بخشی از مقاله
چکیده
از میزان جذب سرب خاک توسط گیاهان زراعی در خاکهای پایین دست انباشتگاه زباله کرمانشاه اطلاعاتی موجود نمی باشد. این تحقیق با اهداف بررسی میزان جذب سرب توسط گندم و تأثیر کاربرد دو نوع بایوچار تهیه شده از خاک اره - BC1 - و چوب درخت سیب - BC2 - بر میزان جذب زیستی سرب در برخی خاکهای متأثر از نفوذ شیرابه زباله های شهری در شرایط گلخانهای انجام شد. مقدار سرب و وزن خشک اندامهای زیرزمینی و هوایی گندم اندازهگیری شد.
نتایج نشان داد کاربرد دو نوع بایوچار باعث کاهش معنیدار 1 - درصد - مقدار سرب در ریشه و اندام هوایی گندم شد. وزن خشک اندام هوایی در اثر کاربرد بایوچارها به طور معنیداری 1 - درصد - افزایش یافت. همچنین کاهش بیشتر جذب زیستی سرب - در سطح 1 درصد - و افزایش بیشتر - در سطح 1 درصد - وزن خشک اندام هوایی گندم با کاربرد BC2 در مقایسه با BC1 به دست آمد. این اختلاف را میتوان به این اختلاف را میتوان به کاهش قابلیت جذب زیستی سرب به دلیل سطح ویژه، CEC و pH بیشتر BC2 نسبت به BC1 مربوط دانست.
مقدمه
آلودگی به صورت واردن شدن سطوحی از مواد یا انرژی برای به مخاطره انداختن سلامتی انسان و زیان رساندن به منابع حیاتی و سیستمهای اکولوژیک و یا تخریب و از بین بردن مطبوعیّت محیط زیست تعریف میشود - سایرنی،. - 1993 آلاینده ها از جمله عوامل مختل کننده اکوسیستم ها به شما می روند - حسینی. - 1373 در حال حاضر، آلودگی خاک با فلزات، شبه فلزات و آلاینده های آلی از مشکلات جدی جهانی است - مر و راستمنش، . - 1387 دفع بی رویه مواد زائد شهری در بخش جنوبی شهرستان کرمانشاه واقع در 15 کیلومتری دامنه شمالی کوه سفید باعث آلودگی خاکهای پایین دست انباشتگاه زباله به فلزات سنگین شده است.
جذب فلزات سنگین از قبیل سرب از اراضی آلوده به وسیله گیاهان به ویژه محصولات کشاورزی یکی از مهمترین راه های ورود این عناصر به زنجیره غذایی انسان است. در سالهای اخیر تلاش های زیادی برای زدودن آلودگی فلزات سنگین از خاک صورت گرفته است. در این تحقیق، از بایوچار به عنوان یک منبع تجدیدپذیر، متخلخل، غنی از کربن و دوستدار محیط زیست به منظور اصلاح اراضی آلوده به فلزات سنگین استفاده شد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه در شهر کرمانشاه با عرض جغرافیایی 34°14'47" و طول جغرافیایی 47°1'40" در بخشی از دامنه شمالی کوه سفید در 25 کیلومتری از مرکز کرمانشاه در پایین دست محل دفن زباله های شهری قرار دارد. نمونه برداری و تعیین ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاکها: به منظور بررسی اثر مقدار بومی سرب بر جذب زیستی آن توسط گندم، سه نمونه خاک سطحی 30-0 - سانتیمتری - به گونهای انتخاب شدند که تا حد ممکن از نظر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی خاک به هم شبیه باشند و تنها از نظر مقدار سرب کل خاک، بدون سرب، با مقدار متوسط و بیشترین مقدار سرب کل در منطقه مورد مطالعه باشند - جدول . - 1 نمونه ها هوا خشک و از الک 2 میلیمتری عبور داده شده و برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک از جمله درصد ذرات خاک به روش هیدرومتر - گی و بودر - 1990، هدایت الکتریکی - - EC در عصاره 1: 2/5 - پیچ - 1992، واکنشخاک - pH - با استفاده از گل اشباع ، کربن آلی به روش اصلاح شدهی والکی و بلاک ، کربنات کلسیم معادل ظرفیت تبادل کاتیونی به روش استات سدیم - pH=7 - اندازه گیری شدند.
