بخشی از مقاله
مقدمه
هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقهای در طی فرآیند احتراق ناقص سوختهای فسیلی، بهویژه در مراکز صنعتی تولید مواد نفتی ایجاد و در محیط زیست پراکنده میشوند. این ترکیبات پس از تولید، جذب سطوح ذرات معلق هوا و یا ذرات خاک شده و با گذشت زمان به آبهای سطحی و زیرزمینی نفوذ و در محیط زیست منتشر می گردند و تهدیدی جدی برای سلامت انسان و حیات وحش میباشند
از آنجایی که این آلایندهها دارای مواد سمی و فلزات سنگین میباشند، ورود آنها به زنجیره غذایی از طریق آب و گیاه رشد کرده در خاک آلوده به هیدروکربنهای نفتی ، میتواند سلامت افراد جامعه را به خطر بیندازد. بنابراین اقداماتی که در راستای جلوگیری و یا کاهش ورود این ترکیبات به منابع غذایی صورت گیرد، ضروری به نظر میرسد.
از اقداماتی که برای جلوگیری از آلوده شدن منابع آب و مواد غذایی میتواند صورت گیرد جلوگیری از انتشار و تحرک آلایندهها در خاک است. استفاده از جاذبهایی با قابلیت زیاد جذب آلایندههای آلی جهت تثبیت، از راهکارهایی است که میتواند بدین منظور مورد استفاده قرار گیرد. جاذبهای موثر مانند رسهای طبیعی و رسهای اصلاح شده با سورفکتانتهای کاتیونی و کربن فعال از جمله ترکیباتی هستند که قادر به جذب این آلایندهها میباشند. بنابراین هدف از انجام این پژوهش، تثبیت هیدروکربنهای نفتی با استفاده از جاذب-های مناسب بهعنوان راهکار کوتاه مدت به منظور کاهش آبشویی و تحرک هیدروکربنهای نفتی در یک خاک آلوده با سابقه طولانی آلودگی بود.
مواد و روشها
در این تحقیق از خاک آلوده به هیدروکربنهای نفتی از منطقه بختیاردشت اصفهان با سابقه طولانی آلودگی نمونهبرداری شده است. جهت بررسی تاثیر جاذب بر تثبیت آلایندهها در این خاک از ترکیبات بنتونیت طبیعی، بنتونیت اصلاح شده - تبادل کاتیونی شده با سورفاکتانت هگزادسیل تری متیل آمونیوم - Hexadecyltrimethylammonium - و کربن فعال بهمقدار 40 گرم بر کیلوگرم خاک بهعنوان جاذب استفاده گردید. پس از اضافه نمودن تیمارهای مورد نظر، نمونههای خاک بهمنظور ایجاد تعادل بین خاک و جاذب و در نتیجه جذب آلاینده نفتی موجود در خاک، به مدت 50 روز تحت شرایط دمای گلخانه و رطوبت ظرفیت زراعی نگهداری - انکوبه - شدند.
بعد از اتمام دوره مد نظر برای انکوباسیون، به منظور تعیین تغییر در غلظت آلاینده و میزان جذب شده توسط جاذبها ، نمونهبرداری انجام گرفت. نمونهها هواخشک شده و بعد از عبور از الک 2 میلیمتری برای عصارهگیری نگهداری شدند. بعد از نمونهبرداری، بهمنظور عصارهگیری هیدروکربنها، 10 گرم خاک وزن و به آن 15 میلیلیتر حلال نرمال بوتانول اضافه و به مدت 12 ساعت با استفاده از شیکر دورانی تکان داده شد .
بعد از اتمام مدت زمان مورد نظر، نمونهها با استفاده از سانتریفیوژ با سرعت 2500 دور در دقیقه و به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ و محلول رویی جمعآوری شد. این مراحل 5 بار تکرار و عصاره جمعآوری شده حاصل از 5 مرحله به منظور اطمینان از خارج شدن تمام ذرات موجود در عصاره بار دیگر سانتریفیوژ شده و به ظرف جدیدی منتقل شد. برای اندازهگیری میزان آلاینده استخراج شده از نمونههای خاک با استفاده از روش توزین، ظروف روبازی تهیه و وزن اولیه آنها اندازهگیری گردید. عصاره حاوی هیدروکربنهای نفتی به داخل ظروف منتقل و به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد در آون قرار داده شد. تفاوت وزن اولیه و ثانویه هر ظرف، وزن هیدروکربنهای قابل دسترس موجود در هر نمونه بود.
تجزیه و تحلیل آماری دادهها نیز با استفاده از نرمافزار SASبر اساس طرح کاملاً تصادفی و رسم نمودارها با استفاده از نرمافزار EXCELL انجام گرفت.
نتایج و بحث
برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد مطالعه قبل از اعمال تیمارهای مختلف در جدول 1 نشان داده شده است. pH خاک 7/6 و هدایت الکتریکی آن برابر با 2/2 دسی زیمنس بر متر و در حد نرمال بود. مقدار هیدروکربنهای کل خاک - عصارهگیری شده با نرمال هگزان و دی کلرومتان - نیز 7/4 درصد تعیین گردید.
جدول -1 برخی خصوصیات فیزیکی و شمیایی خاک مورد مطالعه
شکل 1 نشاندهنده تاثیر جاذبهای مختلف بر مقدارتثبیت بخش قابل دسترس آلایندههای نفتی است. از نظر مقدار جذب، بین سه جاذب کربن فعال، رس طبیعی و رس اصلاح شده تفاوت معنیداری وجود داشت و کربن فعال مقدار جذب بیشتری نسبت به دو جاذب دیگر از خود نشان داد. این جاذب دارای پتانسیل بالایی برای جذب آلایندههاینفتی در طول دوره انکوباسیون بود. در طول مدت انکوباسیون، احتمالاً جاذبهای استفاده شده با محیط خاک به تعادل رسیده و بخشی از آلایندههای نفتی توسط این جاذبها تثبیت شدهاند.
ژاکوب و همکاران - 2012 - نیز تاثیر کربن فعال پودری و دانهای را بر جذب هیدروکربنهای قابل دسترس یک خاک آلوده بررسی وکاهش معنیدار مقدار هیدروکربنها را در فاز محلول گزارش کردند. زایمرمن و همکاران - 2004 - کاهش 84 درصدی هیدروکربنهای نفتی و 92 درصدی آلایندههای کلرینه محلول را با بهکارگیری 3/4 درصد کربن فعال گزارش کردند.
در مقایسه رس طبیعی با رس اصلاح شده مشاهده شد که رس طبیعی توانایی بیشتری برای تثبیت مواد نفتی دارد. جذب آلایندههای نفتی توسط رس طبیعی احتمالاً به دلیل نفوذ این ترکیبات به فضای بین لایهای، ظرفیت تبادل کاتیونی و سطح ویژه زیاد رس بنتونیت است
لی و همکاران - 1994 - جذب هیدروکربنهای نفتی توسط رسهای مونتموریلونایت، ایلایت و کائولینایت را مطالعه و توانایی جذب آلایندههای نفتی توسط مونتموریلونایت را بیشتر از ایلایت و بیشتر از کائولینایت ذکر نمودند و دلیل آن را اختلاف در قابلیت انبساط و سطح ویژه بیشتر مونتموریلونایت در مقایسه با دو کانی دیگر عنوان کردند.
شکل -1 تاثیر جاذبهای مختلف بر تثبیت هیدروکربنها
