تأثیر کربنات کلسیم بر نتایج سه روش اندازهگیری ظرفیت تبادل کاتیونی در خاکهای رسی

کربنات جزء اصلی خاک های نواحی خشک و نیمه خشک است. بخشهایی از آسیا از جمله ایران جزو مناطق خشک و نیمه خشک زمین می باشند، بنابراین خاک های کربنات دار به وفور در این مناطق وجود دارد. کربنات تاثیر زیادی بر خصوصیات زیست محیطی و رفتار مهندسی خاک از جمله نفوذپذیری، چسبندگی و حدود اتربرگ و همچنین بر مساحت سطح مخصوص، ph و به طور غیر آشکار بر ظرفیت تبادل کاتیونی خاک دارد. ظرفیت تبادل کاتیونی مهمترین خصیصه ی زیست محیطی خاک ها است که بر خصوصیاتی مانند تورم و چسبندگی در خاک ها تاثیرگذار است و همچنین می تواند به عنوان مشخصه ای قدرتمند برای شرح خصوصیات کانی های رسی استفاده شود بنابراین، با توجه به موارد بیان شده بررسی تاثیر کربنات بر ظرفیت تبادل کاتیونی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اما با توجه به اینکه بخش قابل توجهی از روش های رایج آزمایش های خاک در اروپا ارائه شده که خاک های آهکی در این منطقه به طور وسیع متداول نیست، از اینرو کاربرد این روش ها در خاک های آهکی اشکالاتی را به همراه داشته و تعیین ظرفیت تبادل کاتیونی نیز از این قاعده مستثنی نبوده است. روش های معمول اندازه گیری ظرفیت تبادل کاتیونی، مشکلاتی را در تعیین ظرفیت تبادل کاتیونی و کلسیم تبادلی در خاک-های آهکی دارند و با این حال که تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده است و روش های متعددی نیز ارائه شده، ولی هنوز تعیین دقیق ظرفیت تبادل کاتیونی و کاتیون تبادلی کلسیم در این خاک ها با مشکلاتی همراه است. بر همین اساس تحقیق حاضر، به مقایسه ی سه روش متداول و پرکاربرد تعیین ظرفیت تبادل کاتیونی در دو کانی مونت موریلونیت و کائولینیت به ترتیب به عنوان یکی از فعال ترین و کم اثرترین کانی های موجود در طبیعت با تغییرات درصد کربنات پرداخته است. روش های سدیم استات و agtu با توجه به نتایج مقایسه ی این روش ها با سایر روش ها در خاک های آهکی، ارائه شده در مقاله ها، انتخاب شده اند و روش باریم کلراید نیز به دلیل سادگی مراحل و قدرت بالای کاتیون باریم در جانشینی با سایر کاتیون ها در خاک انتخاب شده است. در چند سال اخیر ایده ی جدید و موفقی برای اصلاح چند روش، از جمله agtu برای اندازه گیری ظرفیت تبادلی کاتیونی و کاتیون تبادلی کلسیم در خاک های آهکی ارائه شده است، اما از این ایده برای اصلاح همه ی روش ها به دلیل رقابت تبادلی ایجاد شده در جذب، نمی توان استفاده کرد. با توجه به توانایی زیاد کاتیون باریم در جذب، در این پایان نامه تصمیم به اصلاح این روش با در نظر گرفتن ایده ی اصلاحی، گرفته شد و نتایج به دست آمده با سایر روش ها مقایسه شده است. همچنین با توجه به اهمیت وزن خاک و به عبارت دقیق تر، نسبت محلول به جامد در تعیین ظرفیت تبادل کاتیونی خاک ها در روش های مختلف، در این تحقیق تصمیم گرفته شد که به بررسی دقیق تر این متغیر بر تعیین ظرفیت تبادل کاتیونی خاک ها در روش های مورد بررسی پرداخته شود تا بهترین نسبت محلول به جامد برای هر کانی در هر روش تعیین شود. پس از انجام آزمایش ها، مقایسه ی مقادیر به دست آمده با توجه به پارامترها و معیارهای متفاوتی صورت گرفته است. این معیارها شامل مجموع کاتیون های تبادلی و شاخص های آماری نظیر انحراف معیار و ضریب تغییرات که نشان دهنده ی شدت پراکندگی داده ها است بوده است. همچنین از تغییرات مقدار ph نمونه ها در هر روش، به دلیل اینکه ph متغیر مفیدی در تعیین انتقال یون ها در خاک بوده و از عوامل تاثیرگذار بر ظرفیت تبادل کاتیونی می باشد، در تفسیر نتایج استفاده شده است. مقایسه ها نشان دادند که شیوه ی اصلاحی ارائه شده، به خوبی روش های باریم کلراید و agtu را اصلاح کرده است و همچنین مشخص شد که مقادیر cec به دست آمده از روش سدیم استات کمتر از دو روش اصلاح شده ی باریم کلراید و agtu که نتایج معقولانه و صحیحی را نتیجه می دهند، است. وزن بهینه ی خاک در دو روش باریم کلراید و agtu اصلاح شده برای کانی مونت موریلونیت g 3/0 و برای کانی کائولینیت g 5 به دست آمده است. در نهایت نیز، با مقایسه ی روش ها با یکدیگر مشخص شد که روش اصلاح شده ی باریم کلراید نسبت به سایر روش های مورد بررسی، نتایج معقولانه تری را نتیجه می دهد و همچنین روشی ساده تر بوده و خطای آن در مراحل آزمایش حداقل است. بنابراین، این روش می تواند با اطمینان برای تعیین ظرفیت تبادل کاتیونی خاک و میزان کاتیون تبادلی کلسیم در خاک های آهکی به کار برده شود