آترازین در زمره پرمصرف ترین علف کش هاست و مقدار مصرف آن در دنیا بین 70000 تا 90000 تن در سال تخمین زده شده است. این علف کش در بسیاری از کشورها جزو علف کش های رایج آلوده کننده آب های زیرزمینی محسوب می شود. سرنوشت آترازین در خاک به بر هم کنش های آن با اجزای خاک بستگی دارد. مدل های انتقال این علف کش در خاک مستلزم آگاهی از ضرایب توزیع معادلات همدمای جذب و واجذب است که عمدتاَ از مطالعات پیمانه ای به دست می آیند. به منظور اندازه گیری غلظت آترازین روش های متعددی ارایه شده است ولی به علت مسائلی از جمله گران بودن و در دسترس نبودن دستگاه های مربوطه، اندازه گیری این علف کش با روش های ساده و با حساسیت قابل قبول از جمله روش اسپکتروفتومتری مورد توجه است. در این تحقیق از روش اسپکتروفتومتری برای اندازه گیری آترازین در خاک استفاده گردید. ابتدا 28 نمونه خاک از استان های گیلان، مازندران، آذربایجان شرقی و آذربایجان غربی جمع آوری گردید سپس همدمای جذب آترازین در این خاک ها در دامنه mgkg-1 50 - 5 مطالعه شد. نتایج نشان داد که بین ضریب توزیع همدمای خطی جذب آترازین (kd) و phخاک ها همبستگی منفی معنی داری وجود دارد. با صرف نظر از خاک های با کربن آلی کم و زیاد همبستگی مثبت معنی دار بین kd و درصد کربن آلی خاک ها مشاهده شد. همچنین در خاک های با درصد رس بالا بین kd و درصد رس خاک ها همبستگی مثبت معنی دار بدست آمد. با افزایش cce از تمایل به جذب آترازین توسط خاک ها به طور معنی داری کاسته شد. در مدل رگرسیون چند متغیره kd با phخاک ها رابطه منفی و با درصد کربن آلی و درصد شن خاک ها رابطه مثبت داشت. همدمای واجذب آترازین در 6 نمونه خاک انجام پذیرفت و نتایج نشان داد که بین همدمای جذب و واجذب آترازین هیسترسیس وجود دارد.

استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی کشاورزی به منظور افزایش تولید محصولات کشاورزی باعث هدر رفتن این مواد، افزایش هزینه و نیز آلودگی محیط زیست می شود. بنابراین با در نظر گرفتن این مشکلات، تلاش برای یافتن فرمولاسیونهای کود و آفت کشهای سازگار با محیط زیست با انتخابگری و تاثیرپذیری بیشتر باعث ورود فناوری نانو به کشاورزی با معرفی فرمولاسیونهای رهایش کنترل شده در کشاورزی شد. در این راستا در طرح پژوهشی حاضر، ابتدا فرمولاسیونهای رهایش آهسته کود با تهیه نانوکامپوزیت های هیدروژلی با بکارگیری پلیمرهای زیست تخریب پذیر، نانوذرات خاک رس مونت موریلونیت و زئولیت کلینوپتیلولیت تهیه شد. شناسایی و بررسیهای خصوصیات ساختاری و مورفولوژی فرمولاسیونهای نانوکامپوزیت هیدروژل با استفاده از روشهای ft-ir، xrd و sem انجام گرفت. به عنوان یکی از مشخصات بارز هیدروژلها در کشاورزی به منظور جذب و نگهداری آب، بررسیهای تورم پذیری فرمولاسیونهای تهیه شده نیز انجام گرفت. بررسیها نشان داد که تورم پذیری وابسته به مقدار ماده شبکه ای کننده و مقدار نانوذرات مورد استفاده، همچنین ph محیط و نمکهای مختلف موجود در محیط است. مطالعات سی نتیکی تورم پذیری، سرعت جذب آب و مکانیسم جذب آب نیز انجام گرفت. بررسی رفتار نگهداری آب توسط خاک و نسبت بیشینه نگهداری آب توسط خاک در حضور فرمولاسیونهای نانوکامپوزیت هیدروژل نشان داد که فرمولاسیون تهیه شده می تواند مانند یک مخزن نگهداری آب