بخشی از مقاله
چکیده
اثرات ماده آلی محلول بدست آمده از کمپوست بر جذب سیمازین در چند خاک مختلف با استفاده از روش تعادلی مورد مطالعه قرار گرفت. در این تحقیق شش خاک با مقادیر مختلف کربن آلی انتخاب گردیدند. همدماهای جذب سیمازین در خاکها با استفاده از مدل خطی بدست آمد و مقادیر ضریب توزیع در شرایط بدون حضور - Kd - و با حضور - Kd* - ماده آلی محلول محاسبه گردیدند.
در آزمایش با افزایش غلظت ماده آلی محلول در دامنه 0-65 میلیگرم ماده آلی محلول در لیتر در سیستم خاک- محلول، در ابتدا مقدار Kd*/Kd افزایش و سپس کاهش مییابد. در شرایط حضور ماده آلی محلول با غلظت-های کمتر از غلظت بحرانی ماده آلی محلول، جذب سیمازین در خاکها افزایش یافته - Kd* > Kd - ، در حالیکه در غلظتهای بیشتر از غلظت بحرانی ماده آلی محلول جذب سیمازین در خاکها کاهش نشان داد . - Kd* < Kd -
مقدمه
سرنوشت آفتکشهای موجود در خاک تحت تاثیر فرایندهای فیزیکی و شیمیایی مختلفی میباشد. جذب مهمترین فرآیند بوده که سایر فرآیندها از قبیل تحرک، پایداری و تجزیه را تحت کنترل دارد . - Gao and Zhu, 2003 - آگاهی از سرنوشت آفتکشها در محیط زیست شرط لازم برای به حداقل رساندن آلودگی منابع آبی توسط آفتکشها میباشد. مطالعه رفتار جذبی آفتکشها در خاک در ارتباط با برقراری پیوند بین آفتکش با ذرات رس و مواد آلی در خاک است
تاکنون اثرات ماده آلی محلول بدست آمده از اصلاح کنندگان آلی به درستی شناخته نشده است. نتایج برخی تحقیقات نشان داده است که حضور ماده آلی محلول جذب هیدروکربنهای آروماتیک حلقوی و آفتکشهای غیریونی را بهبود میدهد
ماده آلی محلول ممکن است از طریق ایجاد تعامل بین ترکیب آلی- ماده آلی محلول در آب خاک یا از طریق رقابت با مولکولهای آلی برای مکانهای جذبی روی سطح خاک، آبگریزی را کاهش دهد
سیمازین علفکشی از خانواده اس-تریازین با فرمول مولکولی C7H12ClN5 میباشد . - Vencill, 2002 - این علفکش برای مبارزه با گراسهای یکساله و تعداد زیادی از پهنبرگها در کشت زراعی و باغات مصرف میشود. مقدار مصرف 1-4 کیلوگرم ماده موثره در هکتار است
تمایل جذبی علفکش با افزایش میزان ماده آلی، افزایش مییابد به طوری که حتی در مقادیر کم نیز سبب جذب علفکش بر روی سطح ذرات میگردد
سلیس و همکاران - 1998 - گزارش کردند که کربن آلی استخراج شده از لجن فاضلاب جذب آترازین بر روی خاک را کاهش داد اما لجن کمپوستشده جذب آترازین بر روی خاک را تشدید نمود که دلیل احتمالی آن جذب آترازین بر روی کربن آلی جذب شده بر سطح خاک گزارش شد. تاکنون مطالعه محدودی برای بررسی جذب سیمازین و اثرات ماده آلی محلول بر جذب این علفکش در خاک صورت گرفته است. لذا این پژوهش با هدف بررسی اثرات ماده آلی محلول بر جذب سیمازین در چند خاک با خصوصیات مختلف انجام گرفت. همچنین نقش اجزای آبدوست و آبگریز ماده آلی محلول بر جذب سیمازین مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش ها
نمونههای خاک از شش منطقه از عمق مناسب 0-30 - سانتیمتر - و از مکانهایی که تحت تیمار سیمازین نبوده، نمونه-برداری شدند. جهت آمادهسازی، نمونهها را در دمای اتاق هوا خشک کرده و پس از کوبیدن و عبور از الک دو میلیمتری در کیسههای پلاستیکی ریخته و تا زمان مصرف در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری گردیدند. در خاکهای نمونهبرداری شده برخی از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مانند بافت خاک به روش هیدرومتری - Bouyoucos, 1962 - ، pH عصاره اشباع و درصد کربن آلی - Nelson and Sommers, 1996 - اندازهگیری گردیدند. نمونهها به گونهای برگزیده شدند که از نظر مقدار ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی موثر در جذب سطحی آفتکشها نظیر مقدار رس و کربن آلی تفاوت داشته باشند - جدول . - 1 علفکش سیمازین مورد استفاده در این پژوهش دارای خلوص > %98 بود. کلیه مواد شیمیایی با خلوص بالا و از حلالهای آلی با خلوص کروماتوگرافی استفاده گردید.
جدول -1 ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاکهای مورد مطالعه
نمونه کمپوست بعنوان منبع ماده آلی محلول مورد استفاده قرار گرفت. نمونه کاملا یکنواخت گردید و 100 گرم از آن وزن و توسط آب دو بار تقطیر به نسبت جامد/ مایع 1 به 5 - وزنی/وزنی - به مدت 24 ساعت در 150 دور در دقیقه روی تکان دهنده رفت و برگشتی بهم زده شد. سپس سوسپانسیون به مدت 15 دقیقه در 15000 دور در دقیقه سانتریفیوژ گردید و محلول رویی از فیلتر 0/45 میکرون عبور داده شد. مقدار pH و قابلیت هدایت الکتریکی عصاره به ترتیب 8/5 و 2/3 میلی-موس بر سانتیمتر اندازهگیری شد. جهت جلوگیری از فعالیتهای میکروبی از تیمول با غلظت 0/01 مولار استفاده گردید. میزان ماده آلی محلول با استفاده از دستگاه TOC Analyzer - TOC-Apollo 9000 - اندازهگیری شد.
