ررسی کیفیت ترکیب آلی بیولو‍ژیک شهری (لجن فاضلاب) و اثرات آن بر خاک و گیاه

برای بهره برداری بهینه از منابع آب و خاک و جلوگیری از مخاطرات محیطی، توجه به اصول کشاورزی پایدار از ضروریات است. یکی از موارد مهم در این زمینه ورود نهاده های سالم، سازگار و به اندازه نیاز گیاه به عرصه کشاورزی است. از جمله نهاده ها می توان به پسماند جامد فاضلاب حاصل از فعالیتهای شهری اشاره کرد. استفاده از این پسماندها به عنوان کود در مناطق خشک و نیمه خشک که خاکها از نظر مواد آلی فقیرند از جهت بهسازی خصوصیات فیزیکی و کمک به حاصلخیزی خاک به ویژه از نظر ازت و فسفر کافی برای رشد گیاه اهمیت یافته اما در کنار این مزیتهای مثبت، وجود ترکیبات سمی و خطر ورود آنها به منابع خاک و آب و در نهایت زنجیره غذایی از موارد منفی است. بنابراین بررسی و تحقیق کافی جهت اطلاع از وضعیت این پسماندها و اثرات آنها بر خاک و گیاه در عرصه کشاورزی هر کشور، لازم و ضروری است. هدف از انجام این پژوهش بررسی کیفیت لجن مورد استفاده در اراضی کشاورزی و مقایسه آن با حدود استاندارد و بررسی اثرات کوتاه مدت و درازمدت استفاده از آن در عرصه کشاورزی است. جهت دست یابی به اهداف تحقیق سه پروژه به شرح زیر تعریف و اجرا گردید الف) بررسی کیفیت لجن فاضلاب شهری مورد استفاده در اراضی کشاورزی: جهت بررسی کیفیت لجن فاضلاب از دو تصفیه خانه مهم استان شامل تصفیه خانه های فاضلاب شمال اصفهان و شاهین شهر به صورت فصلی و در طول یک سال و با 3 تکرار نمونه گیری شد و نمونه ها پس از هوا خشک شدن در دمای اتاق پودر شده و نسبت به اندازه گیری پارامترهای لازم اقدام شد. ب) بررسی اثرات حاصله از کاربرد لجن فاضلاب شهری بر خاک و گیاه (بررسی گلخانه ای)(اثر کوتاه مدت): در این تحقیق به منظور تعیین پتانسیل کاربرد لجن برای محصولات گلخانه ای، آزمایشی گلخانه ای بر پایه طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار طی یک سال انجام گرفت. تیمارهای مختلف لجن بر خاک گلدان ها اعمال و گیاهان اسفناج، ذرت و گندم در آنها کشت گردید. زمان نمونه برداری از خاک قبل از کشت(3 تکرار) و موقع برداشت محصول در هر گلدان و زمان نمونه برداری گیاه هنگام برداشت گیاه و از اندام های مختلف بود. ج) بررسی اثرات مقایسه ای حاصله از کاربرد لجن فاضلاب شهری در اراضی تحت کاربرد لجن و اراضی شاهد)(اثر دراز مدت): جهت بررسی اثرات لجن بر خاک و گیاه، تعداد 4 منطقه از دشت برخوار و اراضی مجاور تصفیه خانه های شمال اصفهان و شاهین شهر انتخاب شده که در هر منطقه 2 مزرعه که از جهت مدیریت زراعی، محصول گندم و خاک شبیه بوده اما از نظر استفاده یا عدم استفاده از لجن فاضلاب متفاوت بودند برگزیده شدند. نمونه گیری خاک و گیاه گندم از هر مزرعه در سه تکرار و از اندام های ریشه، ساقه و دانه صورت گرفت و اندازه گیری پارامترهای لازم در نمونه های خاک ph، هدایت الکتریکی، بافت خاک، درصد کلسیم، کربن کل، درصد مواد آلی، ازت کل، ازت آمونیمی، ازت نیتراتی، فسفر کل، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، سدیم و غلظت عناصر سنگین مختلف و در گیاه نیتروژن، فسفر، پتاسیم و کلسیم و غلظت عناصر سنگین مختلف انجام گردید. نتایج حاصله تجزیه و تحلیل آماری شده و با حدود مجاز استاندارد epa 503 و سایر استانداردها مقایسه شده و برای ارائه داده ها از قابلیت نرم افزارهای مختلف استفاده و بهره برداری شد. نتایج نشان داد در بررسی ترکیب لجن فاضلاب تصفیه خانه های فاضلاب شمال اصفهان و شاهین شهر مقادیر ph، درصد جامدات کل، مواد آلی، رطوبت، نیتروژن، فسفر، کلسیم و منیزیم نمونه های لجن در دامنه مقادیر معمول قرار داشته و بنابراین کاربرد لجن از این نظر برای مصارف مختلف از جمله مصرف به عنوان کود در کشاورزی محدودیتی نداشت. در مقایسه لجن های مورد بررسی، لجن تصفیه خانه فاضلاب شاهین شهر دارای میزان ازت، فسفر، پتاسیم بیشتر و کلسیم و منیزیم کمتر نسبت به لجن تصفیه خانه