فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: امروزه فعالیت‏های انسانی و تولیدات صنعتی باعث آلودگی فلزات سنگین در خاک شده است. برای حذف فلزات سنگین (HMs) از خاک، زغال زیستی به‏دلیل مساحت سطح بالا، تخلخل زیاد، pH قلیایی و گروه‏های عاملی فراوان یک جاذب کارامد و کم هزینه برای تثبیت و محدود کردن زیست فراهمی HMs در خاک است. همچنین، استفاده از نانوذرات در اصلاح زغال زیستی به دلیل توانایی بالا در جذب و تثبیت فلزات سنگین و افزایش کارایی حذف آلاینده‌ها، به‌ویژه در خاک‌های آلوده، ضروری است. در این پژوهش، سینتیک رهاسازی سرب، کادمیم، مس و نیکل از خاک آلوده شده در حضور زغال زیستی حاصل از تفاله پسته (BC) و زغال زیستی اصلاح‌شده با نانوذرات روی صفر ظرفیتی (BC-nZVZ) مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‏ها: زغال زیستی حاصل از بقایای تفاله پسته در دمای 500 درجه سلسیوس تهیه شد و با نانوذرات روی صفر ظرفیتی (nZVZ) بارگذاری شد. برای بررسی بارگذاری موفق نانوذره روی صفر ظرفیتی (nZVZ) بر روی زغال زیستی از آنالیز‏های SEM-EDX، FTIR و XRD استفاده شد. برای بررسی تأثیر جاذب‌های تهیه‌شده ( BCو BC-nZVZ) بر سینتیک رهاسازی فلزات سنگین، تیمارها در دو سطح 1 و 2 درصد وزنی به خاک آهکی آلوده شده به 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم از هر یک از فلزات سرب، کادمیم، نیکل و مس اضافه شدند. پس از گذشت 90 روز، سینتیک رهاسازی این فلزات با استفاده از EDTA به‌عنوان ماده استخراج‌کننده، در بازه‌های زمانی 15 تا 2880 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. داده‏های به دست آمده از رهاسازی سرب، کادمیم، مس و نیکل بوسیله معادلات سینتیکی غیرخطی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، پخشیدگی سهموی، الوویچ ساده شده و تابع توانی بررسی گردید.یافته‏ها: نتایج نشان داد که مقدار کربن موجود در زغال زیستی 64 درصد بود. نتایج حاصل از آنالیزهای SEM-EDX، FTIR و XRD نشان داد که نانوذرات روی صفر ظرفیتی با موفقیت بر روی زغال زیستی بارگذاری شدند. الگوی رهاسازی همه فلزات سنگین مورد مطالعه در خاک یکسان و به‏صورت دوفازی بود. در بین خاک‏های تیمار شده با جاذب‏های تهیه شده، خاک‏های تیمار شده با BC1% و 2% BC-nZVZ به‏ترتیب کمترین و بیشترین تاثیر را در کاهش رهاسازی فلزات سنگین در مقایسه با تیمار شاهد داشتند. به‏طوری‏که مقدار رهاسازی سرب، مس، کادمیم و نیکل در خاک تیمار شده با BC1% (به‏ترتیب 68/21، 28/18، 2/15 و 7/12 درصد) و مقدار رهاسازی در خاک تیمار شده با2% BC-nZVZ (به‏ترتیب 60، 7/54، 48 و 9/40 درصد) در مقایسه با تیمار شاهد کاهش یافت. نتایج نشان داد که علاوه بر نوع جاذب مقدار جاذب نیز بر مقدار سینتیک رهاسازی فلزات سنگین موثر است و با افزایش سطح جاذ‏‏‏ب‏ها از 1 درصد به 2 درصد مقدار رهاسازی فلزات سنگین به‏طور معنی‏داری کاهش یافت. نتایج حاصل از برازش داده‌ها نشان داد که نوع خاک و نوع عنصر نقش مهمی در تعیین مدل سینتیکی بهینه دارند، به‌طوری که معادلات شبه مرتبه دوم، شبه مرتبه اول و الوویچ ساده‌شده به‌عنوان مناسب‌ترین مدل‌ها برای توصیف سینتیک رهاسازی سرب، کادمیم، مس و نیکل شناسایی شدند.نتیجه‏گیری: بعد از افزودن زغال زیستی و زغال زیستی اصلاح شده با نانوذرات روی صفر ظرفیتی مقدار رهاسازی سرب، کادمیم، مس و نیکل در مقایسه با تیمار شاهد به‏طور معنی‏داری کاهش یافت. علاوه بر این، رهاسازی فلزات سنگین در خاک‏های تیمار شده با BC-nZVZ در مقایسه با تیمار BC به‏طور معنی‏داری کمتر بود. بنابراین، نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از زغال زیستی اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی علاوه بر مدیریت بقایای کشاورزی یک روش کارامد، مقرون به‏صرفه و سازگار با محیط زیست برای کاهش تحرک و کاهش رهاسازی فلزات سنگین در خاک است.