بخشی از مقاله
چکیده
به طورعمده پتاسیم از هوادیدگی آلومینیوسیلیکاتهایی مانند فلدسپاتهای پتاسیم و میکاها در خاک تامین میشود. این مطالعه بهمنظور بررسی میزان پتاسیم آزاد شده تحت تاثیر اسید سیتریک انجام شد. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی و با آرایش فاکتوریل شامل سه نوع کانی - بیوتیت، مسکوویت و میکروکلین - ، سه 5 - pH، 7 و - 9، سه غلظت اسید اسیتریک 0/1 - ، 0/01 و 0/001 مولار - و شش زمان - 2، 5، 10، 20، 30 و 60 ساعت - با دو تکرار انجام شد.
مقدار آزادسازی پتاسیم از کانیهای میکروکلین و موسکوویت با زمان افزایش داشت و بیشترین مقدار آن 518/4 میلیگرم بر کیلوگرم بود. بیشترین مقدار آزاد شده پتاسیم از بیوتیت 767/3 میلگرم بر کیلوگرم در غلظت 0/01 مولار در زمان 5 ساعت بود که با گذشت زمان کمتر میشد. بیشترین تاثیر PH بر آزادسازی پتاسیم درغلظتهای 0/01 و 0/1 مولار اسید در pH=5 مشاهد شد.
مقدمه
میکاها بهعنوان سیلیکاتهای لایهای معمول در خاکها و رسوبات، از ذخایر تغذیهای مهم پتاسیم و منیزیم به حساب می آیند و از طریق هوادیدگی این عناصر را به محلول خاک آزاد میکنند - باتی و همکاران، . - 2011 پتاسیم بین لایهای در میکا-های هشتوجهی سهجایی آسانتر از میکاهای هشت وجهی دوجایی آزاد میشود - شازین و همکاران، - 2007 و از فلدسپارهای پتاسیم در مقایسه با میکاها دارای میزان آزادسازی پتاسیم کمتری میباشند - اسپارکز و هوآنگ، 1985؛ هاف و همکاران، . - 2009 در محیط خاک اسیدهای مختلفی از جمله اسیدسیتریک و اسیداگزالیک آزاد میشوند که در اثر واکنش با کانیهای خاک نقش مهمی در فرآیند انحلال و هوادیدگی آنها و آزادسازی عناصر دارند
تو و همکاران - 2007 - برای تعیین اثر اسیداگزالیک بر آزادسازی پتاسیم از سه راسته خاک مالیسولز، اولتیسولز و انتیسولز در چین و چهار کانی پتاسیمدار بیوتیت، فلوگوپیت، موسکویت و میکروکلین نتیجه گرفتند که پتاسیم استخراج شده از خاک با استفاده اسیداگزالیک 0/2 مولار مشابه استفاده از اسیدنیتریک جوشان یک مولار بود. مقدار آزادشدن پتاسیم از کانیها به صورت بیوتیت < فلوگوپیت < موسکویت < میکروکلین و برای خاکها به صورت مالیسولز < انتیسولز < اولتیسولز بود.
ونگ و همکاران - - 2000 در یک مطالعه گلدانی اثر کانیهای پتاسیمدار گنیس و فلدسپار را بر رشد سه گیاه ذرت، چچم و کلزا مورد بررسی قرار دادند . نتایج نشان داد که گیاهان با خروج اسیدهای آلی از ریشه خود و خروج پتاسیم از کانیها در مقایسه با نمونه شاهد دارای وزن خشک و غلظت پتاسیم بیشتری در ریشه میباشند. همچنین، این محققان آزادسازی پتاسیم را تحت تاثیر اسید مالیک و اسیدتارتاریک، در اندازههای مختلف گنیس بررسی کردند و نشان دادند با افزایش غلظت اسید و کوچکتر شدن ذرات، میزان پتاسیم آزاد شده بیشتر میگردد. غلضت اسیدهای آلی در خاک، pH خاک و نوع کانیهای پتاسیم دار از عوامل مهم بر آزادسازی پتاسیم در خاک میباشد.
تاثیر اسیدهای آلی تولید شده در خاک بر آزاد شدن عناصر از کانیها به غلظت اسید، به زمان تماس اسید با کانی و pH محیط بستگی دارد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر غلظتهای مختلف اسیدسیتریک در pH های مختلف بر آزادساری پتاسیم از کانیهای بیوتیت، موسکویت و میکروکلین بود.
مواد و روشها
آزمایش با سه کانی بیوتیت املش، موسکویت همدان و میکروکلین - فلدسپار یزد - در قالب طرح کاملا تصادفی با دو تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش عبارتند از سه غلظت 0/1، 0/01 و 0/001 مولار اسید سیتریک و سه سطح 5 pH، 7، 9 و شش زمان 2، 5، 10، 20 ، 30 و 60 ساعت بودند. مجموعا تعداد نمونهها در این آزمایش 324عدد بود. کانیهایی با اندازه 50 تا100 میکرون انتخاب شد. 0/5 گرم از هر کانی به دقت توزین و به ظروف پلی اتیلنی 80 میلی لیتری منتقل و 25 میلی لیتر از هریک از غلظتهای اسیدسیتریک در سه pH مختلف 5، 7 و 9 به ظروف مربوطه افزوده شد.
