بخشی از مقاله
چکیده
مواد آلی به دلیل داشتن گروه های عاملی گوناگون، یکی از مهم ترین سایت های جذب انواع آلاینده ها از جمله فلزات سنگین به شمار می آیند. در مطالعه ی حاضر، تاثیر افزایش مقدار ماده ی آلی بر جذب فلز سنگین سرب در دو نوع خاک رسی مورد مطالعه قرار گرفته است.
یکی از خاک ها رس کائولن و خاک دیگر ترکیبی از همان رس با درصد مشخصی از ماسه بوده است. در ابتدا با انجام آزمایشاتی حداکثر ظرفیت خاک برای جذب ماده ی آلی مورد استفاده، مشخص شده است و با توجه به نتایج این آزمایشات، دو مقدار ماده ی آلی؛ مقدار برابر با حداکثر ظرفیت جذب خاک و نصف این مقدار، به هریک از خاک ها اضافه شده است.
در نهایت آزمایشات تعیین ایزوترم جذب سرب بر روی این دو نوع خاک و در سه مقدار متفاوت ماده ی آلی صورت گرفته است . نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزودن ماده ی آلی، به روشنی جذب سرب را در هر دو نوع خاک افزایش می دهد و میزان اینافزایش در خاک تماماً رسی کائولن بیشتر از خاک ترکیبی بوده است. مدلسازی داده های حاصل با معادلات لانگمور1 و فرویندلیش2 نشان دهنده ی تطابق بیشتر داده ها با مدل لانگموراست.
مقدمه
در دهه های اخیر، گسترش روزافزون صنایع مختلف موجب تشدید آلودگی خاک به انواع آلاینده ها شده است. در میان این آلاینده ها فلزات سنگین - مانند سرب - از اهمیت ویژه ای برخوردارند زیرا این آلاینده ها غیر قابل تجزیه ی زیستی هستند، بنابراین می توانند موجب آلودگی طوﻻنی مدت خاک شوند و سلامتی انسان و سایر موجودات زنده را تهدید نمایند
انتقال و سرنوشت فلزات سنگین در خاک، علاوه بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آلاینده به برخی از ویژگی های سیسستم مانند مقدار و نوع ماده ی آلی، درصد رس و ساختار کانی های تشکیل دهنده ی خاک و pH آن وابسته است. مجموعه ی این عوامل تعیین کننده ی رفتار فلز سنگین در خاک هستند
مواد آلی به دلیل داشتن گروه های عاملی اکسیژن دار مانند هیدروکسیل - OH - ، کربوکسیل - COOH - و کربونیل - C=O - ، از مهم ترین سایت های جذب فلزات سنگین به شمار می آیند و فلزات سنگین تمایل به تشکیل پیوندهای شیمیایی با این گروه های عاملی دارند
محققان زیادی تاثیر مقدار ماده ی آلی بر میزان جذب فلزات سنگین را مورد بررسی قرار داده اند
چرم و همکاران - 2013 - 1 جذب فلزات را پس از افزودن مقادیر مختلف از نوعی کود به خاک، مورد بررسی قرار دادند. نتایج آن ها نشان دهنده ی افزایش جذب فلزات سنگین در اثر افزایش ماده ی آلی بوده است.
پتروزلی و همکاران - 1978 - 2 با حذف ماده ی آلی خاک و مدلسازی پدیده ی جذب فلزات، قبل و بعد از افزودن ماده ی آلی، نتیجه گرفتند که پس از حذف ماده ی آلی CEC خاک کم می شود و در نتیجه جذب فلزات سنگین کاهش می یابد
. سیپوس - 2009 - 3 جذب چندین فلز سنگین ازجمله سرب را در ارتفاع یک پروفیل خاک مورد بررسی قرار داد. بر اساس نتایج او در دو لایه ی ابتدایی خاک که دارای pHتقریباً یکسانی بودند، لایه ی بالاتر به دلیل داشتن ماده ی آلی بیشتر، به میزان بیشتری سرب را جذب نموده است.
از میان ایزوترم های مورد استفاده در توصیف پدیده ی جذب، ایزوترم نوع L متداول ترین ایزوترم مورداستفاده در مطالعات مربوط به جذب فلزات سنگین در خاک بوده استشکل. این ایزوترم نشان دهنده ی تمایل نسبتاً بالای آلاینده برای جذب به سطوح، در غلظت های پایین است. با افزایش غلظت، تمایل آلاینده برای جذب شدن به سطح کاهش مییابد
معادلات لانگمور و فرویندلیش نشان دهنده ی شکل ریاضی این نوع ایزوترم هستند. معادله ی - 1 - نشان دهنده ی ایزوترم جذب فرویندلیش و معادله ی - 2 - نشان دهنده ی ایزوترم جذب لانگمور است.
در معادله ی بالا و به ترتیب نشان دهنده ی غلظت جذب شده ی آلاینده در خاک و غلظت تعادلی آن در محلول هستند. و n پارامترهای ثابت معادله هستند که دارای مقادیر مثبت اند و .b نشان دهنده ی حداکثر ظرفیت جذب خاک و k پارامتری است که شدت جذب آلاینده را نشان می دهد. شاخص دیگر مورد استفادهدر تعیین تحرک فلزات ضریب توزیع است.
پارامتر بسیار مهمی در تخمین پتانسیل جذب آلاینده های محلول در تماس باخاک به شمار می آید، به گونه ای که
بیشتر نشان دهنده ی میزان جذب بالاتر فلز به خاک است
هدف از انجام این مطالعه، بررسی و مدلسازی جذب فلز سرب در دو نوع خاک رسی و در حضور مقادیر مختلف ماده ی آلی بوده است. برای مدلسازی جذب از ایزوترم های فرویندلیش و لانگمور و همچنین ضریب استفاده شده است. انجام مطالعاتی از این قبیل می تواند در پیش بینی رفتار آلاینده در خاک، تحت شرایط گوناگون مفید باشد.
روش تحقیق
خاک
مطالعه ی حاضر بر روی دو نوع خاک پایه انجام شده است و خاک های دیگر با افزودن مقادیر مختلف ماده ی آلی به این دو نوع خاک تهیه شده اند. خاک اول - k - کی خاک تماماً رسی است که از شرکت IL: International Laboratory India خریداری شده است و بر اساس نتیجه ی آنالیز XRD انجام شده بر روی آن، صددرصد کانی تشکیل دهنده ی آن کائولینیت است. خاک دوم - ks - از ترکیب و هموژن نمودن خاک اول با ماسه ی استاندارد، با نسبت 3:2 تهیه شده است و این خاک نیز دارای بافت رسی است.
نتیجه ی آنالیز XRF انجام شده بر روی ماسه نشان می دهد که بیش از 99 درصد آن از اکسید سیلیسیم - - تشکیل شده است. برخی از ویژگی های خاک های مورد استفاده در جدول - 1 - و نمودار دانه بندی ماسه که نتیجه ی انجام دانه بندی لیزری بر روی این مولفه است، در شکل - 1 - نشان داده شده است. مقدار کربن آلی کل1 موجود در خاک ها از آنالیز آن ها بوسیله ی دستگاهANATOC صورت گرفت.
