یکی از روش¬ها برای افزایش کارآیی پالایش سبز خاک¬های آلوده به فلزات سنگین، استفاده از عوامل کمپلکس¬کننده در خاک است. سرب به عنوان یکی از مهمترین آلاینده¬های فلزی، عمدتأ در لایه¬های سطحی خاک تجمع می¬یابد. از مقدار کل سرب موجود در خاک، تنها بخش اندکی از آن در محلول خاک می¬شود. بنابراین، افزایش حلالیت آن در خاک برای موفقیت پالایش سبز ضروری است. بدین¬ منظور اثر کاربرد تعدادی از کی¬لیت¬های طبیعی و مصنوعی بر افزایش حلالیت سرب در خاک و بدنبال آن جذب توسط گیاه (هویج) و انتقال از ریشه به شاخساره، به صورت آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح بلوک¬های کامل تصادفی با 60 تیمار و سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. فاکتورهای آزمایشی شامل: 1) 6 سطح سرب: صفر، 100، 200، 300، 500 و 800 میلی-گرم در کیلوگرم خاک از منبع نیترات سرب، 2) کی¬لیت¬: edta، nta و اسید اگزالیک و 3) غلظت کی¬لیت: صفر، 2/5، 5 و 10 میلی¬مول در کیلوگرم خاک بود. پس از کاشت گیاه، تمامی مراحل داشت در طول دوره رشد (5 ماه) انجام پذیرفت. در انتهای دوره رشد و 10 روز پیش از برداشت گیاه، کی¬لیت¬ها به گلدان¬ها افزوده شدند. سپس گیاهان برداشت، شسته، آون خشک، آسیاب، هضم و عصاره¬گیری شدند. غلظت سرب عصاره¬گیری شده با روش dtpa و کلرید کلسیم 0/01 مولار با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه¬گیری شد. نتایج نشان داد edta به طور مؤثری باعث افزایش حلالیت سرب در خاک می¬گردد، بطوری¬که در غلظت 10 میلی¬مولار آن، سرب قابل استخراج از خاک با روش dtpa و کلرید کلسیم بترتیب 463 و 1/64 برابر نسبت به شاهد افزایش یافت. نشانه¬هایی از سمّیت سرب در غلظت¬های 5 و 10 میلی¬مولار edta و nta مشاهده شد، لیکن هیچ¬گونه نشانه¬ی سمّیت ناشی از کاربرد اسید اگزالیک مشاهده نگردید. کاربرد کی¬لیت¬ها بطور عام (بویژه edta) باعث افزایش جذب سرب توسط هویج گردید. با افزایش سطوح کی¬لیت، غلظت سرب نیز در شاخساره و ریشه افزایش یافت. بیشترین مقدار سرب در شاخساره و ریشه به ترتیب 342/2 و 301 میلی¬گرم در کیلوگرم در غلظت 10 میلی¬مول بر کیلوگرم edta و سطح 800 میلی¬گرم بر کیلوگرم سرب خاک بدست آمد. نتایج این پژوهش نشان می¬دهد که هویج توانایی زیادی در جذب و تجمع سرب در اندامهای خود دارد. بنابراین می¬تواند به عنوان گیاهی بیش¬اندوز در فناوری پالایش سبز مورد استفاده قرار گیرد.

آلودگی خاک به فلزات سنگین از پی آمدهای دخالت انسان در طبیعت است که اغلب به یک آلاینده محدود نمی شود. معمولاً در مکان های آلوده، چند فلز سنگین به طور توأمان در غلظت های زیاد در خاک یافت می شوند. نیکل (ni) و کادمیم (cd) از فلزات سنگینی هستند که می توانند آسیب هایی قابل توجه به زیست بوم و سلامت انسان وارد آورند. از این رو، یافتن راه کارهایی کارآمد، کم هزینه و آسان برای زدودن یا کاهش این آلاینده ها از زیست بوم ضروری است. پالایش سبز روشی نسبتاً نوین است که از گیاهان برای زدودن آلودگی ها از خاک، آب، رسوبات و نیوار بهره می گیرد. این روش در مقایسه با دیگر روش های پالایش، روشی پایدار، طبیعی، کم هزینه و قابل کاربرد در سطوح وسیع است. مدل سازی پالایش سبز در شناخت فرآیندهای حاکم بر آن و مدیریت خاک های آلوده اهمیت فراوان دارد. هدف از این پژوهش، مدل سازی پالایش سبز خاک های آلوده به دو آلاینده ی نیکل و کادمیم بود. بدین منظور، دو مدل بر مبنای پاسخ خاک و گیاه به آلودگی های نیکل و کادمیم خاک ارایه شد. در مدل اول، "همدمای رهاسازی نیکل، کادمیم و برهم کنش نیکل و کادمیم در خاک" و "تغییرات نرخ جذب آنها به وسیله ی گیاه" بیانگر رفتار خاک و گیاه در نظر گرفته شد. سپس، مدل هایی برای برآورد زمان پالایش سبز خاک های آلوده به دو آلاینده نیکل و کادمیم ارائه شد. در مدل دوم، با استفاده از توابع کاهش عملکرد نسبی و غلظت نسبی نیکل و کادمیم در گیاه به عنوان تابعی از غلظت توأمان این آلاینده ها در خاک، مدلی برای تعیین مقدار پالایش سبز این آلاینده ها از خاک ارائه شد. همچنین، با ترکیب توابع کاهش تعرّق نسبی گیاه و غلظت نیکل و کادمیم در فاز محلول خاک، نرخ پالایش سبز این آلاینده ها از خاک به دست آمد. سپس به منظور آزمون مدل های پیشنهادی، خاکی با بافت لوم رسی با مقادیری مختلف از نیکل، کادمیم و مقادیر توأمان نیکل و کادمیم آلوده شد.