مقایسه ی کارایی جاذب های خالص و پوشش دار شده با کیتوسان در تثبیت کادمیم خاک

با آغاز انقلاب صنعتی، آلودگی آب و خاک توسط فلزهای سنگین شتاب بیشتری یافته و تلاش برای پاکسازی و رفع این آلودگی ها به یکی از مشکلات عمده ی جوامع بشری تبدیل شده است. روش های مختلفی برای اصلاح محیط های آلوده به فلز های سنگین وجود دارد که استفاده از جاذب ها برای جذب فلزهای سنگین از جمله ی آن ها می باشد. استفاده از روش جذب علاوه بر موثر و سریع بودن، از نظر فنی روشی ساده، از نظر محیط زیستی روشی سالم و امن و از نظر هزینه نیز روشی مقرون به صرفه می باشد. در سال های اخیر از میان جاذب های مختلف فلزهای سنگین، استفاده از کامپوزیت های پلیمری، به دلیل کارایی بالاتر نسبت به جاذب های خالص، توجه پژوهش-گران بسیاری را به خود جلب نموده است. کامپوزیت های کیتوسان از جمله ی آن کامپوزیت های پلیمری هستند که با توجه به خصوصیاتشان می توانند توانایی بالایی برای جذب فلز های سنگین در محیط های آلوده داشته باشند. کامپوزیت های کیتوسان اغلب برای حذف فلزهای سنگین از پساب های صنعتی استفاده شده است اما کارایی این جاذب ها در غیر متحرک کردن فلزهای سنگین در محیط خاک مورد مطالعه قرار نگرفته است. با توجه به تنوع زیاد این کامپوزیت ها و سازگاری بالای آن ها با محیط زیست، پژوهش حاضر با هدف مقایسه ی کارایی جاذب های خالص و کامپوزیت های مختلف کیتوسان در تثبیت فلز سنگین کادمیم در خاک به اجرا در آمد.

برای این منظور یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی، به صورت گلدانی، در شرایط گلخانه و با سه تکرار به اجرا در آمد. فاکتورهای مورد بررسی عبارت بودند از سطوح کادمیم خاک شامل صفر، 8، 25 و 75 میلی گرم بر کیلوگرم و نوع جاذب شامل کیتوسان، بیوچار، زیولیت و نانو مگنتیت خالص و کامپوزیت های کیتوسان- بیوچار، کیتوسان- زیولیت، کیتوسان- مگنتیت و تیمار فاقد جاذب به عنوان شاهد. در ضمن هر یک از جاذب ها در سطح نیم درصد وزنی مصرف شدند. برای تهیه ی نمونه های خاک با سطوح مختلف کادمیم از مقادیر متفاوت کادمیم سولفات استفاده گردید و نمونه های آلوده شده با کادمیم برای رسیدن به تعادل نسبی به مدت دو ماه خوابانیده شدند. پس از سپری شدن مدت زمان دوماه، نمونه ها با جاذب های مختلف تیمار گردیدند و به مدت دو ماه دیگر نیز خوابانیده شدند. در پایان دوره ی خوابانیدن مقدار کادمیم قابل استخراج با DTPA و همچنین شکل-های شیمیایی آن در خاک تعیین گردید.

نتایج به دست آمده نشان دادند که کاربرد جاذب ها در خاک باعث کاهش غلظت کادمیم قابل استخراج با DTPA گردید. همچنین نتایج نشان دادند که کامپوزیت های کیتوسان نسبت به کیتوسان، بیوچار، زیولیت و نانو مگنتیت خالص توانایی بالاتری در غیر متحرک کردن کادمیم در خاک داشتند و بیشترین توانایی برای غیر متحرک کردن کادمیم مربوط به کامپوزیت کیتوسان- مگنتیت بود. میزان کاهش کادمیم قابل استخراج با DTPA در اثر مصرف کیتوسان، بیوچار، نانو مگنتیت و زیولیت خالص نسبت به تیمار شاهد به ترتیب برابر با 11/26، 38/19، 00/18 و 71/7 درصد و برای کامپوزیت های کیتوسان- مگنتیت، کیتوسان- بیوچار و کیتوسان- زیولیت برابر با 02/34، 04/32 و 56/30 درصد بود. نتایج عصاره گیری دنباله ای در سطح آلودگی 75 میلی گرم کادمیم بر کیلوگرم خاک نیز نشان داد که کاربرد جاذب ها به طور معنی داری شکل های محلول + تبادلی و متصل به کربنات های کادمیم را در مقایسه با تیمار شاهد کاهش و شکل های پایدارتر آن شامل متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، متصل به مواد آلی و باقیمانده را افزایش داد.

با توجه به نتایج می توان نتیجه گرفت که پوشش دار کردن جاذب های خالص با کیتوسان با ایجاد مکان-های جذبی بیشتر باعث کاهش بیشتر تحرک کادمیم در خاک های آلوده می گردد و کارایی آن ها را در غیر متحرک کردن کادمیم افزایش می دهد. همچنین مشاهده گردید که از میان کامپوزیت های به کار رفته در این آزمایش بیشترین توانایی برای کاهش غلظت کادمیم قابل جذب مربوط به کامپوزیت کیتوسان- مگنتیت بود.