فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: آلودگی خاک توسط فلزات سنگین تهدیدی جدی برای محیط‌زیست و سلامت انسان محسوب می‌شود. سازمان حفاظت از محیط‌زیست آمریکا، روش تثبیت و جامدسازی پایه سیمانی را بهترین راهکار برای کنترل انتقال آلاینده‌ها معرفی کرده‌است. هیدراسیون سیمان با تولید کلسیم‌هیدروکسید، pH محیط را افزایش داده و موجب تثبیت آلاینده شده و سپس با شکل‌گیری واکنش‌های پوزولانی، کپسوله‌سازی آلاینده‌ها صورت می‌گیرد. با این وجود، مشکلات ناشی از تولید سیمان به عنوان یک چالش جهانی برای محیط‌زیست مطرح است. هدف اصلی این تحقیق، مقایسه اثر دو عامل قلیایی، هیدروکسید کلسیم و هیدروکسید سدیم، بر تثبیت و جامدسازی خاک‌های آلوده به سرب با استفاده از سیمان است. این تحقیق به بررسی مکانیسم‌های کنترل‌کننده فرآیند تثبیت/جامدسازی (S/S) و اثر افزایش pH بر نگهداری آلاینده‌ها می‌پردازد.مواد و روش‌ها: این مطالعه، به‌طور ویژه بر افزایش pH محیط و تحلیل تأثیر آن بر فرآیند تثبیت متمرکز شده‎است. بدین منظور یک مجموعه آزمایش pH، روش شست و شوی مشخصه سمیت (TCLP) و پراش پرتو ایکس انجام شده‌است. در این پژوهش نتونیت با غلظت cmol/kg-soil 100 با فلز سنگین سرب آلوده شده و سپس با 10% و 15% وزنی سیمان تثبیت/جامدسازی شده‌است. برای تجزیه و تحلیل مکانیزم تثبیت،pH خاک آلوده به صورت جداگانه با افزودن تدریجی کلسیم‌هیدروکسید و سدیم‌هیدروکسید در مقادیر pH 10، 11 و 12 تنظیم شده‌است، که منطبق بر دامنه pH رسوب فلز سنگین سرب است. برای بررسی کاهش مصرف سیمان، خاک تثبیت شده با کلسیم‌هیدروکسید با مقادیر 5، 5/7، 10 و 15 درصد سیمان جامدسازی شده‌است.نتایج و بحث: خاک بنتونیت به دلیل داشتن ظرفیت تبادل کاتیونی قابل توجه، وجود کلسیم‌کربنات و سطح مخصوص زیاد، قادر است در آزمایش روش شست و شوی مشخصه سمیت، به تنهایی حدود 50 درصد از مقدار آلودگی که به آن اعمال می‌شود را نگهداری کند. در فرآیند تثبیت و جامدسازی پایه سیمانی، در صورتی که آلودگی فلز سنگین بیش از ظرفیت نگهداشت خاک باشد، لازم است که این آلاینده تثبیت شود و سپس شرایط برای کپسوله کردن آن فراهم شود. به همین دلیل، با توجه به ویژگی آمفوتریک (Amphoteric) آلاینده فلز سنگین سرب، لازم است pH خاک آلوده در محدوده مقادیر 10 تا 12 تنظیم شود تا یون سرب توسط فاز اکسید-هیدروکسید تثبیت شود. بر این اساس مقدار سیمان مصرفی می‌بایست شرط تثبیت آلاینده آزاد را به‌واسطه افزایش pH اولیه تامین کند. نتایج حاصل نشان می‌دهد که در فرآیند تثبیت/جامدسازی، در مکانیزم تثبیت، با افزایش pH، فاز نگهداشت کربنات به فاز اکسید-هیدروکسید که پایدارتر است تبدیل می‌شود. همین امر سبب افزایش مقدار نگهداشت آلاینده در آزمایش آبشویی آلودگی شده‌است. در خاک تثبیت شده با کلسیم هیدروکسید به‌دلیل تشکیل محصولات سیمانی، مقدار نگهداشت آلاینده در فرآیند آبشویی آلودگی بیش از خاک تثبیت شده با سدیم هیدروکسید است. با این وجود، سطح واجذبی هنوز به حد مجاز استاندارد EPA (کمتر از 5 میلی‌گرم بر لیتر) نمی‌رسد. برای دستیابی به این حد مجاز، حضور سیمان و مکانیزم جامدسازی توسط محصولات سیمانی الزامی است. در صورت شدت‌بخشی خاک آلوده توسط کلسیم هیدروکسید و تثبیت آلاینده آزاد، می‌توان مصرف سیمان را کاهش داد.نتیجه‌گیری: تثبیت خاک‌های آلوده به فلز سنگین با کلسیم‌هیدروکسید و سدیم هیدروکسید و ارزیابی میزان واجذبی نشان می‌دهد که بهترین مقدار pH در این فرآیند حصول pH 11 است. نتایج تحقیق حاضر حاکی از آن است که استفاده از ماده شدت‌بخشی کلسیم هیدروکسید سبب می‌شود تا علاوه بر فعال شدن مکانیزم تشکیل رسوب اکسید-هیدروکسید، مکانیزم‌های جامدسازی نیز فعال‌تر شود. همین موضوع سبب عملکرد بهتر کلسیم هیدروکسید به عنوان ماده شدت‌بخشی در فرایند جامدسازی پایه سیمانی خاک حاوی آلاینده فلز سنگین سرب شده‌است. شدت‌بخشی با کلسیم‌هیدروکسید سبب کاهش میزان مصرف سیمان به میزان 33 درصد نسبت به شرایط غیر شدت‌بخشی در روش تثبیت/جامدسازی پایه سیمانی شده‌است.