عمل کرده و رطوبت و مواد مغذی مورد نیاز گیاه را تامین کند و بازده استفاده از آب و کود را به صورت همزمان افزایش دهد. بررسی رهایش کود از فرمولاسیونهای نانوکامپوزیت هیدروژل به داخل آب و خاک انجام گرفت. نتایج نشان داد که فرمولاسیونهای تهیه شده با استاندارد کمیته نرمالیزاسیون اروپا در مورد کودهای رهایش آهسته مطابقت داشته و می توانند به عنوان یک فرمولاسیون رهایش آهسته کود مورد استفاده قرار گیرند. داده های سی نتیکی رهایش کود از داخل فرمولاسیونهای تهیه شده به داخل آب و خاک با استفاده از مدلهای ریاضی مختلف higuchi، korsmeyer-peppas، درجه صفر و درجه اول آنالیز شدند. به عنوان یکی دیگر از اهداف کار پژوهشی حاضر فرمولاسیونهای رهایش آهسته آفت کش تهیه شده و مورد بررسی قرار گرفتند. بدین منظور فرمولاسیونهای پلی وینیل الکل/آلژینات-مونت موریلونیت برای رهایش کنترل شده آفت کش طبیعی نیم آزال به صورت دانه های کپسول پلیمری با استفاده از گلوتارآلدهید به عنوان شبکه ای کننده تهیه شدند. مطالعات شناسایی و بررسیهای خصوصیات ساختاری، مورفولوژی و تورم پذیری فرمولاسیونهای تهیه شده نیز انجام گرفت. در نهایت بررسی رهایش نیم آزال از دانه های کپسول پلیمری نشان داد که افزودن مونت موریلونیت به فرمولاسیونها باعث کاهش قابل توجه مقدار رهایش نیم آزال می شود. در قسمت دیگر از این کار، اقدام به تهیه یک فرمولاسیون رهایش کنترل شده برای علف کش پاراکوات با استفاده از خاک رس مونت موریلونیت و زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت گردید. سپس برای آهسته نمودن بیشتر رهایش پاراکوات، نانوکامپوزیت پاراکوات/کلی با پلیمر آلژینات (alg)کپسوله شد. تحت آزمایشات رهایش آفت کش، اثر نوع خاک مونت موریلونیت و کلینوپتیلولیت و همچنین اثر کپسوله نمودن نانوکامپوزیت پاراکوات/کلی در داخل آلژینات بر روی سرعت رهایش ارزیابی شد. مقایسه رهایش تجمعی پاراکوات از فرمولاسیونهای دارای مونت موریلونیت با فرمولاسیونهای دارای کلینوپتیلولیت نشان داد که در مورد فرمولاسیون دارای مونت موریلونیت مقدار پاراکوات رهایش یافته در آب کمتر می باشد. همچنین نتایج نشان داد که در مورد فرمولاسیونهای کپسوله شده در آلژینات، سرعت رهایش کندتر می باشد. داده های سی نتیکی رهایش پاراکوات به داخل آب از فرمولاسیونهای تهیه شده با استفاده از مدلهای ریاضی نیزآنالیز شدند. در بخش پایانی اقدام به تهیه یک فرمولاسیون نانو کپسول کیتوزان و کیتوزان/آلژینات برای رهایش کنترل شده پاراکوات گردید. اثر نوع پلیمر درکپسول تهیه شده و اثر افزودن مونت موریلونیت بر روی سرعت رهایش پاراکوات ارزیابی گردید. در فرمولاسیون کپسولهای کیتوزان رهایش نسبتا سریع در ساعتهای اول اتفاق افتاد. در مورد کپسولهای آلژینات/کیتوزان رهایش پاراکوات نسبت به کپسولهای کیتوزان به دلیل کراسلینک شدن یونی پلیمر آنیونی آلژینات و پلیمر کاتیونی کیتوزان و تشکیل نانوذرات کندتر بود. نتایج بدست آمده برای رهایش پاراکوات از فرمولاسیون آلژینات/کیتوزان-مونت موریلونیت حاکی از این بود که به دلیل بین لایه ای شدن مولکولهای آفت کش پاراکوات در لایه های سیلیکاتی مونت موریلونیت رهایش پاراکوات کندتر اتفاق افتاده است. در انتها مدل های سینتیکی برای بیان مکانیسم رهایش پاراکوات بکار گرفته شد.