تهیه خاک آلوده: نمونه خاکه ای منطقه مورد مطالعه از نظر آلودگی به سرب به حد آستانه آلودگی 75 - میلی گرم بر کیلوگرم - نرسیده اند. با اینحال، مطالعات علایی و طالقانی - - 1389 نشان داد که روزانه 600 تن زباله در محل انباشتگاه زباله تخیله می شود. بنابراین احتمال آلوده شدن خاک در آینده، زیاد می باشد. بدین منظور، - خاک - 1 به صورت مصنوعی به سرب آلوده گردید. بدین منظور از نمک نیترات سرب Pb - NO3 - 2 به میزان 500 میلیگرم در کیلوگرم استفاده گردید - استرون و اسپارکس - 2000 و نمونه ها به مدت دو هفته در شرایط رطوبتی مناسب در شرایط آزمایشگاه جهت آلودگی یکنواخت خاک نگهداری شدند. - چیو و همکاران 2005، لیائو و همکاران . - 2005
ساخت بایوچار: پیرولیز خاک اره و چوب درخت سیب در کوره تحت شرایط بی هوازی - یا شرایط اکسیژن کم - انجام شد. بایوچار چوب درخت سیب در دمای 700 درجه سانتی گراد و بایوچار خاک اره در دمای محیط 400 درجه سانتی گراد ساخته شدند. در این مقاله، بایوچار چوب درخت سیب با علامت اختصاری BC1 و بایوچار خاک اره با علامت اختصاری BC2 عنوان می شوند. بایوچارهای تهیه شده آسیاب و در دمای 20 درجه سانتی گراد نگهداری شدند.
اندازهگیری ویژگی های فیزیکوشیمیایی بایوچار: ویژگی های فیزیکوشیمیایی بایوچار از جمله درصد حجمی خاکستر - بانسود و همکاران2003، pH - لیو - 1996، سطح ویژه با روش BET، حجم خللوفرجکل - یانگ و همکاران - 2011، ظرفیت تبادل کاتیونی - گاسکین و همکاران - 2008 و کربن آلی کل از روش احتراق در دمای بالا - ونجاس و همکاران - 2015 تعیین شدند. آزمایش گلخانهای: آزمایش گلخانهای با اهداف بررسی تأثیر سرب در خاک های آلوده بر میزان وزن خشک ریشه و ساقه گندم و همچنین مقدار تجمع سرب در این بافت های گیاهی، به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوکهایکاملاً تصادفی انجام شد. برای این منظور، نمونههای خاک از الک با قطر 8 میلیمتری عبور داده شده ودر گلدان هایی به قطر15/8 و ارتفاع 11/22 سانتی متر در سه تکرار ریخته شدند.
گیاه مورد مطالعه در این پژوهش، گندم - رقم مرودشت - بود. علت انتخاب گندم به دلیل اهمیّت آن در استان کرمانشاه و سطح وسیع زیر کشت آن در این استان و کشور می باشد. برای هر نمونه تعداد 10 بذر گندم در هر گلدان در عمق 5 سانتیمتر در یک الگوی دایرهای کاشته و رطوبت گلدانها در رطوبت ظرفیت مزرعه حفظ شد. یک هفته بعد از جوانهزنی، 8 جوانه مرغوب تا پایان دورهی رویشی باقی گذاشته و در پایان فصل رشد، گیاهان برداشت شدند - ون زویتن و همکاران، . - 2010 پس از برداشت، وزن تر و خشک ریشه و ساقه گندم تعیین گردید. نمونه های گیاهی هضم - علی احیایی و بهبهانی زاده، - 1372 و غلظت سرب در عصارهها توسط دستگاه جذب اتمی قرائت - مدل AA220 ساخت شرکت Varian استرالیا - تعیین گردید.
نتایج و بحث
برخی ویژگیهای فیزیکوشیمیایی نمونههای خاک منطقه مطالعاتی در جدول 1-4 ارائه شده است. طبق این نتایج مقدار pH خاک در محدوده بین7/4 تا 7/6 متغیر است. بنابراین، خاک های مورد مطالعه در شمار خاکهای قلیایی قرار دارند. تجمع و انتقال عناصر سنگین در خاک به pH بستگی دارد. واکنش اسیدی خاک باعث میشود گونه های فلزی بیشتر به حالت کاتیونی و قابل جذب باشند. در خاکهایی با واکنش قلیایی گونه های فلزی موجود در خاک بیشتر به حالت رسوب بوده و تحرک کمتری دارند و در نتیجه به دلیل غیرمتحرک شدن فلزهای سنگین و تشکیل رسوب، انتقال آنها به گیاه کمتر صورت میگیرد. اما در خاکهایی با واکنش اسیدی فلزهای سنگین موجود در خاک به صورت متحرک و قابل جذب در میآیند.
