تاثیر کاربرد بیوچار و زئولیت طبیعی بر سینتیک آزادسازی و شکل های شیمیایی روی در یک خاک آهکی آلوده به روی

یکی از روش های موثر در جهت کاهش اثرات زیان آور فلزات سنگین در خاک های آلوده، استفاده از مواد اصلاحی آلی و معدنی جهت تثیت آن ها است. افزودن بیوچار (زغال زیستی) به عنوان یک ماده اصلاحی آلی به خاک ممکن است برخی از ویژگی های شیمیایی خاک را تغییر داده و شرایط مناسب را جهت بی تحرکی فلزات سنگین در خاک فراهم کند. زئولیت نیز یک کانی آلومینوسیلیکات قلیایی متخلخل است که استفاده از آن به عنوان یک اصلاح کننده معدنی بخصوص در تثبیت فلزات سنگین در خاک رو به گسترش است. بنابراین، هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثربخشی کاربرد بیوچار حاصل از مواد آلی مختلف و زئولیت طبیعی و برهمکنش آن ها بر تثبیت عنصر روی در یک خاک آهکی آلوده به روی بود.
مقدار مناسبی خاک از افق سطحی (0-30 سانتی متر) یک خاک آهکی برداشته، هواخشک و از الک 2 میلی متری عبور داده شد. سپس به هر نمونه خاک (200 گرم)، مقدار 400 میلی گرم روی در کیلوگرم خاک از منبع نمک سولفات روی افزوده شد. آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتورها شامل زئولیت در سه سطح ((Z0) 0، (Z1) 3 و (Z2) 6 درصد وزنی) و بیوچار در شش سطح (عدم کاربرد بیوچار (C)، بیوچار کاه گندم (WSB)، بیوچار کاه ذرت (CSB)، بیوچار تفاله ریشه شیرین بیان (LRB)، بیوچار سبوس برنج (RHB) و بیوچار کودگوسفندی (SMB) هر کدام در سطح 3 درصد وزنی) بود. نمونه های خاک آلوده طبق طرح آزمایشی تیمار شده و به مدت 90 روز در دمای اتاق (C°2±22) و در حدود رطوبت ظرفیت زراعی توسط آب مقطر نگهداری شدند. جهت ارزیابی کارایی مواد اصلاحی کاربردی در تثبیت روی در خاک از روش عصاره گیری دنباله ای سینگ و همکاران (1988)، فاکتور پویایی (سالبو و کرکلینگ، 1998) و پارامتر های مدل سینتیکی مرتبه یک دوفازی (Q1، Q2 و Q3) (سانتوس و همکاران، 2010) استفاده شد.
با افزایش سطوح کاربردی زئولیت از Z0 به Z2، روی در بخش های محلول+تبادلی، کربناتی، آلی، اکسیدهای منگنز و آهن به طور معنی داری کاهش یافت درحالی که بخش باقی مانده روی به طور معنی داری افزایش یافت. کاربرد هر پنج نوع بیوچار در خاک سبب کاهش معنی دار شکل محلول+تبادلی، کربناتی و پیوسته به اکسید منگنز روی شد، درحالی که شکل روی متصل به اکسید آهن بلورین به طور معنی داری نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت. شکل باقی مانده روی نیز در اثر کاربرد بیوچارهای مختلف به طور معنی داری افزایش یافت به صورتی که تاثیر بیوچارهای کاه گندم، ذرت، سبوس برنج و کود دامی مشابه و به طور معنی داری بیشتر از تیمار کاربرد بیوچار تفاله ریشه شیرین بیان بود. مقدار فاکتور پویایی در تیمارهای بیوچار به صورت شاهد > تفاله ریشه شیرین بیان > سبوس برنح > کاه ذرت > کوددامی > کاه گندم بود. تیمار مرکب کاربرد کاه گندم و 6 درصد وزنی زئولیت (WSBZ2)، کمترین مقدار فاکتور پویایی روی در خاک را داشت. پارامتر Q1 همبستگی مثبت و معنی داری با شکل های تبادلی و کربناتی روی نشان داد درحالی که پارامترهای Q2 و Q3 همبستگی مثبت معنی داری را با شکل های اکسید منگنز، اکسیدهای آهن و باقی مانده روی داشتند. بعلاوه، با کاربرد هر پنج نوع بیوچار و افزایش سطوح کاربرد زئولیت، نسبت های Q1/Q3 و Q2/Q3 به-طور معنی داری کاهش یافت. به ترتیب کمترین مقدار نسبت های Q1/Q3 و Q2/Q3 در تیمارهای مرکب CSBZ2 و WSBZ2 مشاهده شد.
کاربرد هر پنج نوع بیوچار و سطوح زئولیت سبب توزیع مجدد روی در خاک شدند به طوری که روی از شکل هایی با قابلیت دسترسی بیشتر به شکل هایی با پایداری بیشتر تبدیل شد. با توجه به نتایج، به نظر می رسد که کاربرد بیوچار کاه گندم همراه با کاربرد 6 درصد وزنی زئولیت در خاک مورد آزمایش، بهترین تیمار در تثبیت روی است.