ظروف حاوی مخلوط کانی و محلول در دمای 25 درجه سانتیگراد در زمانهای تعیین شده در انکوباتور نگهداری شدند. پس از اتمام هر دوره زمانی نمونهها با استفاده از کاغذ صافی عصارهگیری و با اسیدنیتریک %5 به حجم رسانده شد، محلولهای به حجم رسانده شده به ظروف پلی اتیلنی منتقل و پتاسیم موجود در عصارهها با استفاده از دستگاه فلیم فتومتر مدل JENWAY PEP7 قرائت شدند.
نتایج و بحث
مقدار پتاسیم آزاد شده از موسکوویت و میکروکلین در زمان اول عصارهگیری - 2 ساعت - در غلظتهای 0/01 و 0/001 تا زمان دوم - 5 ساعت - با شیب بیشتر نسبت به زمانهای بعدی مشخص یودند. با گذشت زمان مقدار پتاسیم آزاده شده با شیب کمی افزایش داشت - شکل . - 1 بیشترین مقدار پتاسیم آزاد شده از موسکویت و میکروکلین، به ترتیب 285/8 و 518/4میلیگرم بر کیلوگرم بود. آزاد سازی سریع در مراحل اولیه را میتوان به رهاسازی پتاسیم موجود در مکانهای سطحی و مرحله کندتر را به پتاسیمهای موجود در مناطق لبهای و بین لایهای نسبت داد
مشابه این روند در کانیهای پتاسیمدار و خاک توسط محققان دیگر نیز گزارش شدهاست - نوروزی و خادمی، 1388؛ امبیکادوی و لالیتامبریکا، 2000 ؛ جلالی، . - 2005 با پیشروی رهاسازی، لبههای کانیهای میکایی از هم جدا شده و پتاسیمهای بینلایهای موجود در ساختمان کانیها رها میشوند. به علت افزایش فاصله پتاسیمهای درونی از لبهها و قدرت جذب پتاسیم، رهاسازی با سرعت و پخشیدگی کمتری صورت میگیرد - گلدینگ، . - 1984 روند آزاد سازی پتاسیم ا این درغلظت 0/1 مولار کاملا متفاوت است. بهطوری که مقدار پتاسیم آزاد شده از موسکویت و میکروکلین بهترتیب به 226/2و 321/1 میلیگرم بر کیلوگرم رسید.
شکل -1 آزادسازی پتاسیم در زمانهای مختلف از کانیهای مورد مطالعه
مقدار و روند آزادسازی پتاسیم از بیوتیت با دو کاتی دیگر کاملا متفاوت است - شکل . - 1 مقدار آزادسازی در زمان اول و دوم عصارهگیری با شیب نسبتا زیاد است و بیشترین مقدار آزادسازی پتاسیم در همه غلظتهای اسید در زمان دوم 5 - ساعت - بود که بیشترین مقدار آزاد سازی پتاسیم در این زمان 767/3 میلیگرم بر کیلوگرم بود. نکته جالب وجه این که پس از زمان دوم مقدار پتاسیم آزاد شده به شدت کاهش پیدا میکند و با شیب بسیار کمی مقدار پتاسیم آزاد شده با زمان کم میشود و به 233/2 میلیگرم بر کیلوگرم در غلظت 0/001 و 458/2 میلیگرم بر کیلوگرم در غلظت 0/01 میرسد. دلیل احتمالی، این روند متفاوت آزادسازی پتاسیم از بیوتیت تغییرات کانی شناسی و تشکیل کانیهای اسمکتیت یا ورمیکولیت و جذب دوباره پتاسیم است.
در شکل 2 روند کلی افزایش آزادسازی پتاسیم را با با کاهش pH را شاهد هستیم. در موسکویت تاثیر PH در غلظتهای کم تاثیر آنچنانی ندارد ولی در pH=5 با افزایش غلطت اسید استیک تاثیر قابل توجهی بر افزایش پتاسیم آزاد شده دارد. در این pH مقدار پتاسم آزاد شده در غلظت 0/001 اسید از 168/1 میلیگرم بر کیلوگرم به 9284/ میلیگرم بر کیلوگرم افزایش پیدا کرده است.
شکل -2 میزان آزادسازی پتاسیم از کانیهای مورد مطالعه در pH های مختلف
تاثیر pH بر آزادسازی پتاسیم از میکروکلین مشابه موسکویت است. با این تفاوت که در غلظت 0/1 اسید استیک، مقدار آزاد شده پتاسیم تفاوت مشخصی با دو غلظت دیگر دارد. تاثیر pH بر آزادسازی پتاسیم از بیوتیت نیز روند افزایشی با کاهش pH دارد - شکل - 1 ولی نکته قابل توجه این است که غلظتهای 0/1 و 0/01 تفاوت زیادی با هم ندارند.