فاضلاب شمال اصفهان بود. در تر کیب لجن های مورد بررسی، درصد کربن بین 6/26- 2/13 و نسبت کربن به ازت بین 70/8 تا 45/9 درصد بود که نسبت به مقادیر معمول کمی پایین¬تر بود. ازت آلی با کسر ازت معدنی (ازت نیتراتی + ازت آمونیمی) از ازت کل بدست آمد. این نوع ازت در لجن درصد بالایی از ازت کل (حدود 77 تا 78 درصد) را به خود اختصاص داد. مقادیر ازت نیتراتی و ازت آمونیمی در هر دو نوع لجن در دامنه مقادیر معمول قرار داشت و مقدار ازت آمونیمی لجن حدود 5 تا 25 برابر ازت نیتراتی بود. هدایت الکتریکی لجن در تصفیه خانه های فاضلاب مورد برسی دامنه 8/8 – 6/4 دسی زیمنس بر متر را دارا بود که این مقدار بیانگر توانایی ترکیب لجن در افزایش شوری خاک است. در مجموع ارزش کودی لجن های مورد بررسی نسبتا بالا بوده و حاوی مقادیر قابل توجهی مواد مغذی ضروری برای رشد گیاه می باشد. بنابراین کاربرد آنها در کشاورزی به عنوان کود از این نظر بدون در نظرگرفتن سایر پارامترهای مورد بررسی بلامانع و مفید بوده و سبب حاصل¬خیزی خاک می¬شود. نتایج سالانه تجزیه لجن ها نشان داد که آنها از نظر بار میکروبی در هیچ یک از کلاس های a یا b قرار نگرفته و از نظر میکروبی استفاده از لجن هر دو تصفیه خانه در اراضی کشاورزی محدودیت دارد. در لجن تصفیه خانه ها مقایسه غلظت میانگین داده ها با حد مجاز epa نشان داد کلیه عناصر سنگین مورد بررسی در لجن به استثنای آرسنیک دارای غلظت زیر حد مجاز هستند و محدودیتی ندارند. در بررسی کوتاه مدت اثرات لجن بر خاک و گیاه(بررسی گلخانه ای) با کاربرد سطوح مختلف تیمار های لجن بر خاک گلدان ها با کشت های مختلف مشخص گردید: لجن فاضلاب سبب افزایش میزان شوری و فسفر خاک و کاهش میزان پتاسیم و ph خاک شده است. همچنین افزایش غلظت قابل جذب و کل عناصر سنگین سرب، نیکل، مس، روی، آهن، منگنز، کبالت و کروم در خاک گلدان ها با افزایش سطوح لجن مشاهده گردید. در مقایسه غلظت عناصر سنگین در خاک گلدان های تحت کشت گندم ، ذرت و اسفناج با حدود معمول و بحرانی، غلظت عناصر سنگین نیکل، کروم، کبالت در حد معمول، مس، منگنز و آرسنیک فراتر از حد معمول و روی و کادمیم در دامنه غلظت بحرانی قرار داشت. مقایسه غلظت عناصر سنگین در گیاه نیز با حدود مجاز نشان داد: در اندام هوایی گیاهان گندم ، ذرت و اسفناج غلظت عناصر سنگین مس و کادمیم در حد معمول و غلظت عناصر روی، منگنز، کروم و آرسنیک فراتر از حد معمول بود. گیاه گندم بالاترین ضریب انتقال را برای عنصر کروم و گیاه ذرت بالاترین ضریب انتقال را برای عنصر روی نشان داد. همچنین گیاه گندم برای عناصر مس، روی و کروم و اسفناج برای عناصر منگنز، آهن و کادمیم بالاترین ضریب جذب را در بین گیاهان مورد بررسی داشتند. در بررسی درازمدت اثرات لجن بر خاک و گیاه(بررسی در اراضی کشاورزی زارعین) مشخص گردید مقادیر درصد کربن و درصد ازت و مقادیر سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم در تیمار با لجن بسیار بالاتر بود که بیانگر تاثیر استفاده از لجن در افزایش مقادیر آن ها در خاک دارد. همچنین لجن فاضلاب در افزایش غلظت قابل جذب عناصر روی، مس، نیکل و آهن و غلظت کل عناصر سنگین کادمیم، آهن، کبالت، کروم و روی در اراضی نقش داشته است. در بررسی میانگین غلظت عناصر سنگین در گیاه گندم در اراضی با لجن نسبت به اراضی بدون لجن نیز مشخص گردید غلظت عناصر سنگین در گندم در اراضی با لجن نسبت به اراضی بدون لجن دارای اختلاف معنی دار نبود اما در بیشتر موارد غلظت عناصر سنگین در گیاه گندم در اراضی با لجن بالاتر بوده است. در مجموع در بررسی غلظت عناصر سنگین در گیاهان مورد بررسی با حدود مجاز مشخص گردید غلظت عناصر کبالت و کادمیم در گیاهان مورد بررسی هم در تیمار لجن و هم در تیمار بدون لجن و عنصر سرب فقط در گیاهان تحت تیمار لجن از حدود مجاز فراتر بوده اند. بنابراین می توان گفت تنها عنصر سرب در گیاهان مورد بررسی، حاصل اثر استفاده از لجن فاضلاب بوده است.