شستشوی خاک با عوامل متحرک کننده یکی از تکنیک های درجا برای آلودگی زدایی خاک است که در آزمایشگاه به دو صورت پیمانه ای و ستونی قابل اجرا می باشد. اجرای این تکنیک در خاک های آلوده طبیعی، خطرات زیست محیطی عدیده ای به دنبال خواهد داشت. لذا، مطالعه عوامل موثر بر حذف فلزات سنگین از شکل های مختلف حائز اهمیت است. تحقیق حاضر در سه خاک آلوده اطراف کارخانه سرب و روی زنجان و نیز در همین خاک ها بعد از استخراج ستونی پیوسته و پالسی (حیدری، 1389) و پیمانه ای با 1/0 مول edta و اسید سیتریک به ازای یک کیلو گرم خاک انجام شد. بدین منظور اثر محلول زمینه نیترات کلسیم و ph در استخراج پیمانه ای و اثر ph بر استخراج ستونی پالسی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور نیترات کلسیم و افزایش ph به ترتیب سبب افزایش و کاهش استخراج پیمانه ای سرب توسط edta شد. تأثیر منفی افزایش ph برای استخراج سرب در استخراج ستونی پالسی با edta و اسید سیتریک نیز ملاحظه گردید. روش ستونی پیوسته در مقایسه با روش پیمانه ای به نفع استخراج روی بوده و تأثیری بر استخراج سرب نداشت. در مورد کادمیم نتایج متفاوت بود. روش ستونی پالسی در مقایسه با روش پیمانه ای به نفع استخراج روی و سرب بوده و تأثیر چندانی بر استخراج کادمیم نداشت. بعلاوه، نتایج، افزایش ph ستون های خاک شستشو شده با edta و اسید سیتریک را از سطح به عمق نشان داد. همچنین در این تحقیق شکل های شیمیایی فلزات روی، سرب و کادمیم در سه خاک آلوده، به دو روش اسپوزیتو و همکاران و تسیر و همکاران تغییر یافته قبل و بعد از شستشو با edta و اسید سیتریک (روش های پیمانه ای، پیوسته و پالسی) تعیین شد. نتایج کارایی بالای آکوا رجیا را برای استخراج روی و سرب و کارایی بالای اسید نیتریک داغ را برای استخراج کادمیم نشان داد. روش اسپوزیتو و همکاران در هر سه خاک و برای هر سه فلز شکل های کربناتی و باقی مانده را به عنوان شکل غالب معرفی کرد. به همین ترتیب بعد از شستشو همین شکل ها و به ویژه شکل کربناتی عمده حذف را از خود نشان دادند. در روش پیمانه ای بر خلاف روش ستونی، شکل آلی فلز روی به دلیل ابقای کمپلکس edta با این فلز غالب بود. همچنین با کاهش مقدار کل فلزات سنگین خاک، سهم شکل باقی مانده از حذف افزایش نشان داد. در روش ستونی پالسی، برخلاف روش ستونی پیوسته، در مورد هر دو استخراج کننده (edta و اسید سیتریک) شکل باقی مانده فلزات روی و سرب فلزات بعد از شستشو افزایش یافت. در اغلب موارد بعد از شستشو شکل تبادلی فلزات با توالی pb>cd>zn افزایش یافت. مجموع شکل های شیمیایی فلزات سنگین به روش اسپوزیتو و همکاران بیشتر از روش تسیر و همکاران تغییر یافته به دست آمد. در روش اسپوزیتو و همکاران مجموع شکل های روی و کادمیم بیشتر و مجموع شکل های شیمیایی سرب کمتر از روش تسیر و همکاران تغییر یافته اندازه گیری گردید. با این حال، روش اسپوزیتو و همکاران در مقایسه با روش تسیر و همکاران تغییر یافته کارایی بسیار کمی را برای استخراج شکل تبادلی کادمیم از خود نشان داد. برخلاف روش اسپوزیتو و همکاران که در آن حذف سرب توسط edta عمدتاً از شکل کربناتی صورت گرفت، در روش تسیر و همکاران تغییر یافته این حذف عمدتاً از شکل اکسیدی بود. همچنین بر خلاف روش اسپوزیتو و همکاران که در آن افزایش شکل تبادلی مشاهده شد، در روش تسیر و همکاران تغییر یافته کاهش شدید این شکل ملاحظه گردید. بیشترین درصد حذف روی و سرب بر مبنای مجموع شکل های شیمیایی در استخراج ستونی پیوسته با edta به روش اسپوزیتو و همکاران به دست آمد. همچنین، بیشترین درصد حذف کادمیم در استخراج پیمانه ای با edta بدون تنظیم ph به روش تسیر و همکاران تغییر یافته مشاهده شد. فاکتور تحرک روی بعد از استخراج پیمانه ای با edta به شدت کاهش و برای سرب بعد از استخراج پیمانه ای یا ستونی با هر دو استخراج کننده edta و اسید سیتریک اغلب به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافت. فاکتور تحرک کادمیم نیز بعد از استخراج اغلب تغییر چندانی نکرد.