پس از پر کردن گلدان ها با خاک آلوده، بذر کلم زینتی (brassica olercea var. viridis) و شاهی (lepidum sativum) در آنها کشت گردید. آنگاه، گیاهان گزینش شده به ترتیب در چهار و سه بازه زمانی برداشت شدند. در هر مرحله از برداشت، مقادیر تعرّق و عملکرد نسبی گیاه اندازه گیری شد. مقدار نیکل و کادمیم کل نمونه های خاک و گیاه به ترتیب با روش های اکسیداسیون تر و اسید نیتریک 4 مولار استخراج گردید. همچنین، مقدار آنها در فاز محلول خاک نیز با آب مقطر عصاره گیری شد. سپس، غلظت نیکل و کادمیم در این عصاره ها به روش طیف سنجی جذب اتمی اندازه گیری شد.نتایج نشان داد که مدل های پیشنهادی برای برآورد زمان پالایش سبز آلاینده نیکل، در سطوح کم تا متوسط آلودگی توأمان نیکل و کادمیم خاک کارآیی بالایی دارند (95/0<r2). هر چند در این سطوح از آلودگی در خاک، مدل های پیشنهادی تنها برای به دست آوردن برآوردهایی کلی از زمان پالایش سبز کادمیم توانا نشان دادند. همچنین، نتایج نشان داد مدل های پیشنهادی که از ترکیب توابع ضرب پذیر و جمع پذیر کاهش عملکرد نسبی و تابع نمایی مقدار جذب نیکل به دست آمده اند، در برآورد مقدار پالایش سبز نیکل توسط کلم زینتی (91/0<r2) و شاهی (74/0<r2) کارآمد می باشند. نتایج همچنین نشان داد مدل هایی کلان که از ترکیب توابع ضرب پذیر و جمع پذیر کاهش تعرّق نسبی و غلظت نیکل و کادمیم در فاز محلول خاک به دست آمده اند، برآوردهایی کلی از نرخ پالایش سبز این آلاینده ها توسط کلم زینتی و شاهی ارائه می کنند.

فسفر (p) و آهن (fe) از عناصر ضروری برای رشد گیاهان، حیوانات و انسان هستند. رفتار شیمیایی آهن در سیستم های طبیعی نظیر خاک، به ویژه در خاکهای غرقابی و شالیزارها، اثر زیادی بر قابلیت استفاده و تغییر شکل تعداد زیادی از دیگر عناصر از جمله فسفر دارد. تحرک و قابلیت استفاده فسفر و آهن در خاک، بوسیله واکنشهای جذب سطحی – رها سازی و انحلال - رسوب کنترل می شود. میزان تغییر در این واکنشها تابعی از شرایط محیطی، به ویژه سطح فعالیت پروتون(ph) و الکترون(pe) است. با توجه به اهمیت فرآیند جذب سطحی در کنترل غلظت آهن و اثر آن بر غلظت فسفر در فاز محلول، در این تحقیق فرآیند جذب سطحی فسفات و آهن(ii) و برهمکنشهای آنها روی هیدروکسید آهن گئوتایت در دامنه ای از ph، غلظت اولیه فسفات و آهن (ii)، و قدرت یونی بررسی گردید. علاوه بر این، با توجه به اهمیت سطح ویژه در ظرفیت جذب سطحی (هیدرو)اکسیدهای آهن، فرآیند جذب سطحی فسفات و آهن (ii) و بر هم کنش آنها روی شش نمونه گئوتایت با سطح ویژه متفاوت بررسی گردید. رفتار باری گئوتایت، از آنالیز دادههای تیتراسیون اسید و باز در قدرت های یونی مختلف تعیین شد. دادههای آزمایشی نقطه صفر بار الکتریکی کانی را در ph 9/1 نشان داد. دادههای آزمایشگاهی بوسیله مدل مکانیستیکی cd-music آنالیز گردیدند. این دادهها با در نظر گرفتن دو کمپلکس درون کرهای سطحی feohfeoh? و feohfeoh2? برای آهن (ii) و دو کمپلکس درون کره ای سطحی feopo2oh? و fe2o2po2? برای فسفات به درستی توصیف گردیدند. جذب سطحی آهن (ii) با افزایش ph افزایش یافت ولی برای فسفات کاهش یافت. استخراج تقریباّ کامل آهن(ii) جذب سطحی شده، عدم رسوب آن در طی آزمایش را نشان داد. محاسبات نشان داد که کمپلکس feohfeoh2? گونه اصلی آهن(ii) جذب سطحی شده است. برای فسفات، محاسبات نشان داد که کمپلکس feopo2oh? گونه اصلی فسفات جذب سطحی شده در ph اسیدی و گونه fe2o2po2? گونه اصلی فسفات جذب سطحی شده در phهای متوسط و بازی است. داده های آزمایشی روی کانی های مختلف با ضرایب جذب سطحی یکسان به درستی پیش بینی گردیدند. این نشان میدهد که اگرچه سطح ویژه اثر قابل توجهی بر جذب سطحی فسفات دارد، اما تغییر در سطح ویژه اثری بر روی دانسیته گروه های عاملی ندارد. مقایسه ایزوترمهای جذب سطحی فسفات در حضور و در عدم حضور آهن (ii) نشان داد که با افزایش آهن (ii) جذب سطحی فسفات بیشتر میشود. محاسبات نشان داد که در سیستمهای رقابتی، کمپلکس سطحی feohfepo4? نیز تشکیل میشود. این گونه سطحی از ph حدود 5 تشکیل و در ph 8 تا 9 به حداکثر مقدار میرسد. تشکیل این کمپلکس موجب افزایش جذب سطحی فسفات در حضور آهن (ii) می شود. محاسبات توزیع بار نشان داد که در کمپلکس feohfepo4? از آهن (ii) جذب سطحی شده به آهن (iii) ساختار کانی انتقال الکترونی صورت می گیرد.

