مدل سازی پالایش سبز خاک های آلوده با دو آلاینده نیکل و کادمیم

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.