بخشی از مقاله
چکیده
بیوچار کاه نخود یک ماده غنی از کربن، که در دمای 450 درجه سانتیگراد در شرایط با محدودیت اکسیژن بدست آمد. بیوچار کاه و کلش نخود بوسیله اوره فعال گردید و با خاک اسیدی تیمار گردید و با نسبتهای 20 و 50 میلی گرم در کیلو گرم - پی پی ام - آلوده گردید و با هدف تعیین توزیع سرب در اجزاء مختلف خاک تیمار شده پژوهش حاضر مورد بررسی قرار گرفت.
این تحقیق با هدف بررسی جزءبندی سرب در خاک اسیدی توسط بیوچار کاه وکلش نخود و بیوچار فعال شده آن با اوره میباشد. دربین اجزاء مختلف فلزات سنگین در خاک ، جزء محلول + تبادلی به عنوان یک جزء با تحرک و قابلیت دسترسی زیستی بالا در نظر گرفته میشود.
طبق فرایند جزبندی سرب در خاک، بزرگترین کاهش مقدارسرب در جزء محلول/تبادلی در خاک آلوده با سرب در سطح غلظت 20 و 50 میلیگرم بر کیلوگرم صورت گرفت، که بیشترین کاهش مربوط به خاک تیمارشده با بیوچار فعال شده با اوره بود.همچنین انکوباسیون نمونهها باعث شده است که غلظت سرب در بخش قابل تبادل کاهش و در سایر بخش ها قرار بگیرد و این نشان میدهد که قابلیت دسترسی سرب برای گیاهان کاهش یافته است. با توجه به نتایج بدست آمده بهتر است از این بیوچارها به عنوان جاذب های موثر برای جذب سرب در خاک های اسیدی مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
سرب یکی از مهمترین آلایندههای زیست محیطی محسوب میشود که از راههای مختلف منابع خاک وآب را
آلوده میکند. موضوع آلودگی خاک و آب از طریق فلزات سنگین بشر را بر آن داشته که برای چاره اندیشی در زمینه حل این معضل مطالعات گستردهای انجام دهد ودر این راستا همه ساله هزینهی بسیار زیادی صرف مطالعه آلودگی خاک وآب میشود.جذب زیستی به علت بازدهی بالا،ارزان بودن جاذبها و در دسترس بودن انواع مختلف آنها در مقایسه با سایر روشها توسعه بیشتری پیدا کرده است - لیان و همکاران،. - 2013 بیوچار یک ماده غنی از کربن میباشد
که طی فرایند پیرولیز در دماهای نسبتا بالا در شرایط با محدودیت اکسیژن تولید میشود. از ویژگیهای منحصر به فرد بیوچار،سطح ویژه و تخلخل بالا با گروههای عاملی اکسیژن دار میباشد.
شن و همکاران،. - 2016این جاذب ها میتوانند آبشویی و قابلیت دسترسی زیستی فلزات سنگین را از طریق فرآیندهای مختلف شامل جذب بر روی سطوح کانیها، تشکیل کمپلکسهای پایدار، رسوب سطحی و تبادل کاتیونی کاهش دهند. فعالسازی بیوچار با مواد شیمیایی میتواند خصوصیات فیزیکی وشیمیایی - از قبیل: سطح ویژه، اندازه منافذ، وزن مولکولی، CEC، مقدار و نوع گروههای عاملی - و در نتیجه قابلیت جذب آن را برای جذب عناصر سنگین تغییر دهد.
محمد و همکاران - 2015 - نشان دادند با کاربرد بیوچار بامبو، در جزء محلول تبادلی یک کاهش قابل توجهی در خاک آلوده شده با کادمیوم در سطح 5، 50 میلیگرم برکیلوگرم و بالاترین مقدار کادمیم دراستخراج با جزء
احیائی - پیوند یافته با اکسیدهای آهن و منگنز - و اکسیدی مشاهده شده است.