بور (b) یکی از عناصر غذایی کم مصرف برای رشد و توسعه گیاهان است. قابلیت دسترسی و پویایی بور در خاک تابعی از واکنش آن با اجزاء خاک نظیر گئوتایت و هیومیک اسید است. در سیستم های طبیعی، جذب سطحی بور روی کانی ها در حضور و در رقابت با سایر یون ها نظیر فسفات، سیلیکات و کربنات اتفاق می افتد. علی رغم اهمیت زیاد این برهم کنش ها روی غلظت تعادلی این عناصر و در نتیجه بر روی تغذیه گیاهان، اطلاعات اندکی در مورد آنها وجود دارد. بر این اساس، در این پژوهش جذب سطحی بور روی گئوتایت و هیومیک اسید در سیستم های تک یونی تابعی از ph، قدرت یونی و غلظت تعادلی بور بررسی گردید. علاوه بر این، جذب سطحی بور روی گئوتایت در سیستم های دو یونی، یعنی در رقابت با فسفات، کربنات و سیلیکات مطالعه شد. چالش دیگر در این پژوهش مدل سازی داده های جذب سطحی بور روی گئوتایت با استفاده از مدل تشکیل کمپلکس چند مکانی (cd-music) و روی هیومیک اسید با استفاده از مدل nica-donnan بود. در اندازه گیری جذب سطحی بور روی هیومیک اسید از ممبران تبادل کاتیونی به منظور جداسازی فاز جامد از فاز مایع استفاده شد. قبل از استفاده از ممبران، دیفیوژن گونه بوریک اسید از آن تابعی از ph، غلظت اولیه بور و در حضور کاتیون های k+، na+، ca2+، mg+2، al+3 و +h در سیستم های خالص اندازه گیری و مدل سازی شد. داده های آزمایشی نشان داد که جذب سطحی بور روی گئوتایت و هیومیک اسید با افزایش ph تدریجا افزایش می یابد و در ph حدود 9-8 به ماکزیمم مقدار می رسد و سپس با افزایش ph با شیب تندی کاهش می یابد. مدل سازی داده های جذب سطحی نشان داد که مدل cd-music در ترکیب با مدل الکترواستاتیک es قادر است داده های جذب سطحی بور روی گئوتایت را با موفقیت توصیف کند. ضرایب توزیع بار (cd) گونه های بور جذب سطحی شده بدست آمده از محاسبات شیمی کوانتوم (dft) بدست آمد. بر اساس محاسبات مدل cd-music، بور عمدتا با تشکیل کمپلکس تری گونال درون کره ای بایدندیت جذب سطحی می شود. علاوه بر این، در phهای کمتر از 8 کمپلکس تری گونال برون کره ای و در phهای بالاتر از 8 کمپلکس تتراهدرال بور نیز حضور دارند. توزیع گونه های سطحی محاسبه شده با مدل در انطباق با مشاهدات مستقیم اسپکتروسکوپی است. اندازه گیری جذب سطحی بور در سیستم های رقابتی نشان داد که حضور کربنات، سیلیکات و فسفات باعث کاهش جذب سطحی بور روی گئوتایت می شود. در مقابل، حضور بور اثر قابل توجهی بر جذب سطحی آنها نداشت. کاهش جذب سطحی بور در حضور فسفات و سیلیکات بیشتر از کربنات بود. اعتبار سنجی پارامترهای مدل نشان داد که پارامترهای مدل بدست آمده از سیستم های تک یونی قادر است داده های جذب سطحی بور در حضور کربنات، سیلیکات و فسفات را به خوبی پیش بینی کند. چنین توانایی اطلاعات کاربردی مفیدی به منظور مدیریت پویایی و زیست فراهمی بور در خاک ها و رسوبات ارائه می کند و از دیدگاه کشاورزی و تولید محصول اهمیت فراوانی دارد. آزمایش های مربوط به دیفیوژن بور از ممبران تبادل کاتیونی نشان داد که دیفیوژن گونه بوریک اسید از ممبران تبادل کاتیونی مستقل از غلظت اولیه آن و منطبق با قانون فیک است. همچنین داده ها نشان داد که دیفیوژن گونه بوریک اسید از ممبران تبادل کاتیونی با افزایش ph کاهش می یابد که به تغییر در توزیع گونه های بور در فاز محلول (از بوریک اسید به بورات) نسبت داده شد. همچنین، آزمایش های دیفیوژن بور در حضور الکترولیت های مختلف نشان دادند که نوع کاتیون اثر قابل توجهی بر دیفیوژن بور دارد. بطوریکه در حضور کاتیون های یک ظرفیتی دیفیوژن بور بیشتر از دو ظرفیتی و آن هم بیشتر از سه ظرفیتی است. تفاوت در دیفیوژن بور در حضور کاتیون های مختلف را می توان به تفاوت در ویسکوزیته هر کدام از این محلول ها در ممبران نسبت داد. بطوریکه با افزایش ویسکوزیته دیفیوژن بور بشدت کاهش می یابد. این نتایج نشان می دهد که ممبران تبادل کاتیونی می تواند در اندازه گیری برهم کنش عناصر با مواد آلی مورد استفاده قرار گیرد. تجزیه و تحلیل داده های جذب سطحی بور وری هیومیک اسید نشان داد که مدل nica-donnan به خوبی قادر است داده های آزمایشی تابعی از ph، قدرت یونی و غلظت اولیه بور را پیش بینی کند. مدل سازی داده های جذب سطحی بور نشان می دهد که کمپلکس تتراهدرال، گونه غالب بور جذب سطحی شده است که این موضوع با مشاهدات اسپکتروسکوپی nmr مطابقت دارد.

