران، . - 2009 اسید-های آلی علاوه بر توانایی تشکیل کمپلکس با فلزات سنگین، پیاچ خاک را نیز کاهش میدهند - یوان و همکاران، . - 2007 گونهبندی فلزات سنگین در محلول، با تغییر پیاچ تغییر کرده و به تبع آن، جذب و دفع آنها بر روی سطوح جامد را تحت تأثیر قرار میدهد - یین و همکاران، . - 2002 سمیت و زیست فراهمی فلزات سنگین به گونهبندی آنها بستگی دارد و عواملی از قبیل حضور اسیدهای آلی در خاک میتوانند بر رهاسازی فلزات از خاک و گونهبندی آنها در محلول خاک تأثیر بگذارند - ریوورتز و همکاران، . - 1998 یون فلزی آزاد - هیدراته - دارای حداکثر سمیت میباشد، در حالیکه کمپلکسهای اسید آلی- فلز، غیرسمی هستند - لیپر، . - 1978 گزارش شده که اسیدهای آلی همچون مالات، سیترات و اگزالات در بسیاری از فرآیندهایی که در ریزوسفر اتفاق میافتند، از قبیل جذب عناصر غذایی، سمیتزدایی فلزات سنگین، کاهش تنش بیهوازی در ریشهها، هوازدگی کانیها و جذب میکروبها، دخیل میباشند - جونز، . - 1998 با توجه به مطالب فوق، بررسی نقش اسیدهای آلی بر گونهبندی فلزات سنگین در خاک از اهمیت ویژهای برخوردار است. به دلیل اهمیت تغییر گونهبندی فلزات کادمیوم و مس از جنبههای سمیت و تغذیهای و تعداد بسیار کم مطالعات موجود در مورد تأثیر غلظتهای پایین و بالای اسیدهای آلی در خاک و تغییر پیاچ متناظر با آن، بر گونهبندی عناصر کادمیوم و مس، به ویژه در خاکهای آهکی، مطالعه حاضر با هدف فوق انجام شد.
مواد و روشها
برای انجام این پژوهش، از دو نمونه خاک سطحی 0-30 - سانتیمتری - از دو ناحیه مختلف از استان همدان استفاده شد. غلظتهای 0/1 و 70 میلیمول در لیتر اسیدهای آلی اگزالیک، سیتریک و مالیک، با استفاده از نمکهای آنها آماده گردیدند.
فلزات کادمیوم و مس به صورت جداگانه، از طریق افزودن نمکهای کلریدی آنها با غلظت 1 میلیمول در لیتر، به اسیدهای آلی اضافه گردیدند و از محلول کلرید سدیم 0/01 مول در لیتر به عنوان الکترولیت زمینه استفاده شد. 1/5 گرم از هر خاک در لوله سانتریفیوژ ریخته شده و به هریک، 30 میلیلیتر از محلولهای حاوی غلظتهای 0/1 و 70 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک، اسید سیتریک و یا اسید مالیک به طور جداگانه و فلز کادمیوم یا مس و کلرید سدیم 0/01 مول در لیتر، اضافه گردید. نمونهها به مدت 24 ساعت شیک گردیده و پس از آن به مدت 5 دقیقه با سرعت 4000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شدند. سپس عصارههای رویی صاف شده و بلافاصله پس از عصارهگیری، پیاچ آنها قرائت گردید. غلظت عناصر کادمیوم و مس در عصارهها با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر جذب اتمی قرائت شد . در این آزمایش، دو تکرار برای هر غلظت از هریک از اسیدهای آلی در هر خاک، در نظر گرفته شد. غلظت کاتیونهای پتاسیم، سدیم، کلسیم و منیزیم و آنیونهای کربنات، بیکربنات و کلر در عصارهها بر اساس روشهای استاندارد ارائه شده توسط راول - 1994 - ، تعیین گردید.
برای گونهبندی از برنامه گونهبندی ژئوشیمیایی مینتک - Visual MINTEQ version 2.30 - - آلیسون و همکاران، - 1991، استفاده شد. گونهبندی با وارد کردن غلظت کاتیونها و آنیونهای اندازهگیری شده در عصارهها و نیز غلظت اسیدهای آلی و پیاچهای اندازهگیری شده، در برنامه مینتک، انجام شد.
نتایج و بحث
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکهای مورد مطالعه، در جدول 1 آورده شده است.
جدول -1 ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاکهای مطالعه شده
نتایج گونه بندی عناصر کادمیوم و مس در دو غلظت 0/1 و 70 میلیمول در لیتر از اسیدهای اگزالیک، سیتریک و مالیک در جداول 2 تا 7 ارائه شده است. در مورد کادمیوم، در هر دو خاک و در هر دو غلظت اسید اگزالیک 0/1 - و 70 میلیمول در لیتر - ، گونه Cd2+ دارای بیشترین درصد بود - جدول . - 2 در مورد عنصر مس، در خاک شماره یک، گونه Cu-Oxalate - aq - در غلظت 0/1 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک - پیاچ - 6/4 و گونه Cu2+ در غلظت 70 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک - پیاچ - 1/6، غالب بود؛ در حالیکه در خاک شماره دو، گونههای CuCO3 - aq - و Cu- - Oxalate - 22- در غلظت 0/1 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک - پیاچ - 7/6 بیشترین درصدها را دارا بوده و در غلظت 70 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک - پیاچ - 5/9، گونه Cu-Oxalate - aq - ، بالاترین درصد را در بین گونههای مس داشت - جدول . - 3
جدول -2 درصد توزیع گونههای کادمیوم و اگزالات در خاکها در غلظتهای 0/1 و 70 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک
جدول -3 درصد توزیع گونههای مس و اگزالات در خاکها در غلظتهای 0/1 و 70 میلیمول در لیتر اسید اگزالیک
در حضور اسید سیتریک، در هر دو خاک، گونه Cd2+ گونه غالب کادمیوم در غلظتهای 0/1 و 70 میلیمول در لیتر اسید فوق بود - جدول . - 4 نتایج حاصل از گونهبندی مس در حضور اسید سیتریک نشان داد که در غلظت 0/1 میلیمول در لیتر اسید آلی که به ترتیب متناظر با پیاچهای 6/6 و 7/5 در خاکهای شماره یک و دو بود، گونه Cu-Citrate- - aq - ، گونه غالب در هر دو خاک بود. در غلظت 70 میلیمول در لیتر اسید سیتریک - پیاچ 2/4 در خاک یک و 3/9 در خاک دو - ، گونه Cu2+ بیشترین درصد را در بین گونههای مس در هر دو خاک داشت - جدول . - 5
