SUPERVISOR
Sayed farhad Mousavi,Manouchehr Heidarpour,Esmaeel Landy
سیدفرهاد موسوی (استاد راهنما) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
STUDENT
Shahab Ansari manuchehr abadi
شهاب انصاری منوچهرآبادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
A Study of Effect of Barley Straw as Organic Filter on Reduction of Drainage Water Nitrate
Nitrogen fertilizers nowadays are widely used to increase crop yield. But unfortunately, they are often lost quickly by leaching because of solvability, unlimited application and irregular irrigation, so this causes contamination of soil and water resources. On this recpect the most important worry was about nitrate and many of research showed wide soil and water resources contamination of that all over the worldin recent decade. On the other hand, treating and reusing drainage water, municipal sewage and wastewater is necessary because of shortage of water resources, especially in arid and semi-arid regions like Iran. By viewpoint of organic material as drainage envelop and this fact that they require an external carbon source to sustain denitrification and nitrate removal, this study describes laboratory experiments that investigated monitoring of nitrate and ammonium removal from drainage water in a sandy clay soil that was combined with different percentages of barley straw (10, 20 and 30% volume basis). The barley straw was either mixed with soil or was applied as separate layers. All treatments were performed with three replications. Influent of nitrate for all treatments was fix and about 80mg/L during the priod of the expriments. Effluent of nitrate and ammonium concentrations of all barley straw treatments decreased with elapsed time and effect of perentage and composition method of barley straw and soil was significant (p 0.01). Optimum volume percentage of barley straw was 20 and 30% for layered and mixed treatments and nitrate removal percent was 81, 71% respectively. Optimum treatment in experiment was 20 percent of barley straw that combined in layering method with soil. Statistical comparison between mean of ammonium concentrations in the effluent of different treatments showed that however ammonium concentrations in drainage water of treatments decreased with elapsed time and this value of concentration (less than 2.5 mg/L) and variation of it was very low, but there was significant difference (p 0.01) between the treatments in this recpect.The pH (with a range of 7.18-7.95) and electrical conductivity (EC) (with a range of 0.532-0.581 dS/m) didn’t have special trend during the experiment and there was significant difference (p 0.01) between the effluent pH treatments and no significant difference (p 0.05) between the effluent electrical conductivity of treatments. The effluent pH of drainage water for all treatments was almost lower than influent value of it but, the effluent electrical conductivity of treatments was almost equal to influent value of ti. According to this result of experiment application of barley as bioreactor to nitrate removal from drainage water especially in layering method in sandy caly soil was recommended because of this organic material had sufficient carbon to sustain denitrification, ease avalibility and low cost application of that. Keywords: Barley straw, Bioreactor, Contamination, Denitrification, Fertilizers , Nitrate .
امروزه کودهای نیتروژنه به طور گسترده برای افزایش محصولات کشاورزی به کار میروند. اما متأسفانه اغلب به دلیل کاربرد زیاد وآبیاری بیرویه و به علت انحلال پذیری زیاد در آب در اثر آبشویی به سرعت از دست رفته و باعث آلودگی منابع آب و خاک میشوند. در این رابطه مهمترین نگرانی مربوط به نیترات بوده و تحقیقات فراوان از سراسر دنیا در دهههای اخیر حکایت از آلودگی نیتراتی گسترده منابع آب دارند. از سوی دیگر، استفاده مجدد از آب زهکشی و پساب فاضلاب های شهری به علت کمبود منابع آب، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، ضروری است. با نظر به کاربرد مواد آلی و بقایای گیاهی به عنوان فیلتر آلی در زهکشی زیرزمینی و با توجه به نیاز این بیوفیلترها به منابع کربن خارجی برای تشدید دنیتریفیکاسیون و حذف نیترات، در این مطالعه آزمایشگاهی، به بررسی حذف نیترات از آب زهکشی در یک خاک رس شنی که با مقادیر مختلف کاه جو (10،20 و30 درصد) مخلوط شده بود پرداخته شده است. کاه جو در تیمارهای آزمایشی به صورت مخلوط و لایه بندی شده در خاک مورد استفاده قرار گرفت. و هر تیمار در سه تکرار مرود آزمایش واقع گردید. نتایج نشان داد که کاربرد این ماده آلی برای حذف نیترات آب زهکشی مفید بوده و با موفقیت قادر میباشد میزان زیادی از نیترات آب زهکشی را حذف نماید. غلظت نیترات آب ورودی به تیمارها در طول زمان ثابت و تقریبا" برابر 80 میلیگرم در لیتر بود در حالی که غلظت نیترات و آمونیوم آب زهکشی خروجی از تیمارهای مورد آزمایش با گذر زمان در طول دوره آزمایش کم شده و در این راستا اثر درصد و نحوه ترکیب کاه جو با خاک در سطح یک درصد معنیدار بود. میزان اختلاط بهینه کاه جو با خاک برای تیمارهای لایه بندی و مخلوط کامل به ترتیب برابر 20و30 درصد بود. ضمن این که کارایی حذف نیترات این دو تیمار در انتهای دوره آزمایش به ترتیب بالغ بر81 و 77 درصد مشاهده گردید. تیمار بهینه در میان کل تیمارهای مورد آزمایش، تیمار حاوی 20 درصد کاه جو با نوحه ترکیب لایهبندی بود. مقایسه آماری بین میانگینهای غلظت آمونیوم در آب زهکشی خروجی از تیمارها نشان داد هر چند روند غلظت آمونیوم آب زهکشی خروجی در طول زمان نزولی و مقادیر این غلظت (کمتر از5/2میلیگرم در لیتر) و مهمتر از همه تغییرات آن بسیار اندک بوده اما تفاوت تیمارها بر اساس غلظت آمونیوم در سطح 1% معنیدار بود.. میزان اسیدیته آب زهکشی خروجی تیمارها بین 95/7-18/7 و میزان هدایت الکتریکی نیز بین 581/0-532/0 دسی زیمنس بر متر متغیر بود. روند تغییر هر دو پارامتر به صورت مشخص نبوده و بیشتر تابع میزان آنها در ورودی تیمارها بود. این در حالی است که مقادیر اسیدیته آب زهکشی کمتر از اسیدیته آب ورودی بوده اما مقادیر هدایت الکتریکی خروجی و ورودی به هم نزدیک بود. تفاوت تیمارها بر اساس میزان اسیدیته (در سطح 1%) معنیدار بود و هیچ اختلاف معنیداری از لحاظ میزان هدایت الکتریکی آب زهکشی خروجی بین تیمارهای آزمایشی در سطح 5% وجود نداشت. با توجه به سهولت دسترسی، کاربرد و قیمت ارزان استفاده از کاه جو به عنوان بیورآکتور جهت حذف نیترات آب زهکشی زیرزمینی توصیه میگردد. کلمات کلیدی: کاه جو، بیورآکتور، آلودگی، دنیتریفیکاسیون، کودهای نیتروژنه، نیترات