استفاده گسترده از آفت کش ها و به ویژه علف کش ها در کشاورزی موجب نگرانی های گسترده زیست محیطی شده است. جذب سطحی و رهاسازی علف کش ها بر روی ذرات خاک از مهمترین فاکتورهای موثر بر تحرک و دوام این ترکیبات در خاک و سایر سیستم های طبیعی است. این واکنشها میزان کارائی و درجه خطر زیست محیطی علف کش ها را کنترل می کنند. در شالیزارهای شمال کشور، تیوبنکارب به طور گسترده ای برای کنترل علفهای هرز استفاده می شود. این علف کش ماندگاری نسبتا زیادی در خاک دارد و به شدت جذب سطحی اجزای خاک می گردد. با توجه به اهمیت اقتصادی و زیست محیطی کاربرد تیوبنکارب، در این تحقیق رفتار جذب سطحی آن بر روی کائولینایت، به عنوان نماینده ای از خاک، در شرایط مختلف آزمایشی (غلظت تعادلی، ph و قدرت یونی محلول) مورد بررسی قرار گرفت. تیتراسیون اسید-باز تیوبنکارب نشان داد که در محدوده شرایط آزمایشی رفتار آن مستقل از تغییرات ph و قدرت یونی محلول است. ایزوترم های جذب سطحی تیوبنکارب با استفاده از معادله ایزوترم جذب سطحی خطی توصیف گردیدند. داده ها و پیش بینی مدل نشان داد که جذب سطحی تیوبنکارب بر روی کائولینایت تابعی خطی از غلظت تعادلی آن می باشد. افزایش قدرت یونی موجب کاهش در میزان جذب سطحی تیوبنکارب گردید ولی تغییرph از 3 تا 9 اثر قابل توجهی بر میزان جذب سطحی تیوبنکارب نداشت. اثر منفی قدرت یونی بر جذب سطحی تیوبنکارب به افزایش غلظت یون های هیدراته سدیم در نزدیکی سطح کانی و در نتیجه کاهش خاصیت هیدروفوبیکی سطح کائولینایت نسبت داده شد. تجزیه و تحلیل ایزو ترم های جذب سطحی در شرایط مختلف نشان داد که جذب سطحی تیوبنکارب عمدتا از طریق پیوندهای هیدروژنی و برهمکنش های هیدروفوبیکی صورت می گیرد.

آبهای سطحی و زیرزمینی در بسیاری از مناطق ایران و جهان به یون نیترات آلوده است.

نیترات یکی از گستردهترین آلایندههای معدنی در ایران و جهان میباشد، که به دلیل فعالیتهای کشاورزی، دامپروری و صنعتی وارد آبهای سطحی و زیرزمینی میشود. غلظت بالای نیترات موجب خطر برای سلامتی انسان، دام و محیط زیست میشود. بنابراین، یافتن روشهای جدید و یا بهبود عملکرد روشهای موجود، نظیر احیا الکتروشیمیایی توسط نانوذرات، برای کاهش غلظت نیترات در منابع آب اهمیت زیادی دارد. بدین منظور، در این تحقیق، نانوذرات آهن صفر به روش شیمیایی ساخته و در نسبتهای مختلف روی کوارتز تثبیت شد (1:1 تا 1:50). داده های آزمایشی نشان داد که نیترات با سرعت زیاد توسط نانوذرات آهن احیا میشود. مقایسه نسبتهای مختلف نانوذرات به شن نشان داد که با کاهش نسبت، عملکرد آنها در احیا نیترات افزایش مییابد. این افزایش عملکرد را میتوان به کاهش هم آوری نانوذرات، به دلیل تثبیت روی سطح خارجی ذرات کوارتز و در نتیجه افزایش سطح تماس آنها با محلول، نسبت داد. بررسی اثر یون بیکربنات نشان داد که این آنیون احتمالاً به طور مستقیم با یون نیترات برای دریافت الکترون از نانوذرات آهن رقابت نمیکند، بلکه با تشکیل رسوب روی سطح نانوذرات، انتقال الکترونی را کاهش میدهد. تماس با اتمسفر به دلیل انحلال اکسیژن هوا، و افزایش ph به دلیل کاهش دسترسی به یون پروتون، موجب کاهش احیا نیترات گردید. بررسی مکانیسم احیای نیترات نشان داد که در حدود 60 درصد از آن به آمونیوم و 40 درصد آن به گاز نیتروژن تبدیل میشود. بخشی از آمونیوم تولید شده، در phهای متوسط و قلیایی، به آمونیاک تبدیل میشود که نظیر گاز نیتروژن به سهولت از آب خارج میشود. محاسبات نشان داد که در طی فرآیند الکتروشیمیایی احیا نیترات، بخشی از آهن صفر مستقیماً به آهن (iii)، و یا ابتدا به آهن (ii) و سپس به آهن (iii) اکسید میشود. آهن (iii) به سرعت هیدرولیز میشود و رسوب میکند. واکنش هیدرولیز موجب آزادسازی پروتون و در نتیجه جلوگیری از افزایش بیشترph تعادلی میگردد، که فرآیندی در جهت افزایش احیا نیترات است. اما رسوب هیدروکسیدهای آهن (ii) و به ویژه آهن (iii) موجب کاهش فعالیت الکتروشیمیایی نانوذرات میشود. به طور کلی، نتایج این تحقیق نشان داد که تثبیت نانوذرات آهن روی ذرات بزرگتر نظیر ذرات شن، موجب کاهش هماوری و در نتیجه افزایش فعالیت الکتروشیمایی آنها، بدلیل افزایش سطح ویژه، میشود. در طی واکنش الکتروشیمیایی نیترات با نانوذرات آهن، نیترات به آمونیوم و گاز نیتروژن تبدیل میشود.

