بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی آب های زیرزمینی و سطحی در بسیاری از نقاط دنیا و از جمله در برخی نواحی استان کردستان خصوصا در قروه و بیجار گزارش شده است. آرسنیک یک عنصر غیر ضروری و بسیار سمی است و به عنوان عامل سرطان زا شناخته شده است. منطقه قروه که قطب کشاورزی استان می باشد با آلودگی به این فلز که ناشی از تشکیلات زمین شناسی است رو به روست.
کود کمپوست به عنوان یک افزودنی آلی در جهت بهبود خواص خاک در کشاورزی به کار می رود. هدف از انجام این مطالعه بررسی آبشویی فلز سنگین آرسنیک در اثر افزودن کمپوست به خاک آهکی می باشد. در این مطالعه از ستون های خاک ساخته شده از پلی اتیلنی با قطر 10cm و ارتفاع 80cm استفاده گردید. آزمایش با 3 تکرار انجام گرفت بطوریکه 3 ستون به عنوان ستون های شاهد و 3 ستون تیمار %30 کمپوست، با نسبت %30 کمپوست و %70 خاک، براساس وزن مخصوص ظاهری پر گردیدند.
ستون ها در مدت 50 روز و هر هفته دو بار با 300 ml آب مقطر آبشویی شدند و آب خروجی از ستون ها مورد آنالیز قرار گرفت و غلظت آرسنیک آنها توسط دستگاه جذب اتمی شعله قرائت گردید. نتایج نشان داد تغییرات غلظت آرسنیک در روند آبشویی، تا مرحله هفتم روند تقریبا صعودی را داشته است بطوریکه در روز 22ام بیشترین آبشویی آرسنیک به وقوع پیوست. و از روز 22ام به بعد روند کاهشی را نشان داده است.
-1 مقدمه
وجود فلزات سنگین در منابع آب و خاک یکی از عوامل محدودکننده استفاده از این منابع می باشد. عنصرآرسنیک از عناصر بسیار سمی می باشد که در برخی از نقاط جهان مشکلات زیست محیطی و بهداشتی زیادی را به وجود آورده است. آرسنیک به عنوان یک عامل سرطان زا نیز شناخته شده است Matschullatm - و همکاران، . - 2000 غلظت بالای آرسنیک در منابع آب عموما منشا طبیعی داشته و وابسته به فرایند های هیدرولوژیکی منطقه است
علاوه بر منابع طبیعی، مصرف بی رویه سموم آرسنیک دار، فاضلاب، فضولات حیوانی و پسماند های صنعتی - مثل رنگ ها - باعث گسترش بی رویه آلودگی آرسنیک در خاک و آب میشود Aderiano - و همکاران، . - 2001 حد مجاز آرسنیک در خاک، با توجه به نوع خاک - درصد رس و ماده آلی - در مناطق مختلف متفاوت می باشد و به طور کلی دامنه آن بین 0-50 mg kg-1است
آرسنیک به دو صورت آلی و معدنی در طبیعت وجود دارد که فرم معدنی آن سمی تر از گونه های آلی است. آرسنیک آبهای طبیعی به اشکال معدنی یعنی به صورت اکسی آنیون های آرسنات - Aso4-3 - و آرسنیت - Aso3-3 - می باشد Bhattacharyya - و همکاران، - 2003 که تحرک و سمیت ارسنیت - - - As - III نسبت به دیگر اشکال آن بیشتر است. نزدیک به 90 درصد گونه های آرسنیک در خاکهای هوازی و در مناطق معدنی و غیر معدنی به صورت آرسنات دیده میشود - O,Neill و همکاران، . - 1995 آرسنیک باعث نارسایی های تنفسی، ریوی، گوارشی، عصبی، قلبی و عروقی و جهش زایی و ایجاد سرطان می شود
در مطالعه ای اثر بالقوه مواد معدنی - آهن صفر ظرفیتی - و مواد کربن دار مثل کمپوست زباله سبز1 ، کود کمپوست و ذغال نارس چوب - لیگنیت غنی از اسید هومیک - 2 برای به حداقل رساندن خطرات زیست محیطی آرسنیک و تجدید حیات منطقه صنعتی برای استفاده مجدد صورت گرفته است. پس از 9 ماه انکوباسیون خاک جداسازی قابل توجهی از آرسنیک در خاک بدست آمد.
