بخشی از مقاله
مقدمه
نیکل عنصری ضروری برای گیاهان عالی است، نیکل در گیاه متحرک بوده و خطر تجمع بیش از حد آن در گیاه وجود دارد و باعث کاهش ارزش فرآوردههای گیاهی میشود. سمیت نیکل بستگی به غلظت نیکل در محلول خاک و گونه گیاهی دارد
تثبیت شیمیایی خاکهای آلوده یا تبدیل فلزات سنگین به شکلهای کم تحرک که قابلیت دسترسی آنها برای گیاهان و سایر موجودات زنده کم است توسط تثبیت کنندههایی مانند زئولیت، رسوبات مواد قلیایی، مواد آلی - لجن فاضلاب و کمپوست - و فسفات نیز بدلیل هزینه کم و سرعت نسبتا زیاد نسبت به روشهای دیگر ارجحیت دارد
زئولیتها مواد متخللی هستند که با ساختمان کریستالی خود مانند غربال مولکولی عمل کرده و به دلیل داشتن کانالهای باز در شبکه خود، اجازه عبور بعضی از یونها را داده و مسیر عبور بعضی از یونهای دیگر را مسدود میکنند
ترکیبات آلی محلول موجود در کودهای آلی و دیگر اصلاح کننده های آلی که برای اصلاح خاک های آلوده فلزات سنگین استفاده می شوند به دلیل بار منفی خالص خود در pH طبیعی خاک موجب افزایش تحرک فلزهای سنگین میشوند
مطالعه حاضر به منظور بررسی تاثیر زئولیت و ورمیکمپوست بر تغییرات شکلهای مختلف نیکل در دو خاک آهکی با بافت متفاوت انجام شد.
مواد و روش ها
آزمایش حاضر بر روی دو خاک آهکی با بافت رس و لوم شنی از افق سطحی 30-0 - سانتیمتری - انجام شد. مقدار کافی از خاکهای مورد مطالعه جمع آوری و پس از هوا خشک شدن و عبور از الک 2 میلیمتری به آزمایشگاه منتقل شد. بافت خاک، کربنات کلسیم معادل، ظرفیت تبادل کاتیونی، ماده آلی، pH وEC به روشهای معمول آزمایشگاهی - جدول - 1 و شکلهای مختلف نیکل اندازهگیری شد - جدول . - 2
جدول -1 برخی خواص فیزیکی و شیمیایی نمونههای خاک مورد آزمایش
جدول-2 شکلهای مختلف نیکل در خاکهای بدون تیمار
ابتدا ورمیکمپوست در دمای 105 درجه به مدت 24 ساعت خشک کرده و از الک 2 میلیمتری عبور داده و سپس در تعلیق 1:10 با آب مقطر پس از گذشت 24 ساعت زمان میزان EC - 4/35 ʽs/cm - و pH - 7/34 - به ترتیب با دستگاه EC متر و pH سنج اندازهگیری شد. میزان 1 گرم از نمونه خشک شده را در کوره با دمای 550 درجه به مدت 4 ساعت خاکستر کرده و سپس از طریق توزین کاهش وزن در اثر احتراق - LOI=%36 - اندازهگیری شد. نمونههای زئولیت از دو معدن فیروزکوه و سمنان از نوع کلینوپتیلولیت به صورت پودری با اندازه 200 مش 0/074 - میلی متر - تهیه گردید. pH زئولیت در تعلیق 1:10 با آب مقطر اندازهگیری شد - جدول . - 3
جدول -3 درصد مواد تشکیل دهنده زئولیت سمنان و فیروزکوه
آزمایش به صورت فاکتوریل 2*2 *3 با بافت خاک در دو سطح - بافت رس و لوم شنی - ، زئولیت در سه سطح - صفر، %4 وزنی زئولیت معدن فیروزکوه، %4 وزنی زئولیت معدن سمنان - و ورمیکمپوست در دو سطح - صفر و - %2 با سه تکرار در قالب طرح کامل تصادفی انجام شد. نمونههای مورد مطالعه با سطوح 50 یا 100 میلیگرم نیکل در کیلوگرم خاک آلوده شدند. نمونههای خاک با مقدار زئولیت و ورمیکمپوست لازم تیمار شده و به خوبی مخلوط شدند. سطوح نیکل به صورت محلول نمک کلرید نیکل به تیمارها افزوده شد و پس از رسیدن رطوبت به حد مناسب نمونهها به خوبی مخلوط شدند.