در خاک انواع متعددی از ذرات کلوئیدی باردار وجود دارد. بار سطحی ذرات کلوئیدی یا ناشی از جایگزینی همشکل یون ها در ساختار کانی و یا ناشی از واکنش گروه های سطحی کانی با یون پروتون است. بار سطحی ذرات کلوییدی بر بسیاری از پدیده های فیزیکی و شیمیایی خاک، نظیر تبادل یونی، پایداری خاکدانه ها، نفوذپذیری، تغذیه گیاهان، و نگهداشت و انتقال آلاینده ها موثر است. کانی کائولینایت یکی از انواع مهم ذرات کلوئیدی خاک است که دارای هر دو نوع بار سطحی وابسته به ph و ناشی از جایگزینی همشکل است. در این تحقیق، رفتار باری کائولینایت سمیرم در محدوده ph، 10-5/4 و غلظت 005/0، 05/0 و 5/0 مولار هر یک از الکترولیت های licl، nacl، kcl، cscl، nano_3، mgcl_2، cacl_2 و bacl_2به روش تیتراسیون ناپیوسته اسید و باز مورد بررسی قرار گرفت. داده های آزمایشی نشان داد که کائولینایت در ph های متوسط و اسیدی دارای بار مثبت و در phهای بازی دارای بار منفی است. مقدار بار سطحی کانی با افزایش فاصله از pzc افزایش یافت. در حضور الکترولیت های 1:1، افزایش غلظت الکترولیت در ph < pzc موجب کاهش بارهای مثبت سطحی کانی و در ph > pzc موجب افزایش بارهای منفی گردید. علاوه بر غلظت الکترولیت، نوع آن نیز بر مقدار بار سطحی تاثیر گذاشت. در غلظت ثابت الکترولیت، با افزایش شعاع کریستالوگرافی و در نتیجه کاهش شعاع هیدراته کاتیون های یک ظرفیتی، اثر آن ها روی تغییر در بار سطحی کانی افزایش یافت. به گونه ای که حداکثر بار سطحی منفی در حضور الکترولیت cscl مشاهده شد. اثر الکترولیت های 1:2 روی بار سطحی کانی در phهای متوسط و بازی بیشتر از ph اسیدی بود که احتمالاً حاصل برآیند اثر کاتیون دو ظرفیتی با پروتون برای واکنش با سایت های تبادلی روی سطوح جانبی و برهمکنش آنیون کلرید با گروه های عاملی لبه کانی است. کاهش بارهای مثبت ناشی از افزایش قدرت یونی در ph < pzc به افزایش رقابت بین کاتیون ها با یون h^+ برای خنثی کردن سایت های تبادلی منفی حاصل از جانشینی همشکل نسبت داده شد. در حالی که افزایش بار منفی در اثر افزایش قدرت یونی در ph > pzc به افزایش رقابت بین کاتیون الکترولیت با یون h^+ برای خنثی کردن بار گروه های عاملی لبه کانی نسبت داده شد.

چکیده: خشکسالی های مکرر و برداشت زیاد، موجب افت شدید سطح آب و کیفیت آب های زیر زمینی اغلب مناطق خشک کشور شده است. تغییر در ترکیب یونی آب آبیاری، از جمله کاهش نسبت مولی کلسیم به منیزیم، موجب تغییر در ترکیب یونی محلول خاک و فاز تبادلی و در نتیجه تاثیر روی تغذیه گیاهان می گردد. با توجه به اهمیت این موضوع، در این تحقیق پراکنش آب های آبیاری با نسبت کلسیم به منیزیم کوچکتر از یک و اثر کاربرد این آب ها بر ویژگی های شیمیایی فازهای محلول، تبادلی، و جامد خاک بررسی گردید. همچنین با توجه به اهمیت استراتژیک پسته (pistachio vera, l)، اثر کاربرد این آب ها روی رشد رویشی، ترکیب یونی، و پارامترهای فیزیولوژیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ویژگی های شیمیایی بیش از 6200 نمونه آب آبیاری 12 استان کشور تجزیه و تحلیل گردید. سپس، اثر دو سطح شوری 6 (با جزء آبشویی 50 درصد) و 9 (در سه جزء آبشویی 50، 30 و 20 درصد) دسی زیمنس بر متر و سه نسبت کلسیم به منیزیم 1، 5/0، و 25/0 آب آبیاری بر ترکیب یونی فاز محلول، زه آب، و فاز تبادلی خاک، تشکیل رسوب در فاز جامد خاک، و پارامتر های رشد و ترکیب یونی دانهال رقم پسته زرندی، در یک آزمایش گلدانی، بررسی شد. گلدان های آزمایشی 8 نوبت قبل از کاشت ، 9 نوبت در حضور دانهال پسته، و 8 نوبت پس از برداشت آن ها آبیاری گردیدند. بررسی شوری و ترکیب یونی نمونه های آب آبیاری نقاط مختلف کشور نشان داد که حدود 55 درصد از آب های مورد بررسی، دارای نسبت مولی کلسیم به منیزیم کوچکتر از یک هستند. در این آب ها، شوری با غلظت یون های کلسیم و منیزیم همبستگی مستقیم داشت ولی با نسبت آن ها همبستگی نشان نداد. موازنه یونی بین آب آبیاری و زه آب گلدان ها، کاهش غلظت یون های کلسیم، پتاسیم، و سولفات و افزایش غلظت یون های سدیم، منیزیم، کلر، و بیکربنات را در محلول خاک نشان داد. گرچه شوری عصاره اشباع خاک با افزایش شوری آب آبیاری و کاهش جزء آبشویی افزایش یافت، لیکن هدایت الکتریکی آن، به دلیل تشکیل کمپلکس های یونی و رسوب احتمالی یون ها، از مقادیر محاسبه شده کمتر اندازه گیری گردید. این اختلاف با کاهش جزء آبشویی و افزایش شوری افزایش یافت میانگین هدایت الکتریکی درجای محلول خاک، در دو عمق 20 و 50 سانتی متری به ترتیب 89/1 و 