بخشی از مقاله
چکیده
قبل از انجام برهمکنشهای تعادلی یون با سطوح ذرات جامد خاک لازم است مدت زمان لازم برای رسیدن به تعادل مطالعه شود. لذا، در این پژوهش سنتیک بر همکنش منیزیم روی سه نمونه خاک آهکی با بافت سبک، متوسط و سنگین در دامنه زمانی 0/5، 1، 2، 5، 15، 20، 30، 40، 60، 90 و 120 ساعت و در دو غلظت اولیه 100 و 300 میلی گرم در لیتر بررسی شد. پس از زمانهای تعادلی مورد نظر، سوسپانسیون خاک سانتریفیوژ و غلطت منیزیم در عصاره اندازهگیری شد. همچنین، میزان سدیم، کلسیم و پتاسیم رهاسازی شده در حضور منیزیم در زمانهای مختلف اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که برهکنش منیزیم با سطوح کلوییدی خاک بسیار سریع بوده و در همان پنج ساعت اول در همه نمونهها کامل میشود. بررسی میزان کلسیم، سدیم و پتاسیم رهاسازی شده نشان میدهد که علیرغم ادامه رهاسازی، شدت رهاسازی پس از 5 ساعت ثابت مانده و تغییری دیده نمیشود. رهاسازی سدیم مستقل از زمان و غلظت اولیه منیزیم بوده و از دو یون دیگر بیشتر میباشد. این موضوع نشان میدهد که احتمالا سدیم بخش قابل توجهی از کاتیون تبادلی را تشکیل میدهد.
کلمات کلیدی: سینتیک، برهمکنش منیزیم و رهاسازی
مقدمه
منیزیم - - Mg هشتمین عنصر فراوان پوسته زمین بوده و سومین عنصر فراوان محلول در آب دریا به حساب میآید. منیزیم به همراه کلسیم به وفور در اکثر خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک یافت میشود.[1] زیادی منیزیم در محلول خاک میتواند با تاثیر بر ترکیب کاتیونی فاز محلول، ترکیب کاتیون تبادلی را تغییر داده و موجبات کاهش کلسیم در سطوح تبادلی و در نتیجه پراکندگی ذرات خاک شود.[4],[3],[2] به دلیل برخی شباهتها، شیمی کلسیم و منیزیم در اکثر مطالعات مشابه هم فرض شده و برهمکنش منیزیم با سطح خاک کمتر مورد توجه قرار گرفته است.[5]تعیین زمان رسیدن به تعادل مهمترین مرحله در مطالعات جذب سطحی عناصر روی سطوح خاک است. اطلاعات اندکی در زمینه سینتیک برهمکنش منیزیم روی خاکهای آهکی موجود است. لذا، در این پژوهش، سنتیک برهمکنش منیزیم روی سه نمونه خاک با بافت متفاوت و در دامنه زمانی مختلف تابعی از غلظت اولیه منیزیم مطالعه شد. همچنین، اثر منیزیم بر میزان سدیم، پتاسیم و کلسیم رهاسازی شده نیز بررسی گردید.
مواد و روشها
برای نیل به اهداف این پژوهش، نمونه های خاک از عمق 0-30 سانتیمتری دشت زرناس اردبیل جمع آوری شد. نمونهها پس از هوا خشک شدن از الک 2 میلی متر عبور و برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متداول خاک نظیر pH، EC، بافت، آهک، ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی به روش های مرسوم اندازه گیری شد. از بین نمونهها، سه نمونه خاک با بافت سبک، متوسط و سنگین انتخاب و سنتیک برهمکنش منیزیم روی آنها در دو غلظت اولیه100 و 300 میلیگرم در لیتر منیزیم از منبع MgCl2.6 H2O و در بازه زمانی 0/5، 1، 2، 5، 15، 20، 30، 40، 60، 90 و 120 ساعت اندازهگیری شد. وزن خاک در لولههای سانتریفیوژ 3 گرم و حجم نهایی عصاره 40 میلیلیتر بود. پس از زمان تعادل مورد نظر، نمونهها سانتریفیوژ و میزان منیزیم محلول به روش تیتراسیون اندازهگیری شد. منیزیم جذب شده از تفاضل منیزیم اولیه و منیزیم تعادلی بدست آمد. در این آزمایش، به منظور بررسی اثر منیزیم بر رهاسازی کلسیم، پتاسیم و سدیم، غلظت این یونها نیز در هر مرحله توسط فلیم فوتومتر اندازهگیری شد.
نتایج و بحث
برهمنکش منیزیم با خاکهای مورد مطالعه تابعی از زمان 0/5 - الی 120 ساعت - در شکل 1 نشان داده شده است. همانطوری که مشاهده میشود برهمنکش منیزیم با سطوح خاک در هر سه بافت مورد بررسی در 5 ساعت اولیه زمان تعادل کامل شده و پس از آن ثابت میماند. از آنجا که واکنش منیزیم با سطوح کلوییدی خاک از نوع تبادلی است و واکنشهای تبادلی سریع هستند، لذا، در زمان 5 ساعت واکنش کامل میشود.بررسی برهمکنش منیزیم روی خاک تابعی از غلظت اولیه نشان میدهد که میزان جذب در غلظت اولیه 300 میلیگرم در لیتر بیش از غلظت اولیه 100 میلیگرم در لیتر منیزیم بود.
اما، محاسبه درصد منیزیم واکنش داده با سطوح تبادلی نشان میدهد که در هر دو سطح غلظت این عدد نزدیک هم بوده و با یکدیگر تفاوت معنیداری ندارند - جدول . - 1 درصد منیزیم جذب شده در خاک شنی بیش از لومی و رسی میباشد.بررسی اثر بافت خاک بر برهمکنش منیزیم نشان میدهد که در خاک شنی میزان و درصد جذب منیزیم بیشتر از بافت لوم و آن هم بیشتر از خاک رسی است - شکل . - 1 به نظر میرسد در خاک شنی با توجه به برهمکنش ضعیف یونهای تبادلی خاک، منیزیم توانسته است به راحتی با آنها رقابت کرده و یونهای تبادلی را از سطح جدا و خود جایگزین کاتیونهای تبادلی شود.
بررسی اثر غلظت اولیه منیزیم بر رهاسازی پتاسیم و سدیم تبادلی
همزمان با مطالعه سنتیک برهمکنش منیزیم با خاک، میزان پتاسیم و سدیم رهاسازی شده نیز اندازهگیری شد. همانطوری که در شکل 2 نشان داده شده است میزان سدیم رهاسازی شده در هر سه نمونه بیش از پتاسیم رهاسازی شده است. این موضوع علاوه بر اینکه نشانگر بالابودن سدیم محلول و تبادلی در خاکهای مورد مطالعه است، توانایی رقابت بالای منیزیم در استخراج سدیم نسبت به پتاسیم را نیز نشان میدهد. همچنین، میزان رهاسازی این عناصر پس از گذشت 5 ساعت ثابت مانده و تغییر نمیکند.
