تاثیر کاربرد بیوچار و زئولیت طبیعی بر سینتیک آزادسازی و شکل‌های شیمیایی روی در یک خاک آهکی آلوده به روی

Abstract

سابقه و هدف: یکی از روش‌های مؤثر در جهت کاهش اثرات زیان‌آور فلزات سنگین در خاک‌های آلوده، استفاده از مواد اصلاحی آلی و معدنی جهت تثیت آن‌ها است. افزودن بیوچار (زغال زیستی) به عنوان یک ماده اصلاحی آلی به خاک ممکن است برخی از ویژگی‌های شیمیایی خاک را تغییر داده و شرایط مناسب را جهت بی‌تحرکی فلزات سنگین در خاک فراهم کند. زئولیت نیز یک کانی آلومینوسیلیکات قلیایی متخلخل است که استفاده از آن به عنوان یک اصلاح کننده معدنی بخصوص در تثبیت فلزات سنگین در خاک رو به گسترش است. بنابراین، هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثربخشی کاربرد بیوچار حاصل از مواد آلی مختلف و زئولیت طبیعی و برهمکنش آن‌ها بر تثبیت عنصر روی در یک خاک آهکی آلوده به روی بود.<br /> مواد و روش‌ها: مقدار مناسبی خاک از افق سطحی (0-30 سانتی‌متر) یک خاک آهکی برداشته، هواخشک و از الک 2 میلی‌متری عبور داده شد. سپس به هر نمونه خاک (200 گرم)، مقدار 400 میلی‌گرم روی در کیلوگرم خاک از منبع نمک سولفات‌روی افزوده شد. آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتورها شامل زئولیت در سه سطح ((Z0) 0، (Z1) 3 و (Z2) 6 درصد وزنی) و بیوچار در شش سطح (عدم کاربرد بیوچار (C)، بیوچار کاه‌گندم (WSB)، بیوچار کاه‌ذرت (CSB)، بیوچار تفاله ریشه شیرین بیان (LRB)، بیوچار سبوس‌برنج (RHB) و بیوچار کودگوسفندی (SMB) هر کدام در سطح 3 درصد وزنی) بود. نمونه‌های خاک آلوده طبق طرح آزمایشی تیمار شده و به مدت 90 روز در دمای اتاق (C°2±22) و در حدود رطوبت ظرفیت زراعی توسط آب مقطر نگهداری شدند. جهت ارزیابی کارایی مواد اصلاحی کاربردی در تثبیت روی در خاک از روش عصاره‌گیری دنباله‌ای سینگ‌و‌همکاران (1988)، فاکتور پویایی (سالبو و کرکلینگ، 1998) و پارامتر‌های مدل سینتیکی مرتبه یک دوفازی (Q1، Q2 و Q3) (سانتوس‌و‌همکاران، 2010) استفاده شد. <br /> یافته‌ها: با افزایش سطوح کاربردی زئولیت از Z0 به Z2، روی در بخش‌های محلول+تبادلی، کربناتی، آلی، اکسیدهای منگنز و آهن به‌طور معنی‌داری کاهش یافت درحالی‌که بخش باقی‌مانده روی به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. کاربرد هر پنج نوع بیوچار در خاک سبب کاهش معنی‌دار شکل محلول+تبادلی، کربناتی و پیوسته به اکسید‌منگنز روی شد، درحالی‌که شکل روی متصل به اکسید آهن بلورین به‌طور معنی‌داری نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت. شکل باقی‌‌مانده روی نیز در اثر کاربرد بیوچارهای مختلف به‌طور معنی‌داری افزایش یافت به‌صورتی‌که تاثیر بیوچارهای کاه‌گندم، ذرت، سبوس‌برنج و کود‌دامی مشابه و به‌طور معنی‌داری بیشتر از تیمار کاربرد بیوچار تفاله‌ریشه‌شیرین‌بیان بود. مقدار فاکتور پویایی در تیمارهای بیوچار به صورت شاهد > تفاله‌ریشه‌شیرین‌بیان > سبوس‌برنح > کاه‌ذرت > کوددامی > کاه‌گندم بود. تیمار مرکب کاربرد کاه‌گندم و 6 درصد وزنی زئولیت (WSBZ2)، کمترین مقدار فاکتور پویایی روی در خاک را داشت. پارامتر Q1 همبستگی مثبت و معنی‌داری با شکل‌های تبادلی و کربناتی روی نشان داد درحالی‌که پارامترهای Q2 و Q3 همبستگی مثبت‌معنی‌داری را با شکل‌های اکسید منگنز، اکسیدهای آهن و باقی‌مانده روی داشتند. بعلاوه، با کاربرد هر پنج نوع بیوچار و افزایش سطوح کاربرد زئولیت، نسبت‌های Q1/Q3 و Q2/Q3 به-طور معنی‌داری کاهش یافت. به ترتیب کمترین مقدار نسبت‌های Q1/Q3 و Q2/Q3 در تیمارهای مرکب CSBZ2 و WSBZ2 مشاهده شد. <br /> نتیجه گیری: کاربرد هر پنج نوع بیوچار و سطوح زئولیت سبب توزیع مجدد روی در خاک شدند به‌طوری‌که روی از شکل‌هایی با قابلیت دسترسی بیشتر به شکل‌هایی با پایداری بیشتر تبدیل شد. با توجه‌ به نتایج، به‌نظر می‌رسد که کاربرد بیوچار کاه‌گندم همراه با کاربرد 6 درصد وزنی زئولیت در خاک مورد آزمایش، بهترین تیمار در تثبیت روی است.