اثرات پودر یونجه، شوری و رداکس بر توزیع گونه ها و شکلهای کادمیوم و سرب در تعدادی خاکهای آلوده

STUDENT

DEGREE

YEAR

Bioavailability and mobility of heavy metals (HMs) in soils are determined by their partitioning between solution and solid-phase and their further redistribution among solid-phase components. Some properties of soil such as salinity and organic matter content and redox condition affect heavy metals distribution among soil fractions and theirs availability to plants. A study was undertaken to determine the effects of salinity, alfalfa powder (AP) on cadmium (Cd) and lead (Pb) distribution among soil fractions. Three unpolluted agricultural soils were treated with 20 mg Cd/kg and 150 mg Pb/kg, 50 mmol/kg of NaCl and 2% of AP and 2 polluted soils were treated with 50 mmol/kg of NaCl and 2% of AP. The soils were then incubated at 60% water holding capacity (WHC) and saturation (1:2.5 soil/ water suspension) for 12 weeks at constant temperature (25 o C). Various fractions of Cd and Pb were extracted from the subsamples after 1 and 12 weeks of incubation using a sequential extraction technique and electrical conductivity (EC), pH, dissolved organic carbon (DOC), and concentrations of cations and anions were determined in the 1:2.5 soil/water extract and available Cd and Pb determined in 0.05 M EDTA extract after 1, 3, 6, and 12 weeks of incubation. Concentrations of organic and inorganic species of Cd and Pb in soil solution were also predicted using Visual Minteq speciation program. The results in 60% WHC showed that applied Pb was mainly found in the specifically sorbed (SS) and amorphous Fe oxides (AFeO) fractions and applied Cd was mainly found in SS and Mn oxides (MnO) fractions. Applied Pb and Cd increased the soluble Pb and Cd in the acid soil and to some extent in the neutral soil but not in calcareous soil. The most prevalent species of dissolved Pb and Cd in the soils were Pb-DOC and Cd 2+ species, respectively. At the end of incubation time, addition of 2% AP decreased the exchangeable (EXC) Pb in the neutral and calcareous soils and EDTA extractable Pb in the acid and calcareous soils, whereas it increased soluble Pb almost in all soils. This treatment had no significant effect on the EDTA extractable Cd and its effect on the EXC Cd was different depending on soil pH. AP treatment also increased soluble Cd significantly in all soils. Addition of NaCl increased the soluble and exchangeable Cd in all soils and EDTA extractable Cd in the acid soil at the end of incubation time. This treatment had also significant effect on the EXC fraction, only in the acid soil and EDTA extractable Pb in all soils. Total concentration of Cd in two contaminated soils were 65 and 142 mg/kg and those of Pb were 2490 and 9086 mg/kg. Over 70% of Cd and 55% of Pb were distributed in SS and FeO fractions. The results in waterlogged condition showed that the treatments decreased redox potential of the soils especia

قابلیت دسترسی عناصر سنگین و تحرک آنها در خاک عمدتاً به وسیله توزیع آنها در بین فاز جامد و محلول و همچنین بخشهای فاز جامد خاک تعیین میگردد. شوری، مواد آلی و نیز طبیعت رداکس خاک در توزیع عناصرسنگین بین بخشهای فاز جامد و حلالیت و قابلیت دسترسی آن برای گیاهان موثرند. اثر کاربرد کلرور سدیم ( 50 میلی مول سدیم بر کیلوگرم خاک) و پودر یونجه (2درصد) در 3 خاک غیر آلوده ( این خاکها همچنین با 20 میلیگرم کادمیوم و 150 میلیگرم سرب بر کیلوگرم خاک آلوده شدند ) و 2 خاک آلوده به عناصر سنگین در شرایط 60 درصد ظرفیت نگهداری آب خاک و اشباع بر قابلیت دسترسی، شکلها و گونه های مختلف عناصر کادمیوم و سرب مطالعه شد. پس از افزودن تیمارهای مذکور، با نمونه برداری در زمانهای1، 3، 6 و 12 هفته، غلظت محلول و قابل دسترس کادمیوم و سرب و در زمانهای 3 و 12 هفته، شکلهای مختلف کادمیوم و سرب تعیین شد. قابلیت دسترسی کادمیوم و سرب با محلول EDTA 05/0 مولار، شکلهای این عناصر به روش عصاره گیری متوالی و تخمین گونه های آن به کمک نرم افزار Visual minteq و با اندازه گیری هدایت الکتریکی، پ هاش، غلظت آنیونها و کاتیونهای محلول و نیز کربن آلی محلول انجام شد. نتایج در آزمایش 60 درصد ظرفیت نگهداری آب نشان داد که سرب افزوده شده به خاکها عمدتاً در شکلهای جذب ویژه و پیوند شده به اکسیدهای آهن و کادمیوم افزوده شده عمدتاً در شکلهای جذب ویژه و پیوند شده به اکسیدهای منگنز توزیع شد. کادمیوم و سرب افزوده شده تنها در خاک اسیدی و تا حدودی خاک خنثی سبب افزایش کادمیوم و سرب محلول شد. گونه غالب کادمیوم و سرب خاکها به ترتیب کادمیوم آزاد دو ظرفیتی و سرب کمپلکس شده به ترکیبات آلی محلول بود. در انتهای دوره نگهداری، کاربرد پودر یونجه سبب کاهش سرب تبادلی در خاکهای خنثی و آهکی و سرب قابل استخراج با EDTA در خاکهای اسیدی و آهکی شد در حالیکه این تیمار غلظت سرب محلول را به مقدار جزیی در همه خاکها افزایش داد. پودر یونجه تاثیر معنی داری بر کادمیوم قابل استخراج با EDTA نداشت و تاثیر آن برکادمیوم تبادلی به تغییرات پ هاش خاکها بستگی داشت. این تیمار سبب افزایش قابل ملاحظه غلظت کادمیوم محلول در همه خاکها شد. کاربرد کلرور سدیم، در انتهای دوره نگهداری سبب افزایش کادمیوم محلول و تبادلی در همه خاکها و کادمیوم قابل استخراج با EDTA در خاک اسیدی شد. این تیمار سرب تبادلی و قابل استخراج با EDTA را تنها در خاک اسیدی و غلظت سرب محلول را در همه خاکها افزایش داد. غلظت کل کادمیوم دو خاک آلوده 142و 65 و سرب آنها 2490 و 9086 میلیگرم برکیلوگرم بود. به ترتیب بیش از 70 و 55 درصد کادمیوم و سرب موجود در این خاکها در شکلهای جذب ویژه و پیوند شده به اکسیدهای آهن متمرکز شده بود. نتایج در شرایط اشباع نشان داد که غرقابی کردن خاکها سبب کاهش پتانسیل احیایی خاکها خصوصاً خاک خنثی شد و مقدار این کاهش در اثر کاربرد پودر یونجه شدیدتر بود. عمده کادمیوم و سرب افزوده شده به خاکها به ترتیب در شکلهای جذب ویژه و پیوند شده به اکسیدهای آهن متمرکز شد. کاربرد پودر یونجه در خاکهای اسیدی و آهکی سبب افزایش غلظت کادمیوم در شکل پیوند شده به اکسیدهای آهن و افزایش غلظت سرب در شکل جذب ویژه شد. شرایط احیایی اولیه حاکم بر خاک خنثی باعث شد که تیمار مذکور تاثیر قابل ملاحظه ای بر شکلهای کادمیوم و سرب نداشته باشد. در خاک آلوده، غلظت کادمیوم محلول در اثر تیمار کلرور سدیم افزایش و در اثر تیمار پ