آزمایشات جذب ماده آلی محلول در خاکها
مقدار 20 میلیلیتر از ماده آلی محلول با غلظتهای اولیه مختلف به یک گرم خاک افزوده شد. محلولهای ماده آلی برای ثابت ماندن قدرت یونی در محلول 0/01 مولار کلرید کلسیم تهیه گردیدند و میزان pH محلولها با استفاده از اسید کلریدریک و هیدروکسید سدیم 0/1 مولار در مقدار 8/5 تنظیم شدند. سوسپانسیونها به مدت 24 ساعت در 150 دور در دقیقه و دمای22±0/2 درجه سانتیگراد تکان داده شد و سپس در 5000 دور در دقیقه به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ گردیدند. کربن آلی جذب شده از اختلاف بین غلظت اولیه و تعادلی مقدار کربن آلی در هر کدام از محلولهای ماده آلی بدست آمد.
جذب سیمازین در حضور ماده آلی محلول در خاکها
مقدار مناسبی از محلول علفکش سیمازین به لولههای شیشهای - با درب پلی اتیلنی - حاوی یک گرم از نمونههای خاک و 10 میلیلیتر از ماده آلی محلول با غلظتهای مختلف 0 - ، 10 ، 20، 35 و 65 میلیگرم در لیتر - ، اضافه شد. غلظت اولیه علف-کش افزوده شده به نمونههای خاک 0، 0/5، 1/5، 2/5 و 4/5 میلیگرم در کیلوگرم تعیین گردید. برای جلوگیری از اثر حلال همراه، غلظت متانول همیشه کمتر از 0/1 درصد از کل حجم محلول بود.
تمامی غلظتهای ماده آلی محلول، در محلول 0/01 مولار کلرید کلسیم تهیه و جهت غیر فعال نمودن فعالیت میکروبی از محلول 0/01 مولار تیمول استفاده گردید. میزان pH محلولها با استفاده از اسید کلریدریک و هیدروکسید سدیم 0/1 مولار در مقدار 8/5 تنظیم گردید. لولهها به مدت 24 ساعت در 150 دور در دقیقه و دمای22±0/2 درجه سانتیگراد تکان داده شد. سپس در 5000 دور در دقیقه به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ و مقدار یک میلیلیتر از محلول رویی جهت استخراج علفکش برداشته شد. این آزمایش در سه تکرار انجام گرفت. از اختلاف بین غلظت اولیه و غلظت تعادلی علفکش در محلول، مقدار سیمازین جذب شده به دست آمد. بررسیهای مقدماتی نشان داد که مقدار تجزیه فتوشیمیایی، تصعید و جذب بر روی لوله ناچیز میباشد.
پارامترهای همدمای جذب بر اساس مدل خطی با استفاده از رابطه - 1 - برای سیمازین محاسبه گردید:
که X/M - میلیگرم در کیلوگرم - مقدار سیمازین جذب شده - X - در کیلوگرم خاک - M - ، C - میلیگرم در لیتر - غلظت سیمازین در محلول تعادلی و Kd ثابت توزیع سیمازین بین خاک و آب میباشد. همچنین KOC ثابت توزیع کربن آلی خاک نرمال شده و fOC مقدار کربن آلی خاک است
در حضور ماده آلی محلول، Kd* و KOC* به ترتیب نشان دهنده ثابت توزیع ظاهری و ثابت توزیع ظاهری کربن آلی نرمال شده، میباشند.
نتایج و بحث جذب ماده آلی محلول در خاکها
همدماهای جذب ماده آلی محلول در خاکهای مورد مطالعه در شکل - 1 - نشان داده شده است که به خوبی با مدل لانگ-مویر مطابقت داشت. با افزایش غلظت ماده آلی محلول، جذب آنها در خاکها افزایش یافت. حداکثر مقدار ماده آلی جذب شده - Xmax - در خاکهای مورد مطالعه به ترتیب خاک 64/73 - 6 میلیگرم ماده آلی محلول در کیلوگرم - < خاک 59/53 - 5 میلیگرم ماده آلی محلول در کیلوگرم - < خاک 57/93 - 4 میلیگرم ماده آلی محلول در کیلوگرم - < خاک 45/73 - 3 میلی-گرم ماده آلی محلول در کیلوگرم - < خاک 43/33 - 2 میلیگرم ماده آلی محلول در کیلوگرم - < خاک 34/13 - 1 میلیگرم ماده آلی محلول در کیلوگرم - میباشد.
حداکثر مقدار جذب با مقدار ماده آلی خاک، همبستگی منفی نشان داد که این مفهوم را میرساند که ماده آلی خاک، جذب ماده آلی محلول را کاهش داده و لذا بخش معدنی خاک نقش مهمی را در جذب ماده آلی محلول در سیستم آب- خاک ایفا میکند. کیسر و گاگنبرگر - 2000 - اظهار داشتند که جذب ماده آلی محلول در فاز معدنی خاک بیشتر میباشد. همچنین جذب ماده آلی محلول در خاکها با pH خاک همبستگی داشت. ظرفیت جذبی پایین برای ماده آلی محلول در خاکهای 1، 2 و 3 نتنها به علت مقادیر زیاد ماده آلی خاک بلکه در ارتباط با مقادیر بیشتر pH نیز میباشد.
