رابطه بین ضریب جذب فلزات سنگین و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک

چکیده: کاتیون های فلزات سنگین می توانند از طریق کاربرد کود های شیمیایی، لجن فاضلاب، کمپوست ها و دیگر مواد و ضایعات صنعتی و شهری به خاک های کشاورزی راه یابند. بنابراین واکنش های فلزات سنگین با خاک و ضریب توزیع بین فاز جامد و فاز محلول خاک در تعیین فراهمی زیستی و سرنوشت نهایی این فلزات در محیط مهم هستند. به منظور ارزیابی جذب رقابتی و توالی انتخابی جذب فلزات کادمیوم، مس، منگنز، نیکل، سرب و روی و تعیین اثرات ویژگی های خاک بر جذب، آزمایشات بسته تعادلی با استفاده از مخلوط محلول فلزات و نمونه های 65 خاک با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مختلف انجام شد. در سیستم جذب رقابتی هم-دماهای جذب فلزات در شکل هم دما و مقدار جذب دارای تفاوت بودند. نتایج نشان داد که معادله فروندلیچ می تواند جذب فلزات مورد بررسی را بهتر از سایر معادلات جذبی توصیف کند. همچنانکه غلظت کاربردی افزایش می یابد جذب مس و سرب افزایش می یابد در حالیکه جذب کادمیوم، منگنز، نیکل و روی کاهش می یابد. ضرایب توزیع خطی و فروندلیچ که نشان دهنده تمایل جذبی فلزات برای فاز جامد خاک است، برای هر خاک و هر کاتیون فلزی سنگین بدست آمد. توالی جذب براساس ضریب توزیع خطی، ضریب توزیع فروندلیچ و ماکزیمم جذب عناصر برآورد شد. این پارامتر ها برای کاتیون های فلزات سنگین به صورت آشکاری توسط ویژگی های خاک ها تحت تاثیر قرار می گیرند. توالی غالب جذب به صورت cu > pb> cd > zn > ni> mn می باشد که این توالی تقریبا ترتیب الکترونگاتیویته کاتیون های فلزی را دنبال می کند. همچنین توالی جذب 65 خاک مورد بررسی نیز با استفاده از پارامتر ضریب توزیع مشترک محاسبه شد. ضریب توزیع مشترک نشان داد که خاک با ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، محتوای رس و ظرفیت تبادل کاتیونی کم و هدایت الکتریکی بالا و محتوای بالای آهن قابل عصاره گیری با اگزالات (خاک شماره 2 خاک آلوده در این بررسی) ظرفیت جذب کمتری برای فلزات سنگین دارد که در نتیجه این حالت منجر به خطرات زیاد آلودگی با فلزات سنگین می شود. نتایج نشان داد که در خاک های با ظرفیت بالای جذب کاتیون ها، رقابت بیشتر است از آنجایی که مکان های قابل دسترس تقریبا برای همه کاتیون های فلزی در کمپلکس جذبی وجود دارد. در خاک های با ظرفیت کم برای جذب و نگه داشت فلزات رقابت بین فلزات سنگین خیلی قوی است که این شرایط منجر می شود که کادمیوم، منگنز، نیکل و روی از کمپلکس جذبی خارج شده و مس و سرب جایگزین آنها شوند. آنالیز های همبستگی ساده و آنالیز های رگرسیونی چند گانه بین ضریب توزیع خطی، فروندلیچ و ماکزیمم جذب فلزات و ویژگی های خاک ها انجام شد. همبستگی بالای معنی دار بین ضریب توزیع خطی و فروندلیج و ماکزیمم جذب فلزات و مواد آلی، کربنات کلسیم معادل، محتوای رس و ظرفیت تبادل کاتیونی نشان داد که این پارامتر ها فاکتور های کلیدی کنترل کننده حلالیت و جذب فلزات در خاک های مختلف هستند. در بررسی قابلیت دسترسی عناصر سنگین به وسیله عصاره گیر کلرید کلسیم 01/0 مولار نتایج نشان داد که خطرات فلزات سنگین در خاک ها به ویژگی های خاک وابسته است. آنالیز های رگرسیونی نشان داد که منابع قابل دسترس فلزات اندازه گیری شده با کلرید کلسیم 01/0 مولار می تواند تخمین خوبی از قابلیت دسترسی فلزات کادمیوم، منگنز، سرب و روی ارائه دهد در حالیکه در مورد مس و نیکل نیاز به بررسی های بیشتر می باشد.