67/1 برابر هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک تعیین شد. مستقل از نسبت کلسیم به منیزیم آب آبیاری، با افزایش عمق خاک غلظت منیزیم عصاره اشباع کاهش و غلظت کلسیم افزایش یافت که مبین ترجیح جذب سطحی منیزیم نسبت به کلسیم است بر همین اساس، علیرغم افزایش نسبت منیزیم در آب آبیاری، غلظت منیزیم زه آب در ابتدا کاهش و بعد از 5 نوبت آبیاری روند افزایشی پیدا کرد. همچنین، محاسبه شاخص اشباع نشان داد که محلول خاک در کلیه اعماق نسبت به کلسیت و دولومیت در حالت فوق اشباع و نسبت به منیزیت زیر اشباع است. اندازه گیری ظرفیت تبادل کاتیونی و کاتیون های تبادلی با استفاده از محلول تیو اوره نقره اشباع از کلسیت نشان داد که شوری آب آبیاری بر غلظت کلسیم و منیزیم تبادلی و نسبت آن ها اثر معنی داری ندارد، اما کاهش نسبت کلسیم به منیزیم موجب افزایش معنی دار منیزیم و کاهش معنی دار کلسیم تبادلی می شود. این تغییرات در لایه سطحی، به علت تاثیرپذیری بیشتر از ترکیب یونی آب آبیاری، مشهود تر بود. نتایج همچنین نشان داد که افزایش غلظت منیزیم آب آبیاری، موجب افزایش غلظت فسفر قابل دسترس و فسفر محلول در آب لایه سطحی خاک می گردد. شوری و کاهش نسبت کلسیم به منیزیم آب آبیاری باعث کاهش معنی دار ارتفاع، وزن تر و خشک برگ، ساقه، و ریشه، و تعداد و سطح برگ دانهال پسته شده و در نتیجه موجب کاهش مصرف آب گردید. حداکثر رشد دانهال ها در نسبت کلسیم به منیزیم بزرگتر از یک عصاره اشباع خاک بدست آمد. کاهش نسبت کلسیم به منیزیم آب آبیاری و محلول خاک کاهش معنی دار این نسبت را در اندام های گیاه، به ویژه برگ، را به دنبال داشت. افزایش شوری، کاهش معنی دار کلروفیل a و نشت سلولی را در پی داشت، در حالی که افزایش منیزیم موجب افزایش کلروفیل a گردید. تولید کلروفیل در مقایسه با سطح برگ حساسیت کمتری نسبت به شوری نشان داد. کاهش نسبت کلسیم به منیزیم در ابتدا موجب کاهش و سپس موجب افزایش نشت غشاء سلولی شد.

یون نیترات از جمله آلاینده های مهم آبهای زیر زمینی و سطحی در بسیاری از مناطق جهان است. منبع افزایش نیترات به منابع آب و خاک فعالیت های کشاورزی، دامپروری و صنعتی است. در ایران مصرف بیش از حد نیاز گیاه از کودهای نیتروژندار علت اصلی افزایش غلظت نیترات در خاک، آب و گیاه است. استفاده از نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی تکنیک مقرون به صرفه ای با کاربری آسان به منظور رفع انواع آلاینده ها از جمله نیترات از محیط زیست است. در این تحقیق، کینتیک احیای نیترات توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی تثبیت شده روی کوارتز مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، روند تغییر درeh ، ph، و غلظت یون نیترات در سوسپانسیون هایی با phهای اولیه 2، 4، و 6 و غلظت های 0، 50، و 150 میلی گرم در لیتر نیترات بررسی گردید. علاوه بر این، کاربرد مجدد نانو ذرات بازیابی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط آزمایش شده، تقریبا 100% نیترات به وسیله نانو ذرات آهن احیا می شود. بررسی کینتیک تغییرات ph نشان داد که واکنش نانو ذرات آهن با آب و یا محلول نیترات موجب افزایش سریع ph اولیه محلول می شود، سپس با گذشت زمان، ph محلول کاهش می یابد و در نهایت به مقدار ثابتی می رسد. در مقابل، بررسی کینتیکی مقدار eh نشان داد که در آغاز احیای نیترات توسط نانو ذرات آهن به دلیل اکسید شدن آهن صفر ظرفیتی، eh سوسپانسیون شدیدا کاهش می یابد. سپس، سرعت تغییرات eh کاهش می یابد و پس از آن شروع به افزایش می کند. در نهایت میزان eh محلول به مقدار ثابتی می رسد. داده های آزمایشی نشان داد که نانو ذرات آهن، علاوه بر احیای نیترات آب را نیز بشدت احیا می کنند. برآورد میزان ظرفیت نانو ذرات آهن برای احیای نیترات در دو سطح غلظتی 50 و 100 میلی گرم در لیتر نیترات نشان داد که تقریبا 57/0 میلی مول نیترات به ازای یک میلی مول آهن احیا می شود. داده های حاصل از احیای مجدد نانو ذرات اکسید شده و کاربرد مجدد آن ها نشان داد که نانو ذرات بازیابی شده به خوبی نانو ذرات اولیه توانایی احیای نیترات را دارند. اگر چه انحلال نانو ذرات و هماوری آنها ممکن است ظرفیت احیا کنندگی آنها را کمی کاهش دهد. کلمات کلیدی: نانو ذرات آهن، نیترات، آلاینده، آب زیرزمینی، احیاء، ph، eh