در نتیجه خطر آلایندگی فلزهای سنگین در خاکهای اسیدی بیشتر از خاکهای قلیایی است - میرسال. - 2008 مقدار هدایت الکتریکی - - EC در محدوده 0/19 تا 0/23 دسی زیمنس بر متر متغیر است و نشان می دهد که خاک های مورد مطالعه مشکل شوری ندارند. در خاکهایی با EC پایین جذب عناصر سنگین توسط گیاه کمتر است - میرسال. - 2008 میانگین درصد ذرات سیلت، شن و رس خاک به ترتیب برابر48، 18/8، 32/2، به طور کلی رس ها و شیلها به دلیل توانایی جذب یونهای فلزی، حاوی غلظت بالایی از عناصر سنگین هستند و ذرات شن به دلیل اینکه از کوارتز تشکیل شدهاند، غلظتهای کمتری از فلزات را دارند - آلووی، . - 1995 دامنه تغییرات کربن آلی در منطقه 0/85 تا 1/3 درصد است.
تغییر کربن آلی خاک با تأثیر بر روی واکنش خاک به طور غیر مستقیم موجب تغییر در جذب عناصر سنگین میشود - مارتین. - 2006 درصد کربنات کلسیم معادل در محدوده 14/5 تا 23/5 است. کربنات کلسیم معادل خاک با تأثیر بر واکنش خاک به طور غیرمستقیم در جذب عناصر سنگین مؤثر است - مارتین، . - 2006 به عبارتی که با افزیش کربنات کلسیم معادل غلظت عناصر سنگین در محلول خاک کاهش مییابد - میرسال، . - 2008 دامنه تغییرات ظرفیت تبادل کاتیونی - CEC - در منطقه مطالعاتی 26/2 تا 30/5 میلی مول بر کیلوگرم به دست آمد.
بر اساس داده های جدول1 و استانداردهای آلودگی منابع خاک و آب خاک های مورد مطالعه از نظر غلظت سرب، خاکهای غیرآلوده به حساب میآیند. به طوری که خاک1 با غلظت 27 میلیگرم بر کیلوگرم و خاک3 با غلظت صفر میلیگرم بر کیلوگرم بدون آلودگی و خاک2 با غلظت 63 میلیگرم بر کیلوگرم در حد مرز آلودگی بشمار میروند . براساس استانداردهای آلودگی منابع خاک و آب، حد آستانه آلودگی برای سرب 5 میلی گرم بر کیلوگرم و 75 میلی گرم بر کیلوگرم در نظر گرفته شده است - سازمان حفاظت محیط زیست کشور. - 1392
سیب
مقدار سرب در ریشه گندم در محدوده صفر - در خاک - 3 تا 28/5 میلی گرم بر کیلوگرم - در خاک - 1 و سرب در ساقه نیز در محدوده صفر - خاک - 3 تا 13/33 میلیگرم بر کیلوگرم - در خاک - 1 به دست آمد. براساس یافته های دیویس - 1990 - مقدار محدوده مجاز غلظت سرب در ریشه 0/2 تا 20 میلی گرم بر کیلوگرم می باشد. بنابراین، براساس داده های جدول 3 به جز در خاک آلوده شده - خاک - 1 مقدار سرب در ساقه و ریشه گندم در حد مجاز این فلزات تجمع یافته است.
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که از نظر مقدار سرب در ساقه و ریشه گندم اختلاف معنی داری - درسطح - %1 در شرایط بدون بایوچار و با کاربرد %10 بایوچار BC1 و BC2 وجود داشت. کاهش مقدار سرب در ریشه و ساقه را میتوان به اثرات مثبت بایوچار در افزایش غیرمتحرک شدن فلزات در خاک و ویژگیهای خاک نسبت داد. حسین و همکاران - 2010 - گزارش کردند که بایوچارها می-توانند باعث کاهش جذب فلزات سنگین برای گیاهان شوند.
