بخشی از مقاله
مقدمه
استفاده از مواد شیمیایی در کشاورزی بهعنوان یکی از مهمترین عوامل موثر جهت حفظ گیاهان شناخته شده است. آفتکشها یک نمونه از این مواد شیمیایی هستند که علیرغم اثرات مثبت، استفاده از آنها اثرات زیست محیطی مضری نیز به همراه دارد بهطور کلی در زمان مصرف و حتی بعد از کاربرد آفت-کش، مقداری از آن وارد خاک، آبهای سطحی و زیرزمینی خواهد شد. وجود آفتکشها در طبیعت بر اکوسیستمهای طبیعی و سلامت انسان صدمات جبرانناپذیری را وارد میسازد و سلامت انسان از طریق مصرف آب آشامیدنی و غذا و کیفیت اکوسیستم بهوسیله کاهش تنوع زیستی جمعیت موجودات زنده تحت تاثیر قرار میگیرد.
حدود 60 درصد آفتکشهای مصرفی در جهان مربوط به علفکشها بوده و مصرف این ترکیبات یکی از مهمترین دغدغههای سازمان بهداشت جهانی است. افزایش جمعیت و بهدنبال آن افزایش مصرف مواد غذایی، بهویژه محصولات کشاورزی، کشاورزان را بر آن داشته است که میزان محصولات خود را افزایش دهند. افزایش کشت محصولات متعاقباً افزایش کاربرد سموم علفکش را به همراه داشته و به دلیل بیتوجهی کشاورزان در مصرف سموم، این ترکیبات وارد آب رودخانهها و آبهای زیرزمینی میشوند
مقادیر مختلفی از آفت-کشها در منابع آبهای زیرزمینی و سطحی سراسر جهان مشاهده شده است. در تحقیقاتی در ایران مشخص شده است که مقادیر زیادی از سموم کشاورزی در آب رودخانههای کارون، دز و بابلرود که در مجاورت زمین-های کشاورزی قرار دارند، موجود است که از حد مجاز خیلی بیشتر است - بی نام - . علفکش - 2,4-D - 2,4-Dichlorophenoxyaceticacid، اولین بار به عنوان یک ترکیب تنظیمکننده رشد گیاهی در سال 1943 شناسایی شد و سه سال بعد، این ترکیب، به عنوان یک علف کش در کانادا ثبت گردید
این ماده شیمیاییبه دلیل جرم مولکولی نسبتاً کم - 221/04 گرم بر مول - ، وجود بار منفی در pH های معمول خاک به دلیل pKa کوچک 2 - /73 - و حلالیت نسبتاً زیاد 300 - میلیگرم بر لیتر - ، میتواند بهسرعت تحت تأثیر آبشویی قرار گیرد و وارد آبهای زیرزمینی شده و آنها را آلوده نماید - رمضانی، . - 2007 از ترکیبات مختلفی جهت جذب و حذف ترکیبات سمی از آبهای آلوده میتوان استفاده نمود.
مهمترین جامدات معدنی موثر در جذب علف کشها در خاک، کانیهای رسی میباشند. این کانیها نقش مهمی در جذب علفکشها بهخصوص علفکشهای کاتیونی ایفا میکنند - ناهار، . - 2005 کانیهای رسی نوع 1:1، مثل کائولینایت بهدلیل سطح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی کم، ظرفیت جذب کمتری نسبت به کاتیونهای 2:1 مثل اسمکتیتها دارند. همچنین گروههای هیدروکسیل لبهای، فعالترین گروههای عامل در کانیهای رسی هستند که میتوانند با برخی علف-کشها پیوند برقرار کنند. جذب علفکشها همچنین در فضای بین لایهای کانیهای رسی میتواند اتفاق بیفتد. علیرغم ظرفیت زیاد جذب، این کانیها در جذب ترکیبات آلی آبگریز و علفکشهای آنیونی کارایی کمی دارند
- رودریگرز و همکاران، . - 2007 جهت جذب یک مولکول آلی نیاز به تغییر ویژگیهای رس طبیعی با استفاده از اصلاح کنندههای آلی مانند کاتیونهای کواترنری آمونیومی است. در واقع این ترکیبات، رسهای طبیعی را به رسهای واکنش پذیر نسبت به مولکولهای آلی تبدیل میکنند - رودریگرز و همکاران، . - 2007 بنابراین هدف از این مطالعه، بررسی قابلیت جذب علفکش 2,4-D توسط رس طبیعی و اصلاح شده سپیولیت بود.
