پديد آورندگان :
نوري اميركلايي، زهره دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - گروه علوم و مهندسي خاك , صادق زاده، فردين دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - گروه علوم و مهندسي خاك , بهمنيار، محمد علي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - گروه علوم خاك
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: امروزه آلودگي خاك با فلزات سنگين يكي از معضلات زيست محيطي و حائز اهميت مي‌باشد. خاك‌هاي اطراف معادن داراي غلظت بالايي از فلزات سنگين هستند كه مي‌توانند بر سلامتي انسان و ساير جانداران تاثير گذار باشند. يكي از روش‌هاي ارزان براي اصلاح خاك‌هاي آلوده به فلزات سنگين، ناپوياسازي فلزات در خاك است. استفاده از تركيبات سازگار با محيط زيست داراي توانايي ناپوياسازي فلزات در خاك، مورد توجه بسياري از پژوهشگران است. بدين منظور، در اين مطالعه از تركيبات سيليسيم جهت ناپوياسازي سرب در خاك آلوده استفاده گرديد.
مواد و روش‌ها: در اين آزمايش از چهار نوع تركيب شامل كلسيم سيليكات ، پتاسيم سيليكات ، سديم سيليكات و سيليسيم خالص در پنج غلظت ( 0، 50، 100، 200 و 400 ميلي‌گرم سيليسيم بر كيلوگرم خاك) استفاده شد. تركيبات سيليسيم به گلدان‌هايي كه حاوي 700 گرم خاك آلوده به سرب بودند اضافه گرديدند و به مدت يك ماه در دماي محيط و رطوبت معادل ظرفيت زراعي نگه‌داري شدند. سپس سرب قابل دسترس نمونه‌ها با محلول DTPA استخراج و غلظت سرب توسط دستگاه جذب اتمي قرائت گرديد. همچنين توزيع شكل‌هاي شيميايي سرب قبل و بعد از اعمال تيمار با استفاده از عصاره‌گيري پي در پي انجام گرفت. اين آزمايش به صورت فاكتوريل و در قالب طرح كاملا تصادفي و در سه تكرار انجام شد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد كه از بين تمام تيمارهايي كه اعمال گرديد، كلسيم سيليكات درغلظت 400 ميلي‌گرم بر كيلوگرم خاك، توانست بيشترين ميزان تثبيت سرب را نسبت به شاهد (54 % ) انجام دهد. به طور كلي هر چهار تيمار به كار برده شده در اين آزمايش، در غلظت 400 ميلي‌گرم بر كيلوگرم خاك داراي بيشترين ميزان تثبيت سرب نسبت به ساير غلظت‌هاي كاربردي بودند. نتايج حاصل از عصاره‌گيري پي در پي نشان داد كه با كاربرد تركيبات سيليسيم در خاك آلوده و افزايش غلظت از 50 به 400 ميلي‌گرم در كيلوگرم خاك، شكل محلول و تبادلي، متصل به كربنات‌ها و متصل به اكسيد آهن و منگنز كاهش و شكل باقي‌مانده سرب افزايش يافت. بيشترين ميزان كاهش در شكل تبادلي، كربناتي و متصل به اكسيد آهن و منگنز و بيشترين ميزان افزايش در شكل باقي‌مانده، مربوط به تيمار كلسيم سيليكات بود.
نتيجه‌گيري: در واقع با افزايش غلظت تركيبات سيليسيم استفاده شده، سطوح بيشتري از اين تركيبات جهت تثبيت در اختيار سرب قرار مي‌گيرد. سيليسيم مي‌تواند با فلزات سنگين كمپلكس تشكيل دهد و از اين طريق حلاليت آن‌ها را كاهش دهد. از ميان تركيبات سيليسيم، كلسيم سيليكات سطح ويژه بالاتري نسبت به پتاسيم سيليكات و سديم سيليكات داشته كه از اين طريق مي‌تواند يون‌هاي فلزي بيشتري را در سطح خود كمپلكس كند. پتاسيم سيليكات و سديم سيليكات نيز به همين دليل توانايي ببيشتري نسبت به سيليسيم خالص در ناپوياسازي سرب داشته‌اند. بنابراين، سيليسيم خالص كمترين توانايي در ناپوياسازي سرب داشت. به طور كلي استفاده از سيليسيم و تركيبات آن علاوه بر اينكه سازگار با محيط زيست بوده تا حدود زيادي مي‌توانند از پويايي سرب در خاك بكاهند.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Soil contamination with heavy metals is one of the main important environmental issues. Soils around mines have a high concentration of heavy metals that can affect the health of humans and animals. A cheap method to remediate soils contaminated with heavy metals is the, immobilization of heavy metals in soils. The use of environmentally friendly compounds that have the ability to immobilize of heavy metals in the soil environment has taken attention of many researchers. For this purpose, silicon compounds were used in the study to immobilize lead (Pb) in the contaminated soil.
Materials and methods: In this study, four types of compound such as calcium silicate, potassium silicate, sodium silicate and pure silicon were used at five concentrations (0, 50, 100, 200 and 400 mg / kg soil) in terms of Si content. The Silicon compounds were added to the pots containing 700 grams of Pb contaminated soil, and maintained for one month at ambient temperature and soil water content equivalent to field capacity. The available Pb was then extracted with DTPA and the Pb concentration was measured by atomic absorption. The distribution of chemical forms of Pb was determined before and after of incubation time with sequential extraction method. This experiment was carried out in a factorial arrangement in a completely randomized design with three replications.
Results: The results showed that among the 4 silicon compounds, calcium silicate at a concentration of 400 mg / kg soil had the highest rate (54%) of Pb stabilization. In general, all of four silicon compounds, at the concentration of 400 mg / kg soil, had the most Pb stabilization capability among the all of applied rates. The results of sequential extraction showed that by using silicon compounds in Pb contaminated soil and increasing the concentrations rates from 50 to 400 mg / kg the soluble and exchangeable form, the form attached to carbonates and the iron and manganese oxides reduced but the forms of Pb co-exist with organic matter and the residual form of Pb increased. The highest reduction in the form of exchangeable, carbonate and bounded to iron and manganese oxide, Conversely, the highest increase occurs in the form of residual and was belong to calcium silicate treatment.
Conclusion: In fact, by the increase of silicon compound rates application, more amount of these compounds are available for Pb immobilization. The Silicon can form a complex with heavy metals and thereby reduce the available concentration of them. The Calcium silicate has a higher specific surface area than potassium and sodium silicates, hence, it can initiate more complex with Pb ions. However, Potassium and sodium silicates had a greater ability to stabilize Pb ions than pure silicon. Therefore, pure silicon had less ability to decrease the available Pb concentration among the all treatments. In general, it can be concluded that silicon compounds are able to reduce the mobility of Pb ions in soil environment and these compound environmentally friendly compounds.
