بخشی از مقاله
چکیده
امروزه اراضی کشاورزی به مواد اصلاحی نیاز دارند تا وضعیت خاک را بهبود بخشد. از طرفی استخراج از معادن زغال سنگ باعث تولید باطلههایی میشود که میتواند برای محیط زیست اثر زیانباری داشته باشد. هدف از این پژوهش تاثیر استفاده از باطلهها بر برخی شیمیایی خاک بود.
بدین منظور از 5 سطح تیمار باطلهی زغال سنگ در مقادیر 0 - شاهد - ، 5، 10، 30 و 50 تن در هکتار در دو نوع خاک سبک و سنگین بافت استفاده شد. نتایج نشان داد استفاده از باطله باعث کاهش pH در هر دو نوع خاک شد و همچنین سبب افزایش میزان نیتروژن و کربن خاک سنگین بافت و همچنین فسفر هر دو نوع خاک شد. استفاده از باطله میزان روی را در خاک سنگین بافت و مس را در هر دو نوع خاک افزایش داد. میزان عناصر سنگین سرب و کادمیوم زغال از حد مجاز بیشتر نبود و سبب افزایش قابل ملاحظه این عناصر سنگین در خاکها نشد.
مقدمه
حوزه زغال سنگ البرز مرکزی به وسعت 30 هزار کیلومتر مربع در دامنهی شمالی رشته کوههای البرز امتداد دارد. در این منطقهی وسیع، معادن، مناطق اکتشافی و کارخانههای زغالشوئی پراکنش جغرافیایی یافته است. باطلههای معدن زغال سنگ مشکلات زیست محیطی بسیاری را به همراه دارند. استخراج از معادن باعث تولید باطلههایی میشود که بدون استفاده باقی میمانند و بر روی محیط زیست نیز اثر سو دارد
کارخانههای زیادی وجود دارند که سالیانه باطلههای بسیاری را در اطراف منطقهی خود دپو کرده و این باطلهها و پسابهای ایجاد شده از آن میتواند محیط زیست و زندگی جانوران و حتی انسانها را نیز به خطر بیاندازد. روشهایی را میتوان به کار گرفت تا باطلهها را مدیریت کرده و از آن استفادهی مفیدی به عمل آورد.
استفاده از باطلههای معدن نه تنها از لحاظ اقتصادی، بلکه از لحاظ زیست محیطی نیز حائز اهمیت است - غضبان و عزیزی، . - 1390 آب و هوای مرطوب و معتدل باعث میشود انحلال کانیهای فلزی و غیرفلزی موجود در باطلهها با سرعت بیشتری صورت گیرد.
این فرآیند باعث آزاد سازی عناصر در محیط گشته و موجب آلودگی آب و خاک منطقه میشود. استفادهی مجدد از باطلههای معدنی از دیدگاه اجتماعی و زیست محیطی اهمیت دارد، اما انجام این کار باید اقتصادی باشد - نادری، . - 1386 از خواص زغالسنگ میتوان به تخلخل آن اشاره کرد. زغال سنگ جسمی متخلخل با منافذ مویینه و سوراخهایی با اندازههای مختلف و ساختاری اسفنجی است که در نتیجه مایعات و گازها را به راحتی درون خود نفوذ میدهد
اغلب عناصر در بخشهای معدنی و در درزها و شکافهای موجود در زغال سنگ قرار میگیرند و با کانیهای رسی، کربناتها و سولفیدها در ارتباط هستند. میزان عناصر کمیاب در زغال سنگهای حوزههای زغالی مختلف جهان بسیار متغیر است
حیدری زاده و همکاران - - 1391، پژوهشی در رابطه با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و حاصلخیزی باطلهی زغال سنگ زرند کرمان به منظور استفاده در کشاورزی انجام دادند. تحقیقات آنها بر روی تاثیر باطله بر روی خاکهای سبک و سنگین بافت نشان داد که اضافه کردن باطله به خاک سبک بافت موجب افزایش میزان کربن آلی خاک شد، اما تاثیر چندانی بر میزان کربن آلی خاک با بافت سنگین نداشت.