گیاهان بور (b) مورد نیاز برای رشد خود را از محلول خاک تامین می کنند. غلظت بور در فاز محلول خاک به وسیله واکنش های جذب سطحی و رهاسازی روی کلوئیدهای آلی و معدنی خاک کنترل می شود. از این رو، این واکنش ها از دیدگاه کشاورزی و زیست محیطی اهمیت بسیار زیادی دارند. کانی های رس آلومینوسیلیکاته، گروه مهمی از ذرات کلوئیدی خاک های مناطق خشک و نیمه-خشک را تشکیل می دهند. از این رو در این پژوهش، رفتار جذب سطحی بور روی کانی کائولینایت، به عنوان نماینده ای از کانی های رس آلومینوسیلیکاته، تابعی از غلظت تعادلی، ph، غلظت کائولینایت، و قدرت یونی مورد بررسی قرار گرفت. همدماهای جذب سطحی بور روی کائولینایت تابعی از غلظت تعادلی در دو ph 5 و 8 نشان داد که در محدوده ی غلظت تعادلی 0 تا 15 میلی گرم در لیتر جذب سطحی بور با افزایش غلظت آن افزایش می یابد و ماکزیمم آن در ph 8 به تقریبا 2/0 میلی گرم بر گرم کائولینایت می رسد. همدماهای جذب سطحی بور همچنین نشان داد که جذب-سطحی بور با افزایش ph تا ph حدود 9 افزایش می یابد و در این ph به حداکثر مقدار می رسد. سپس با افزایش مجدد ph مقدار آن تدریجا کاهش می یابد. همچنین داده های آزمایشی نشان داد که در غلظت ثابت بور با افزایش غلظت کائولینایت از میزان جذب سطحی بور کاسته می شود. علاوه بر این، بررسی مقدار جذب سطحی بور در قدرت های یونی مختلف نشان داد که با افزایش قدرت-یونی از 01/0 به 1/0 و 5/0 از مقدار جذب سطحی بور کاسته می شود. رابطه منفی قدرت یونی با جذب سطحی بور احتمالا به دلیل اثر قدرت یونی بر رفتار باری کائولینایت و بر توزیع گونه های بور در فاز محلول و نیز اثر رقابتی آنیون بورات با آنیون نیترات است. مقایسه ایزوترم های جذب سطحی بور روی کائولینایت با جذب سطحی آن در خاک و روی اکسید آهن، کلسایت، و هیومیک اسید نشان داد که ph ماکزیمم جذب سطحی بور روی آنها تقریبا مشابه است، اما میزان جذب سطحی بر واحد وزن آنها بسیار متفاوت (اکسید آهن > هیومیک اسید > کائولینایت > خاک > کلسایت) است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که کانیهای رس آلومینوسیلیکاته نقش مهمی در جذب سطحی بور در خاک های مناطق خشک و نیمه خشک ایفا می کنند.

افزایش فعالیت¬های کشاورزی و صنعتی موجب آلودگی آب¬های سطحی و زیرزمینی به آلاینده¬هایی از قبیل نیترات، فلزات سنگین و انواع ترکیبات آلی شده است. حضور این آلاینده¬ها در آب آشامیدنی خطری بالقوه برای سلامتی انسان است. لذا ابداع و توسعه تکنیک¬های حذف و یا کاهش غلظت آلاینده¬ها نظیر استفاده از نانو ذرات آهن برای حذف نیترات ضروری است. تعیین مکانیسم حذف نیترات بوسیله نانو ذرات آهن می¬تواند نقش مهمی در افزایش کارایی این روش و توسعه روش¬های جدید در زمینه حذف نیترات داشته باشد. بر این اساس، در این تحقیق، اثر محصولات اکسایشی آهن صفر بر احیا نیترات، مقدار آمونیوم تولید شده و همچنین مقدار آمونیوم جذب سطحی¬شده روی لایه هیدروکسید سطحی نانو ذرات آهن مورد مطالعه گرفت. بدین منظور، نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی به روش شیمیایی ساخته و روی شن تثبیت شد. مقدار حذف نیترات بوسیله نانوذرات آهن تثبیت شده بر شن تابعی از غلظت اولیه نیترات (150-0 میلی¬گرم بر لیتر) اندازه¬گیری شد. به منظور تعیین اثر محصولات اکسایشی نانوذرات آهن صفر (آهن فرو آزاد شده) بر احیا نیترات، از غلظت¬های مختلف دی ¬اکسید منگنز (12، 75/0 و 36/0 گرم بر لیتر) استفاده شد. همچنین مقدار جذب سطحی آمونیوم، به عنوان یکی از محصولات نهایی تولید شده در واکنش حذف نیترات، روی کانی هیدروکسید آهن مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در واکنش احیا نیترات با نانو ذرات آهن تثبیت شده، در حدود 30 درصد از نیترات اولیه به آمونیوم تبدیل میگردید. سهم آهن فرو آزاد شده از سطح آهن صفر در احیا نیترات حداکثر 10 درصد می باشد. حذف آهن فرو از محیط واکنش موجب کاهش درصد آمونیوم تولید شده می گردد. نتایج همچنین نشان داد که با حذف آهن فرو از محیط واکنش ph نهایی محلول¬ها افزایش می یابد. اندازه گیری مقدار آمونیوم جذب سطحی شده روی هیدروکسید آهن (گئوتایت)، به عنوان نماینده هیدروکسیدهای سطحی نانو ذرات آهن، نشان داد که کمتر از یک درصد کل آمونیوم تولید شده جذب سطحی می گردد. نتایج به طور کلی نشان داد که نیترات به طور مستقیم توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی احیا می¬گردد. آهن فرو تولید شده در واکنش نقش مهی در بافرکردن سیستم و تولید آمونیوم ایفا می¬کند. در واکنش احیا نیترات توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی تثبیت شده روی شن، در حدود 30 درصد نیترات اولیه به آمونیوم و در حدود 70 درصد آن به گاز نیتروژن تبدیل می¬شود.