مواد و روشها
از سپیولیت تهیه شده از معدنی در یزد بهعنوان جاذب علفکش استفاده گردید. همچنین بهمنظور تاثیر اصلاح سطح رس بر جذب علفکش 2,4-D، اصلاح این رس با استفاده از سورفاکتانت ستیل پیریدینیوم برمید به اندازه دو برابر ظرفیت تبادل کاتیونی سپیولیت - - 2/5Cmol/kg بهعنوان یک کاتیون کواترنری آمونیومی انجام گرفت. همدماهای جذب علفکش 2,4-D توسط رسهای طبیعی و اصلاح شده با استفاده از تکنیک پیمانهای تعیین شد.
در این روش، 0/2 گرم از نمونههای رس با 30 میلی لیتر محلول 0/01 مولار NaCl حاوی 2,4-D با غلظتهای اولیه 0/1-1/2 میلی مولار در دمای 25°c در مدت زمان 24 ساعت شیک شدند. جهت ممانعت از تجزیه میکروبی 2,4-D در طول انجام این آزمایش از سدیم آزید استفاده گردید. بعد از تعادل، محلولها سانتریفیوژ شده و بعد از صاف کردن محلول رویی، مقدار 2,4-D جذب شده از تفاوت بین غلظتهای اولیه نهایی موجود در محلول محاسبه گردید.
در این آزمایش از یک شاهد - تیمار بدون علفکش - نیز استفاده شد. برای هر سطح غلظت 2,4-D، یک نمونه شاهد بدون جاذب نیز در نظر گرفته شد. هر آزمایش در سه تکرار صورت گرفت. غلظت علفکش در محلول با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر UV-visible در طول موج 282 نانومتر تعیین گردید - لی و همکاران، . - 2009 مطالعات مربوط به واجذب علفکش از رسها، بلافاصله پس از آزمایشات مربوط به جذب در بالاترین غلظت اولیه مورد استفاده 2,4-D در آزمایشات جذب انجام شد.
پس از صاف کردن محلول رویی،20 میلی لیتر از آن محلول، جهت آزمایش جذب بهوسیله پیپت خارج شد و به جای آن 20 میلی لیتر محلول 0/01 مولار NaCl اضافه گردید. بعد از شیک کردن، نمونهها در مدت زمان لازم سانتریفیوژ شده و مجدداً 20 میلیلیتر از محلول جهت اندازهگیری غلظت علفکش خارج شد و این چرخه 7مرتبه تکرار شد. غلظت علفکش در محلولها با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر UV-visible در طول موج 282 نانومتر تعیین گردید.
برای هر جاذب، غلظتهای تعادلی 2,4-D در برابر مقدار باقیمانده در فاز جامد رسم و همدماهای واجذب و درصد علفکش آزاد شده تعیین شد - لی و همکاران، . - 2009 مقدار واجذب بر اساس حداکثر تفاوت در مقدار علفکش موجود در فاز جامد در تعادل با غلظت معینی از 2,4-D محلول در هنگام به تعادل رسیدن سیستم محاسبه گردید. جهت بررسی همدمای جذب از معادلات لانگمویر و فروندلیچ استفاده گردید.
نتایج و بحث
جذب 2,4-D بهوسیله سپیولیت طبیعی بسیار ناچیز بود. اما اصلاح سطح رس، جذب را افزایش داد. زی و همکاران نیز در مطالعه جذب 2,4-D توسط رس پالیگورسکیت طبیعی به نتایج مشابهی دست یافتند و جذب علفکش را بسیار کم گزارش نمودند در حالیکه با اصلاح سطح رس، جذب افزایش یافت.
مدلهای لانگمویر و فروندلیچ بهخوبی توانستند دادههای جذب 2,4-D را برازش دهند - جدول . - 1 شکل همدمای جذب بر اساس طبقهبندی گیلز و همکاران از نوع L بود - شکل - 1 که نشاندهنده قابلیت جذب بسیار بالای علفکش توسط رس اصلاح شده بود. نیروی الکترواستاتیک بین آنیونهای 2,4-D و گروههای مثبت سورفاکتانت در حالتی که رس بیشتر از ظرفیت تبادل کاتیونی تحت تاثیر سورفاکتانت قرار گرفته است و همچنین برهمکنشهای آبگریز بین دم آبگریز سورفاکتانت و قسمت غیر قطبی مولکول علفکش میتوانند به-عنوان مکانیسمهای اصلی جذب علفکش توسط رس اصلاح شده پیشنهاد شوند.
جدول -1 دادههای جذب علفکش 2,4-D توسط سپیولیت اصلاح شده با NCP
شکل -1 همدماهای جذب - واجذب علفکش 2,4-D توسط سپیولیتهای اصلاح شده با NCP
در مورد نمونه سپیولیت اصلاح شده به اندازه دو برابر ظرفیت تبادل کاتیونی - NCP200-sep - ،جذب تقریباً برگشت ناپذیر بود. همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است در این نمونه، n مربوط به دادههای واجذب کمتر از n حاصل از برازش دادههای جذب با مدل فروندلیچ است.