مواد و روشها
خاک مورد مطالعه از مزارع چایکاری واقع در استان گیلان - شهرستان لاهیجان منطقه بازکیا گوراب - در کشور ایران با طول جغرافیایی 49 54 222 و عرض جغرافیایی 37 54 996 از عمق 0-20 نمونه برداری شد پس از انتقال نمونه خاک به آزمای شگاه، هوا خ شک گردید و از الک 2 میلی متری عبور داده شد و سپس برخی از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آن اندازه گیری شد. جدول 1 برخی از ویژگیهای خاک مورد مطالعه نشان داده شده است.
برای تهیه بیوچار، کاه وکلش نخود را پس از جمع آوری، داخل کوره قرار داده شد و شرایط تولیدی بیوچار از قبیل شرایط خلأ و همچنین تنظیم دما و حرارت در کوره در دمای450 & به مدت 1 ساعت قرار داده شد تا فرایند پیرولیز صورت گیرد. بدین منظور، 2 گرم از بیوچار کاه نخود با 500 میلی لیتر محلول 1مولار اوره به مدت 4 ساعت مخلوط و سپس در یک کوره در دمای 105 درجه سانتیگراد خشک شدند. نمونه های فعال شده در ظرفهای عایق شده از هوا نگهداری شده تا در فرایند جزءبندی سرب در خاک مورد بررسی قرار گیرند.
آزمایش جزءبندی سرب، تیمارهای - خاک شاهد، خاک تیمارشده با بیوچار، خاک تیمارشده با بیوچارفعال شده با اوره، مورد مطالعه با نسبتهای متفاوتی از سرب - 20 ، - ppm 50آلوده شدند. بیوچارها - تهیه شده ازکاه نخود - در دو نسبت 0 - ، - % 4 به خاک اعمال شدند. و نمونهها به مدت 60 روز تحت شرایط ظرفیت زراعی در داخل انکوباتور
نگهداری و بعداز مدت زمان انکوباسیون نمونهها به منظور بررسی فرایند جزءبندی سرب مورد آزمایش قرار گرفتند.
جزءبندی فلزات سنگین - سرب - در خاک اسیدی به روشBCR صورت گرفت که شامل 4 جزء، جزء محلول /تبادلی ،جزء احیائی، جزء اکسیدی، جزء باقی مانده میباشد که مطابق با کار نعمتی و همکاران - 2011 - و محمد و همکاران - 2015 - بود.
تجزیه و تحلیل آماری:
نتایج بدست آمده با استفاده از نرم افزار SAS 9.1 مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. همچنین رسم گرافها با استفاده از نرم افزار Exele انجام گرفت.
نتایج و بحث
برخی ویژگیهای شیمیایی خاک و خاک تیمار شده با بیوچارهای مورد بررسی، در جدول 1 نشان داده شده است.بیوچار کاه نخود - - BC و بیوچار کاه نخود فعال شده با اوره - ABU - که به طور معنی داری خصوصیات شیمیایی خاک از قبیل pH، کربن آلی خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی افزایش داده است.
جدول -1برخی از ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی خاک و خاک تیمار شده
جزء بندی سرب در خاک تیمار شده با بیوچار و بیوچارفعال شده در شکل1نشان داده شده است.در خاک تیمار شده توسط بیوچار وبیوچار فعال شده، تاثیر بیوچار روی جزءهای محلول /تبادلی، کاهشی و اکسیدی با افزایش سطح غلظت سرب اعمال شده قابل مشاهدهتر بود.با این حال، با وجود خاک تیمار شده با بیوچار، هیچ تغییری در جزء باقی مانده از سرب مشاهده نشده است.
در جزء محلول تبادلی یک کاهش قابل توجهی به دلیل بیوچار اضافه شده به خاک آلوده به سرب در سطح 20 و 50 میلی گرم در کیلوگرم مشاهده شده است. بزرگترین کاهش مقدارسرب در جزء محلول/تبادلی در خاک آلوده با سرب در سطح غلظت 20 و 50 میلیگرم بر کیلوگرم صورت گرفت، که بیشترین کاهش مربوط به خاک تیمارشده با بیوچارهای فعال شده با اوره بود. هاروی و همکاران - 2004 - نشان دادند، که مقدار قابل توجهی افزایش pH خاک پس از کاربرد بیوچار ممکن است باعث افزایش بالای در جذب فلزات بر روی ذرات بیوچار از طریق افزایش تراکم سایتهای تبادل کاتیونی شود.