ارزیابی پالایش گیاهی خاک های آلوده به کادمیم با استفاده از کشت مخلوط در حضور کی لیت های طبیعی و مصنوعی چکیده آلودگی زیست بوم به وسیل? فلزات سنگین چالشی جهانی است که بر اثر برخی فعالیت های نادرست انسانی به وجود آمده است. در میان فلزات سنگین آلوده کنند? خاک، کادمیم از اهمیتی ویژه برخوردار است. زیرا به آسانی بوسیله ریش? گیاه جذب و سمیّت آن می تواند تا 20 برابر بیشتر از دیگر فلزات سنگین باشد. هر چند روش های مختلفی برای آلودگی زدایی خاک های آلوده به فلزات سنگین پیشنهاد شده، لیکن روش پالایش گیاهی روشی کارآ، ارزان و منطبق با اصول حفاظت از زیست بوم است. کاربرد عوامل کمپلکس کننده با فلزات سنگین به ویژه کادمیم، راه حلی مناسب برای افزایش حلالیت فلزات سنگین و در نتیجه افزایش کارایی گیاه پالایی است. حال آنکه عملکرد حاصل از کشت مخلوط، ممکن است بیشتر از سامان? تک کشتی باشد. پژوهش هایی که تا کنون در مورد پالایش گیاهی صورت گرفته عمدتاً مبتنی بر استفاده از یک گیاه مشخص برای گیاه پالایی بوده است. بدین منظور، اثر کاربرد دو نوع کی لیت طبیعی و مصنوعی بر افزایش حلالیت کادمیم در خاک و مقدار جذب آن توسط دو گیاه تربچه و شاهی به صورت کشت مخلوط، و انتقال آن از بخش ریشه به شاخساره مورد ارزیابی قرار گرفت. بنابراین آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های تصادفی با 25 تیمار و سه تکرار طراحی و اجرا شد. فاکتورهای آزمایشی شامل پنج سطح کادمیم (صفر، 3 ،10 ،25 و 50 میلی گرم در کیلوگرم خاک از منبع نیترات کادمیم)، دو نوع کی لیت edta و nta و غلظت کی لیت (صفر، 1 و 5/2 میلی مول در کیلوگرم خاک) بود. پس از کاشت دو گیاه، در طول دور? 75 روز? رشد، هم? مراحل داشت انجام پذیرفت. در انتهای دور? رشد و 10 روز پیش از برداشت گیاه، کی لیت ها به گلدان ها افزوده شدند. سپس گیاهان برداشت، شسته، آون خشک، آسیاب، هضم و عصاره گیری شدند. غلظت کادمیم عصاره گیری شده با روش dtpa و کلرید کلسیم 01/0 مولار با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد edta به گونه ای موثر باعث افزایش حلالیت کادمیم در خاک می شود، به طوری که در غلظت 5/2 میلی مولار آن، کادمیم قابل استخراج از خاک به روش dtpa، 14/6 برابر نسبت به شاهد افزایش می یابد. نشانه های سمیّت در غلظت 25 و 50 میلی گرم در کیلوگرم کادمیم و غلظت 5/2 میلی مولار کی لیت های edta و nta دیده شد. لیکن در غلظت های کمتر کادمیم و کی لیت در خاک، نشان? سمیّت کمتر دیده شد. کاربرد کی لیت edta موجب افزایش جذب کادمیم در دو گیاه تربچه و شاهی شد. با افزایش سطوح کی لیت، غلظت کادمیم نیز در شاخساره و ریشه افزایش یافت. بیشترین مقدار کادمیم در شاخسار? شاهی و تربچه به ترتیب 2121 و 7/3270 میلی گرم در کیلوگرم در غلظت 5/2 میلی مول بر کیلوگرم edta و سطح 50 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم خاک بدست آمد. همچنین بیشترین مقدار کادمیم در ریشه های شاهی و تربچه به ترتیب 1185 و 1239 میلی گرم در کیلوگرم در غلظت 5/2 میلی مول بر کیلوگرم edta و سطح 50 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم خاک بدست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که تربچه نسبت به شاهی توانایی بیشتری در جذب و انباشت کادمیم در اندامهای خود دارد. همچنین سامان? کشت مخلوط نسبت به سیستم تک کشتی کارایی بیشتری برای گیاه پالایی خاک های آلوده به کادمیم دارد. واژه های کلیدی: آلودگی خاک ؛ کادمیم؛ کشت مخلوط؛ گیاه پالایی

ورود آلاینده هایی مانند نیترات به اکوسیستم های آبی، در اثر فعالیت کشاورزی و صنعتی، منجر به خطرات زیست محیطی زیادی می شود. استفاده از نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی، یکی از روش های مناسب برای حذف نیترات (no3) می باشد. تجمع نانو ذرات در زمان ساخت منجر به کاهش راندمان شیمیایی و اقتصادی این روش می شود. یکی از راهکارهای مناسب برای جلوگیری از تجمع نانو ذرات استفاده از تثبیت کننده های طبیعی و یا مصنوعی است. بر این اساس، در این تحقیق کارایی نانو ذرات آهن تثبیت شده روی کیتوزان برای حذف نیترات مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی به روش کاهش شیمیایی ساخته و روی کیتوزان تثبیت شد. حذف نیترات بوسیله نانو ذرات تثبیت شده روی کیتوزان در دامنه وسیعی از غلظت اولیه نیترات (150-0 میلی گرم بر لیتر)، ph (2 تا 10) و قدرت یونی (1/0 تا 001/0 مولار پتاسیم کلرید) بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه نیترات و با افزایش ph اولیه، حذف نیترات به تدریج کاهش می یابد، اما با افزایش قدرت یونی حذف نیترات افزایش می یابد. حداکثر کارائی نانو ذرات تثبیت شده برای حذف نیترات در نسبت 10 به 1 نانو ذرات آهن به کیتوزان بدست آمد. مقایسه نانو ذرات تثبیت شده روی کیتوزان با نانو ذرات تثبیت شده روی شن برای حذف نیترات نشان داد که نانو ذرات تثبیت شده روی شن به طور نسبی در ph های اسیدی و نانو ذرات تثبیت شده روی کیتوزان به طور نسبی در ph های خنثی و قلیایی کارایی بالاتری دارند. همچنین واکنش نانو ذرات آهن تثبیت شده روی کیتوزان با نیترات نسبت به نانو ذرات تثبیت شده روی شن وابستگی کمتری به ph محیط نشان داد. لذا، بنظر می رسد نانو ذرات تثبیت شده روی کیتوزان برای حذف نیترات از منابع آب طبیعی و نانو ذرات تثبیت شده روی شن برای حذف نیترات از پساب های صنعتی اسیدی مناسب تر هستند.

چکیده ندارد.