اثر كاتيون‌هاي كلسيم، سديم، پتاسيم و آمونيوم بر جذب روي در تعدادي از خاك‌هاي آهكي استان چهارمحال و بختياري

The effect of Calcium‚ Sodium, Potassium, and Ammonium cations on adsorption of Zinc in some calcareous soils of Chaharmahal -va- Bakhtiari Province

سابقه و هدف: جذب يكي از مهمترين فرآيندهاي شيميايي مؤثر بر تحرك و قابليت ‌استفاده روي در خاك است. حضور كاتيون‌ها در محلول مي‌تواند بر جذب روي در خاك‌ها مؤثر باشد. براي بررسي جذب عناصر از همدماهاي جذب استفاده مي‌شود. همدماهاي جذب رابطه مقدار عنصر جذب ‌سطحي شده و غلظت عنصر را در محلول تعادلي در دماي ثابت توصيف مي‌كنند. كاتيون‌هاي كلسيم، سديم، پتاسيم و آمونيوم از مهمترين كاتيون‌هاي خاك‌ها هستند. در اين مطالعه بررسي اثر كاتيون‌هاي كلسيم، سديم، پتاسيم و آمونيوم بر جذب روي در پنج نمونه خاك‌ آهكي استان چهارمحال و بختياري انجام شد. مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسي همدماهاي جذب روي در خاك‌هاي مورد مطالعه و در حضور الكتروليت‌هاي مختلف آزمايشي در قالب طرح كاملا تصادفي اجرا شد. ابتدا نمونه‌هاي 2 گرمي از هر خاك در 3 تكرار را درون لوله‌هاي سانتريفيوژ 50 ميلي‌ليتري ريخته و سپس 20 ميلي‌ليتر از محلول ZnSO4 حاوي غلظت‌هاي 25، 50، 75، 100، 150 و 200 ميلي‌گرم در ليتر روي كه در محلول‌هاي زمينه نمك‌هاي Ca(NO3)2، NaNO3، KNO3 و NH4NO3 (با غلظت 50 ميلي‌مولار) ساخته شده بود به لوله‌ها اضافه و نمونه‌ها به‌ مدت 24 ساعت با دستگاه تكان‌دهنده برقي تكان داده شدند. پس از آن محلول صاف رويي جدا شده و غلظت روي در عصاره‌ها (در حال تعادل) با استفاده از دستگاه جذب اتمي تعيين شد. پس از جمع‌آوري داده‌ها، غلظت روي جذب‌شده از تفاوت بين غلظت اوليه و نهايي (تعادلي) تعيين و سپس معادله‌هاي لانگ‌موير، فروندليچ و خطي بر داده‌ها برازش داده شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه با افزايش غلظت روي در محلول تعادلي مقدار جذب روي در خاك‌ها در حضور همه الكتروليت‌ها افزايش پيدا كرد. مقدار جذب روي در حضور كلسيم كمتر از ساير كاتيون‌ها بود. معادله‌هاي فروندليچ و لانگ‌موير با داشتن بيشترين ضريب تبيين (R2) و كمترين خطاي استاندارد برآورد (SE) قادر به توصيف جذب روي بودند. نتايج مقايسه ميانگين نشان داد كه حداكثر ظرفيت جذب روي (b معادله لانگ‌موير) و شدت جذب (n در معادله فروندليچ) به‌ترتيب در محلول حاوي كاتيون سديم، كلسيم، پتاسيم و آمونيوم بيشترين مقدار بود. ثابت متناسب با انرژي پيوند (k لانگ‌موير) و حداكثر گنجايش بافري (MBC لانگ‌موير) به‌ترتيب در محلول‌هاي پتاسيم، آمونيوم، سديم و كلسيم بيشترين مقدار را داشت. بيشترين ضريب توزيع (kf فروندليچ) نيز به ترتيب در محلول‌هاي حاوي سديم، پتاسيم، آمونيوم و كلسيم بود. بنابراين روي در حضور سديم و كلسيم به‌ترتيب بيشترين و كمترين تمايل را به قرار گيري در فاز جامد دارد. نتيجه‌گيري: نتايج اين تحقيق نشان داد كه سديم بيش از ساير كاتيون‌ها مي‌تواند تحرك روي در خاك‌ها را كاهش دهد.

Background and Objectives: The adsorption is one of the most important chemical processes affecting the mobility and availability of Zinc (Zn) in the soils. Moreover, the presence of cations in the solution may affect Zn adsorption. Adsorption isotherms were used to determine the characteristics of Zn adsorption. The adsorption isotherms describe relation between adsorbed metal on sorbent and its concentration in equilibrated solution at a constant temperature. The calcium‚ sodium, potassium, and ammonium are the important cations in soil. In this study, the effect of the calcium‚ sodium, potassium, and ammonium on the Zn adsorption in 5 calcareous soils in Chaharmahal va- Bakhtiari was investigated. Materials and Methods: An experiment was performed using completely randomized design to determine the characteristics of adsorption isotherms of Zn in the studied soils and in the presence of different electrolytes. Two g of each soil (in 3 replicates) placed into centrifuge tubes, then added 20 ml of solution ZnSO4 contains 25, 50, 75, 100, 150, and 200 mg / l of Zn in Ca(NO3)2, NaNO3, KNO3, and NH4NO3 electrolytes (at a concentration of 50 mM). The samples were shaken for 24 h and then were centrifuged (3000 rpm). The soil solution was separated and concentration of Zn in all extractants (in equilibrium) was determined using atomic absorption spectrophotometer (GBC model, 932). In the following, the concentration of adsorbed Zn was determined from the difference between initial and final concentration (equilibrium concentration). Then the Langmuir, Freundlich, and Linear equations were fitted to the data. Results: The results showed that concentration of adsorbed Zn in the all soils and all electrolytes increased by increasing Zn concentrations in the equilibrium solution. Amount of adsorbed Zn in the presence of Ca2+ was lower than the presence of Na+, NH4+, and K+. The Freundlich and Langmuir equations have the highest determination coefficient (R2) and the lowest standard error of estimate (SE). Therefore, these equations were able to describe the characteristics of Zn adsorption. The result of mean comparison showed that the maximum adsorption capacity (b in Langmuir equation) and adsorption intensity (n in Freundlich equation) were highest in the solution contains sodium, calcium, potassium, and ammonium, respectively. The coefficient related to the binding energy (k in Langmuir equation) and maximum buffering capacity (MBC in Langmuir equation) were highest n the solution containing potassium, ammonium, sodium, and calcium, respectively. The highest distribution coefficient was in solutions containing sodium, potassium, ammonium and calcium, respectively. Therefore, the highest and lowest affinity of Zn to adsorb onto soil solid phase was in the presence of sodium and calcium, respectively. Conclusion: The results of this study illustrated that sodium can be decreased mobility of Zn in the calcareous soils more than the other cations.