بررسی کارآمدی نانو آهن صفرظرفیتی در اصلاح خاک های آلوده به سرب و کادمیوم

آلودگی خاک ها با فلزات سنگین یکی از مشکلات زیست محیطی عمده در جوامع بشری است. در این راستا استفاده از نانو ذرات آهن صفرظرفیتی به عنوان اصلاح کننده آلودگی های محیط زیست مورد توجه محققین می باشد. بدین منظور سنتز و تعیین مشخصات نانو آهن صفرظرفیتی پایدار شده با اسیدآسکوربیک (aas – zvin) در شرایط هوازی و ارزیابی توانایی آن، بر کاهش سرب و کادمیوم از محلول های آبی، محلول آب و خاک با نسبت 10به 1، قابلیت جذب عناصر در خاک غیر اشباع و توزیع شکل های شیمیایی عناصر در سه خاک شنی، اسیدی و آهکی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش آب با استفاده از طرح مرکب مرکزی با چهار فاکتور شامل غلظت aas – zvin (5/0، 1 و 2 گرم بر لیتر)، غلظت اولیه سرب و کادمیوم (5، 10 و 25 میلی گرم بر لیتر)، ph (2، 5 و 7) و زمان (5، 20 و 60 دقیقه) با سه تکرار انجام شد. آزمایش محلول آب و خاک با نسبت 10 به 1 به صورت طرح کاملاً تصادفی و با آرایش فاکتوریل با تیمارهایی شامل غلظت aas – zvin (5/0، 1 و 2 درصد وزنی خاک) و سطوح آلودگی سرب (50، 150 و 450 میلی گرم بر کیلوگرم) و کادمیوم (15، 45 و 135 میلی گرم بر کیلوگرم) در سه خاک شنی، اسیدی و آهکی با سه تکرار انجام شد. برای تعیین عناصر قابل جذب با dtpa، آزمایشی به صورت طرح کاملاً تصادفی و با آرایش فاکتوریل با تیمارهایی شامل غلظت aas – zvin (0، 5/0، 1 و 2 درصد وزنی خاک) و سطوح آلودگی سرب (50 و 150 میلی گرم بر کیلوگرم) و کادمیوم (15 و 45 میلی گرم بر کیلوگرم) در دو دوره زمانی 1 و 4 هفته در سه خاک شنی، اسیدی و آهکی انجام شد. هم چنین توزیع شکل های شیمیایی عناصر سرب و کادمیوم با استفاده از عصاره گیری پی درپی انجام گرفت. نتایج تصاویر sem، xrd و uv – vis نشان داد که نانو آهن سنتز شده با اسیدآسکوربیک به ترتیب دارای اندازه کمتر از 50 نانومتر، حداکثر پیک 2? در 8/44 درجه و حداکثر جذب را در طول موج 215 نانومتر دارد. نتایج حاصل از آزمایش آب نشان داد که حداکثر راندمان کاهش سرب (93/97%) با کاربرد 2 گرم بر لیتر از aas – zvin و با غلظت 25 میلی گرم بر کیلوگرم و 7 = ph و در زمان 60 دقیقه به دست آمد. هم چنین حداکثر راندمان کاهش کادمیوم (68/79%) با کاربرد 2 گرم بر لیتر از aas – zvin و با غلظت 15 میلی گرم بر کیلوگرم و 7 = ph و در زمان 60 دقیقه است. نتایج حاصل از آزمایش آب و خاک (10 به 1) نشان داد که در هر سه خاک شنی، اسیدی و آهکی با افزایش غلظت aas – zvin در هر سه غلظت آلودگی، درصد راندمان کاهش سرب و کادمیوم به طور معنی داری افزایش می یابد و از طرف دیگر با افزایش غلظت آلودگی، راندمان کاهش سرب و کادمیوم کاهش پیدا می کند. کاربرد 2 درصد از aas – zvin در سه خاک شنی، اسیدی و آهکی در غلظت 50 میلی گرم بر کیلوگرم سرب، سبب کاهش 77/80، 45/67 و 75/71 درصد شده است. هم چنین کاربرد 2 درصد از aas – zvin در سه خاک شنی، اسیدی و آهکی در غلظت 15 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیوم، سبب کاهش 91/67، 82/55 و 86/38 درصد شده است. نتایج حاصل از میزان قابل جذب عناصر سرب و کادمیوم نشان داد که در هر سه خاک شنی، اسیدی و آهکی با افزایش aas - zvin در هر دو غلظت آلودگی، مقدار سرب و کادمیوم قابل جذب کاهش می یابد که میزان کاهش در غلظت 50 میلی گرم بر کیلوگرم سرب و 15 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیوم و با کاربرد 2 درصد از aas - zvin حداکثر مقدار بوده است. در خاک شنی آلوده، کاربرد 2 درصد از aas – zvin به ترتیب سبب کاهش 51/89 و 37/41 درصد در غلظت های 50 و 150 میلی گرم بر کیلوگرم سرب شده است. کاربرد aas – zvin در غلظت های فوق سرب در خاک اسیدی سبب کاهش 19/67 و 63/33 درصد و در خاک آهکی سبب کاهش 38/95 و 91/86 درصد سرب شده است. هم چنین کادمیوم قابل جذب در خاک شنی آلوده در غلظت 15 و 45 میلی گرم بر کیلوگرم و با کاربرد 2 درصد از aas – zvin به ترتیب 71 و 5/49 درصد، در خاک اسیدی به ترتیب 52/47 و 47/49 درصد و در خاک آهکی به ترتیب 05/36 و 3/61 درصد کاهش یافته است. در هر دو غلظت آلودگی از سرب و کادمیوم با گذشت زمان از یک به چهار هفته با کاربرد aas – zvin تغییرات سرب و کادمیوم قابل جذب روند کاهشی داشته است. هم چنین نتایج حاصل از عصاره گیری پی درپی نشان می دهد که در هر سه خاک شنی، اسیدی و آهکی با افزایش غلظت aas – zvin از صفر به 2 درصد وزنی شکل محلول و تبادلی و کربناتی کاهش و شکل متصل به ماده آلی و اکسید آهن و منگنز و باقیمانده سرب و کادمیوم افزایش می یابد. در هفته چهارم نسبت به هفته اول در هر سه خاک شنی، اسیدی و آهکی شکل محلول و تبادلی و کربناتی کاهش و شکل متصل به ماده آلی و اکسید آهن و منگنز و باقیمانده سرب و کادمیوم افزایش می یابد.