نمونهها در دمای آزمایشگاه و رطوبت %20 وزنی برای بافت رس و %15 وزنی برای بافت لوم شنی خوابانده شدند. در زمانهای 20 و 60 روز از نمونههای مرطوب در حدود 2 گرم برداشته شد و شکلهای مختلف نیکل به روش عصارهگیری متوالی - کاشم و همکاران، - 2007 عصارهگیری شد. همزمان رطوبت وزنی نمونه ها با خشک نمودن حدود 5 گرم از خاک مرطوب در دمای 105 درجه بمدت 24 ساعت تعیین گردید. تمام اندازه-گیریها بر اساس وزن خاک خشک تصحیح گردید.
به صورت خلاصه این روش شامل عصارهگیری متوالی با عصارهگیرهای آب مقطر - نیکل محلول، - F1، استات آمونیوم 1 مولار با 7 pH - نیکل تبادلی، - F2، استات آمونیوم 1 مولار با 5 pH - نیکل کربناتی، - F3، هیدروکسی آمین هیدروکلرید 0/04 مولار در %25 حجمی استیک اسید با 3pH - نیکل اکسیدی، - F4، آب اکسیژنه %30 با 2 pH و استات آمونیوم 3/2 مولار در % 20 حجمی اسید نیتریک - نیکل آلی، - F5، اسیدنیتریک 7 مولار - نیکل باقیمانده، - F6 بود. مقدار نیکل در شکلهای مختلف در خاکهای تیمار نشده با نیکل نیز اندازهگیری شد. مقدار تبدیل نیکل افزوده شده به خاک به شکلهای مختلف از تفاضل مقدار نیکل هر شکل در نمونههای تیمار شده با نیکل از مقدار زمینه آن شکل در خاک اولیه حاصل شد.
نتایج توسط نرم افزار آماری MSTAT-C و مقایسه میانگین دادهها به روش آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح یک درصد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
نتایج و بحث
مقدار نیکل در شکلهای محلول، تبادلی و کربناتی و آلی در هر دو خاک تیمار نشده ناچیز است، و شکلهای باقیمانده و اکسیدی در هر دو بافت رس و لوم شنی مخصوصا بافت رس بیشتر از سایر شکلها بود. ما و همکاران - - 1997 در بررسی 9 خاک آلوده به فلزات سنگین مشاهده نمودند که نیکل غالبا در شکل باقیمانده -94 - %54 از نیکل کل - در خاک موجود است.
مقایسه میانگین نشان داد که مقدار نیکل در شکلهای محلول، تبادلی و آلی در بافت لوم شنی و محلول و تبادلی و کربناتی در بافت رسی ناچیز و بیشترین مقدار نیکل بازیابی شده در هر دو بافت مخصوصا رسی در شکل باقیمانده و اکسیدی است. مقدار نیکل بازیابی شده در شکل محلول و تبادلی در خاک لوم شنی بیشتر از رسی مشاهده شد، درخاک شن بعد از نیکل باقیمانده و اکسیدی بیشترین مقدار نیکل در حالت کربناتی، در حالیکه در رس بیشترین مقدار درشکل نیکل آلی وجود دارد این با وجود ماده آلی در رس و وجود آهک بیشتر در خاک شن سازگاری دارد.
رجایی و همکاران - 2008 - گزارش کردند که مقدار نیکل در شکلهای کربناتی، آلی، اکسیدهای منگنز، اکسیدهای آهن آمورف، اکسیدهای آهن کریستالی و باقیمانده در خاک لوم رسی بیشتر از لوم شنی است، در مقابل فقط شکلهای محلول و تبادلی در خاک لوم شنی بیشتر از لوم رسی است.
جدول -4 تاثیر بافت خاک بر میزان بازیابی نیکل در شکلهای مختلف
نتایج نشان داد که افزودن زئولیت به خاک باعث افزایش نیکل بازیابی شده در شکل تبادلی در شروع انکوباسیون 20 - روز - و در ادامه 60 - روز - این شکل از نیکل را کاهش داد. حضور زئولیت سبب افزایش بازیابی نیکل افزوده شده در شکل کربناتی گردید. این به دلیل pH بالا و خاصیت قلیایی زئولیت میباشد. همچنین وجود زئولیت نیکل بازیابی شده در شکلهای اکسیدی، آلی و باقیمانده را کاهش داد - جدول . - 5 اسپرین اسکای و همکاران - 2007 - مشاهده کردند که افزایش 9/09 درصد کلینوپتیلولیت به لجن فاضلاب شکلهای متحرک کادمیوم، کروم، مس و نیکل را به ترتیب 87، 64، 35 و %24 کاهش میدهد.