همچنین اضافه کردن باطله به خاک با بافت سبک، موجب افزایش سولفات در عصارهی اشباع خاک شد، این مساله نشان دهندهی آبشویی زیاد خاک سبک بافت و از دسترس خارج شدن سولفات آن میباشد. از زغال سنگ قهوهای به منزلهی یک منبع غنی از مواد هومیک و به عنوان کود و محرک رشد گیاه استفاده میشود. زغال سنگ قهوهای در خاکهای اسیدی، میتواند قابلیت دسترسی Al3+ را از طریق کمپلکس با گروههای عاملی خود کاهش دهد که خود موجب افزایش رشد گیاه میشود. زغال سنگ قهوهای فسفر قابل دسترس گیاه را افزایش داده و باعث بهبود جذب فسفر توسط گیاه می شود.
اختلاط خاک با زغال سنگ قهوهای، اسیدیتهی خاک را به شدت کاهش داده و محتوای کربن آلی آن را افزایش میدهد. همچنین زغال سنگ قهوهای موجب کاهش قابل ملاحظهی سرب، روی و کادمیوم گیاهان شده است .
شرایط هوازدگی طبیعی ممکن است باعث شود این باطلههای زغال سنگ در اثر شکسته شدن به اندازهی ذرات رس کوچک شوند. از طریق این فرآیند حجم انبوهی از این ذرات میتوانند در محیط زیست آزاد شوند . - Park et.al, 2014 - باطلهها میتوانند برحسب نوع فرآیند، دانه درشت و یا دانه ریز باشند و با توجه به ماهیت مواد معدنی و روش فرآوری، ترکیب فیزیکی و شیمیایی آنها نیز متفاوت میباشد . بنابراین مدیریت باطلهها به ترکیب فیزیکی و شیمیایی باطله، محل کارخانه و دیگر پارامترها وابسته است
هدف از این پژوهش بررسی استفاده از باطله زغال سنگ بر برخی خواص شیمیایی دو خاک با بافتهای سبک و سنگین میباشد.
مواد و روشها
باطلههای معدن زغال سنگ سوادکوه جهت مخلوط شدن با خاک از الک 120 مش رد شدند. تیمارها از پنج سطح مختلف از باطله تشکیل شد که با نسبت - 0شاهد - ، 5، 10، 30 و 50 تن در هکتار با دو نوع خاک سبک بافت - Sand - و سنگین بافت - Clay Loam - مخلوط شدند.
در این پژوهش از گلدانهایی با گنجایش 10 کیلوگرم استفاده شد و پس از اختلاط خاک با باطله، گلدانها با آرایش تصادفی و به مدت 3 ماه در گلخانه قرار گرفتند. در طول مرحلهی انکوباسیون، رطوبت گلدانها در حد ظرفیت رطوبت مزرعه نگه داشته شدند. 30 گلدان برای 5 تیمار و 3 تکرار به همراه دو نوع خاک در نظر گرفته شد. پس از وزن کردن 10 کیلوگرم خاک برای هر گلدان، با توجه به جرم مخصوص ظاهری دو نوع خاک و با در نظر گرفتن 30 سانتی متر ارتفاع گلدان تیمارهای باطله با خاک مخلوط شد و در گلدان مخصوص به خود قرار گرفت. در این پژوهش زغال به عنوان گیاه در نظر گرفته شد و خصوصیات اولیهی باطلهی زغال سنگ از نظیر pH، EC، میزان عناصر نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم، سرب، روی، مس و کادمیوم در انساج گیاهی اندازهگیری شد - جدول - 1 و میزان عناصر سنگین در باطله با مقدار استاندارد مقایسه شد - جدول. - 2
پس از گذشت مرحلهی انکوباسیون، آنالیزهای مربوطه انجام شد و سپس تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS انجام شد.
جدول -1 خواص نمونههای باطلهی زغال سنگ
جدول -2 برخی از خصوصیات نمونههای خاک
نتایج و بحث
در این پژوهش از باطله زغال سنگ به عنوان مادهی اصلاحی خاک استفاده شد. از آنجایی که زغال دارای عناصر سنگین است، میزان عناصر سرب و کادمیوم اندازهگیری و با مقدار استاندارد جهانی مقایسه شد - جدول . - 3
جدول -3 مقایسه عناصر سنگین در باطله با مقدار مجاز بر اساس استاندارد - Mackey et al. 2015 - SRM 695
طبق نتایج به دست آمده میزان عناصر سرب و کادمیوم در نمونهی باطله کمتر از میزان استاندارد بوده و با افزودن مقادیر باطله در خاک افزایش قابل ملاحظهای از عناصر سنگین را نشان نمیدهد. میزان هدایت هیدرولیکی باطله 0/39 دسی زیمنس بر متر بوده و افزودن آن به خاک باعث تغییرات معنیدار در تیمارها نشد.