بنابراین ترکیب کمپوست و لیگنیت به طور همزمان باعث تثبیت آرسنیک به زیر مقدار متوسط می گردد - Tsang و همکاران، . - 2013 پس اسیدی شدن و حضور مواد آلی تحرک آرسنیک را کاهش می دهد - Caporale و همکاران، - 2013، این فرایند در pH=5 رخ می دهد. به نظر می رسد اضافه کردن مواد آلی به خاک نقش مهمی در تحرک فلزات معدنی مثل آرسنیک در خاک بازی می کنند. فاکتورهای متعددی مثل pH، محتوای مواد آلی، بافت خاک، محتوی آهن درتحرک آرسنیک در خاک نقش بازی می کنند - Ben Achiba و همکاران، pH . - 2009 یک نشانه خوب برای کیفیت و بهره وری یک خاک است که به عنوان یک فاکتور مهم برای جذب در خاک در نظر گرفته می شود.
آرسنیک اساسا در خاک به وسیله فرایند جذب و دفع و رسوب با اکسیدهای فلزات کنترل می شود. اکسید های آهن، آلومنیوم و منگنز از عمده ترکیبات معدنی خاک هستند که با فلزات دیگر از جمله آرسنیک واکنش نشان می دهند. غلظت اکسیدهای آهن خاک و pH خاک دو فاکتور مهم اند که جذب آرسنیک را تنظیم می کنند. تغییرات pH منتج به تحرک مواد آلی که آرسنیک را جذب می کنند می شود که ممکن است به افزایش آرسنیک قابل حل کمک کند -
داده ها همچنین نشان داده که ممکن است MMA3 و - DMA1اشکال آلی آرسنیک - ، در آب منافذ افزایش کمی را در حضور کمپوست داشته باشد Hartley - و همکاران، . - 2010 با توجه به ویژگی های خاص زباله های شهری در ایران که بیش از70درصد آنها را مواد آلی تشکیل می دهد که قابل کمپوست شدن هستند و نیز تولید بیوکمپوست نسبت به سایر روش های دفع زباله ارزان تر و اقتصادی تر است پس می توان از آنها به عنوان یک اصلاح کننده مناسب و ارزان در زمین های کشاورزی استفاده کرد - افیونی و همکاران ، . - 1389 بنابراین هدف از انجام این پژوهش نیز بررسی تحرک یا تثبیت آرسنیک در طی مطالعات ستونی پس از کاربرد کمپوست در خاکهای آهکی آلوده به آرسنیک بوده است.
-2 مواد و روشها
-1-2 طراحی ستون های خاک
در این مطالعه 9 ستون از جنسPVC2 بر روی چهار چوبه فلزی قرار گرفتند. ستون ها با قطر 10cm و ارتفاع 80cm تهیه گردیدند. در زیر هر کدام از ستون ها، قیف های پلاستیکی جهت ثابت شدن ستون ها و خروج ذهاب ها تعبیه گردید. از بشر های شیشه ای 600 ml ، برای جمع آوری ذهاب ها استفاده شد. در قسمت انتهای هر کدام از ستون های خاک نیز از 3 دانه بندی مختلف شن - به قطر های 0/5، 2 و 3 سانتی متر - به عنوان فیلتر استفاده گردید.
-2-2 روش جمع آوری خاک و پر کردن ستون ها
نمونه برداری خاک از اعماق مختلف سطح تا عمق نیم متری زمین انجام گرفت. نمونه برداری در منتهی الیه غربی دشت قروه در استان کردستان در نزدیکی روستای باباگرگر که دارای چشمه های آب گرم می باشد، صورت گرفت - شکل. - 1 ازخاک عبورداده شده از الک 2mm و پس از هوا خشک شدن آن برای پر کردن ستونهای خاک به نسبت 30 و 70 درصد کمپوست متناسب با وزن مخصوص ظاهری خاک مورد استفاده قرار گرفت.
-3-2 روش آنالیز خاک:
در این آزمایش بافت خاک به روش هیدرو متری تعیین گردید. پس از هضم خاک با اسید کلدریک 10مولار نیز مقدار آرسنیک کل در عصاره خاک با استفاده از دستگاه جذب اتمی شعله - PHOENIX-986 - قرائت گردید - . - Giacomino et al., 2010 برای اندازه گیری pH خاک از نسبت 1 به 2 خاک به آب در گل اشباع استفاده شد و میزان آن با دستگاه pH متر WTW730 قرائت گردید. ماده آلی خاک نیز به روش احیایی و بهبهانی زاده و تیتر با فروسولفات آمونیوم تعیین گردید - جدول. - 1
-4-2 روش آماده سازی وآنالیز کمپوست:
