کاهش تحرک آرسنیک در خاک به کمک نانوذرات هماتیت و پلیمرهای اکریلیکی

آرسنیک ازجمله فلزهای سنگینی است که به دلیل اثرات سمی و سرطانزایی آن، توجه به پاکسازی زیست محیطی این عنصر رو به گسترش است. پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه میزان کارایی جاذب های نانوذرات هماتیت و پلی مرهای اکریلیکی در غیرمتحرک کردن آرسنیک در خاک های آلوده با سطوح مختلف آرسنیک و یافتن سطح مناسب از جاذب های نام برده انجام شد.
بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور نوع و سطوح جاذب (چهار نوع جاذب شامل نانوذرات هماتیت، کوپلیمر اکریل آمید- اکریلیک اسید (A)، و کوپلیمرهای مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید ( B وC )) در چهار سطح (صفر، 05/0، 1/0 و 2/0 درصد) و سطوح مختلف آرسنیک (صفر، 6، 12، 24، 48 و 96 میلی گرم بر کیلوگرم) در سه تکرار قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. نانوذرات هماتیت (α-Fe2O3) از نیترات آهن سنتز شدند و خصوصیات آن ها به وسیله تکنیک های XRD، SEM و TEM بررسی گردید. کارایی جاذب ها در غیرمتحرک نمودن با اندازه گیری غلظت آرسنیک فراهم، جذب شده بصورت اختصاصی و مجوع آنها بوسیله دستگاه ICP-OES بررسی گردید.
تصویر برداری از نانوذرات هماتیت نشان داد که متوسط قطر آنها 69/32 نانومتر و مورفولوژی آنها کروی است. نتایج نشان داد که تاثیر نوع و سطوح جاذب، سطوح آرسنیک خاک و همچنین اثر متقابل آن ها بر غلظت آرسنیک فراهم، آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی و مجموع آنها معنی دار بود، بطوریکه با افزایش سطح آرسنیک در خاک، غلظت آرسنیک فراهم، آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی و کل آرسنیک جذب شده افزایش یافت. کاربرد جاذب ها سبب کاهش غلظت آرسنیک فراهم، آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی و مجموع آنها گردید و با افزایش سطح کاربرد آن ها میزان کاهش افزایش یافت بطوری که کمترین غلظت از سطح 2/0 درصد جاذب ها بدست آمد. کاربرد جاذب نانوذرات هماتیت غلظت آرسنیک را بیش از سایر جاذب ها کاهش داد و مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید کوپلیمر (C)، اکریل آمید- اکریلیک اسید کوپلیمر (A) و مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید کوپلیمر (B) به ترتیب در مراتب بعدی قرار گرفتند. در تمام سطوح آرسنیک خاک، کمترین غلظت آرسنیک جذب شده مربوط به سطح 2/0 درصد جاذب نانوذرات هماتیت و بیشترین غلظت آن مربوط به تیمار شاهد (بدون کاربرد جاذب) بود. میزان کاهش غلظت آرسنیک فراهم خاک با کاربرد سطح 2/0 درصد جاذب های نانوذرات هماتیت، و پلی مرهای اکریلیکی C، A و B به ترتیب 80/60%، 82/56%، 87/37% و 57/26% بود. در نوع و سطح جاذب مشابه، میزان کاهش غلظت آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی، به ترتیب 56/27%، 72/22%، 88/14% و 10% بود. در نهایت میزان کاهش غلظت کل آرسنیک جذب شده، در نوع و سطح جاذب مشابه به ترتیب 39/39%، 84/34%، 05/23% و 88/15% بود. در پلی مرها ماهیت و سپس تعداد لیگاندهای کلاته کننده ی فلز تعیین کننده ظرفیت جذب آن ها بود. جاذب ها در سطوح بالاتر آرسنیک خاک نسبت به سطوح پایین آن، توانایی بیشتری در کاهش غلظت آرسنیک داشتند. همچنین کارایی آن ها در کاهش غلظت آرسنیک قابل جذب خاک بیشتر از آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی بود.
نانوذرات هماتیت، پلی مرهای اکریلیکی مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید B) و C (و اکریل آمید- اکریلیک اسید (A) بالاخص نانوذرات هماتیت می توانند به عنوان جاذب های موثر جهت کاهش غلظت آرسنیک فراهم، جذب شده بصورت اختصاصی و مجموع آنها در خاک های آلوده بکار روند.