آهن یکی از مهم¬ترین عناصر کم مصرف برای تمام گیاهان است که قابلیت دسترسی آن در خاک-های آهکی کم می¬باشد. شناخت شکل¬های مختلف آهن در خاک و تعیین مقدار هر کدام از آن¬ها، اطلاعات مفیدی برای ارزیابی وضعیت آهن و نیز حاصلخیزی و شیمی خاک در اختیار می¬گذارد. به منظور کسب چنین اطلاعاتی، مقدار و توزیع آهن در شکل¬های مختلف در 21 نمونه مرکب خاک استان آذربایجان شرقی به روش عصاره¬گیری دنباله¬ای تغییر یافته سینگ و همکاران (1988) تعیین و رابطه این شکل¬ها با یکدیگر و با ویژگی¬های خاک و صفات رشد گیاه ذرت مطالعه گردید. دامنه تغییرات آهن معادل کل به روش اسپوزیتو (1982) بین 50/84 - 15/25 گرم بر کیلوگرم خاک با میانگین 29/84¬گرم بر کیلوگرم و به روش aqua-regia (2001) بین 47/75 - 19/54 گرم بر کیلوگرم با میانگین 38/30 گرم بر کیلوگرم خاک متغیر بود. غلظت شکل¬های مختلف آهن به ترتیب : آهن باقی¬مانده (fe-res) > آهن پیوسته به اکسیدهای آهن بلوری (fe-cfeox) > آهن پیوسته به اکسیدهای آهن بی شکل (fe-afeox) > آهن پیوسته به اکسیدهای منگنز(fe-mnox) > آهن پیوسته به مواد آلی (fe-om) > آهن تبادلی (fe-ex) ≤ آهن کربناتی (fe-car) بود. آهن قابل جذب خاک به روش dtpa با ph، درصد کربن آلی، درصد رس و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک رابطه مثبت و معنی¬داری داشت. ph خاک با آهن پیوسته به اکسیدهای آهن بلوری، کربنات کلسیم معادل فعال با آهن پیوسته به اکسیدهای منگنز و ظرفیت تبادل کاتیونی با آهن تبادلی، آهن باقی¬مانده و آهن کل همبستگی¬های معنی¬داری داشتند. درصد رس با آهن تبادلی، آهن پیوسته به اکسیدهای منگنز، آهن باقی¬مانده و آهن کل، درصد سیلت با آهن پیوسته به مواد آلی و آهن پیوسته به اکسیدهای منگنز همبستگی¬های معنی¬داری داشتند. از میان شکل¬های آهن fe-ex، fe-cfeox و fe-res رابطه مثبت معنی¬داری با آهن قابل جذب داشتند که در بین آن¬ها fe-cfeox بالاترین ضریب همبستگی ( **0/796=r) را داشت. در این تحقیق بین شکل¬های مختلف آهن همبستگی¬های معنی¬داری بدست آمد که احتمالاً بیانگر یک رابطه پویا بین آن¬ها می¬باشد. شکل¬های fe-ex، fe-om، fe-cfeox، fe-afeox، fe-res و آهن قابل جذب رابطه معنی¬داری با ماده خشک بخش هوایی و ریشه، آهن فعال، شاخص کلروفیل¬ و جذب آهن بخش هوایی ذرت داشتند. مطالعات آماری نشان داد که شکل تبادلی آهن، پیوسته به اکسیدهای آهن بی¬شکل و آهن باقی¬مانده رابطه قوی و معنی¬داری با تمام پارامترهای رشد بخش هوایی گیاه ذرت (ماده خشک، غلظت آهن فعال و جذب آهن در بخش هوایی و ریشه) داشتند و در تمام معادلات رگرسیونی وارد شدندکه این امر نشان می¬دهد احتمالاً این شکل¬ها منبع آهن قابل جذب گیاه ذرت در خاک¬های مورد مطالعه در شرایط این آزمایش گلخانه¬ای بودند.