حرکت کادمیم، کروم و کبالت در خاک تیمار شده با لجن فاضلاب و نمک این فلزات و جذب آن توسط سبزیجات در منطقه شرق اصفهان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی و دانشجوی دوره دکترای خاکشناسی دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات اهواز

2 استاد گروه خاکشناسی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشیار گروه خاکشناسی، دانشگاه تربیت مدرس تهران

4 استادیار گروه خاکشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان اصفهان

چکیده

از جمله عوامل اصلی افزایش غلظت فلزات سنگین در خاک‌، مصرف روز افزون مواد حاصلخیز‌کننده، اصلاح کننده، آفت‌کش‌ها، فاضلابهای شهری و پسابهای صنعتی می‌باشد. با توجه به افزایش مصرف فاضلابها چنانچه کاربرد این مواد با رعایت استانداردها و ملاحظات مربوطه نباشد، جذب فلزات سنگین موجود در آنها توسط گیاه و ورودشان به زنجیره غذایی حیوان و انسان و نیز حرکتشان به سمت آبهای زیرزمینی، پیامدهای سوئی به دنبال خواهد داشت. هدف از انجام این پژوهش ‌ برآورد توازن جرمی سه فلز کادمیم، کروم و کبالت در یک خاک آهکی بود. بدین منظور، کرتهایی به ابعاد 4×4 متر انتخاب و در سه تکرار و به طور تصادفی به مقدار 50 تن در هکتار از تیمارهای لجن فاضلابِ غنی شده با فلزات سنگین و فرم معدنی (کلرید) این فلزات استفاده گردید. فرم قابل استخراج با HNO3 برای این فلزات تا عمق 100 سانتی‌متری خاک در لایه‌هایی به ضخامت 20 سانتی‌متر، اندازه‌گیری و معادله توازن جرم در این خاک برآورد گردید. نتایج مربوط به توازن جرمی، حرکت Co، Cr و  Cdرا به سمت لایه‌های زیرین خاک به ترتیب برابر 45/85، 38/23 و 14/42 درصد از مقدار افزوده شده به خاک نشان داد. بنابراین با توجه به عدم دستیابی به توازن جرمی صد در‌صدی بین مقادیر اضافه شده این فلزات به خاک، مقدار فلزات موجود در خاک و همچنین میزان جذب شده توسط گیاه، این مقدار فلزات از طریق درز و شکافهای حاصل از انبساط و انقباض خاک به عمقهای پایین‌تر انتقال یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Cd, Cr, and Co Motion in Soil Treated with Sewage Sludge and Salts of the Metals and their Uptake by Vegetable Crops A Case Study in East Isfahan

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Panahpoor 1
  • Majid Afyuni 2
  • Mahdi Homaee 3
  • Mehran Hoodaji 4
1 Faculty Member & PhD Student of Soil Science, Ahwaz Branch, Azad Islamic University
2 Prof. of Soil Science, Isfahan University of Technology
3 Assoc. Prof. of Soil Science, University of Tarbiat Modarres, Tehran
4 Assis. Prof. of Soil Science, Khorasgan Branch, Azad Islamic University
چکیده [English]

The concentration of heavy metals in soil is increasing mainly due to the use of fertilizers, pesticides, and urban and industrial wastewaters. Field application of wastewater may contaminate food chains and water resources if environmental standards are not duly observed. The objective of this research was to determine the mass balance and transport of Cd, Cr, Co in a sewage sludge amended calcareous soil.  Sewage sludge was applied at 50 t/ha to 4×4 plots in three replications. After 5 years from sludge application, soil samples were collected to a depth of 100 cm at 20 cm increments and analyzed for their total heavy metal concentration. We were not able to recover 100% of the metals added into the soil at a depth of 100 cm. Our results indicate that 14, 38, and 46 percent of Cd, Cr, and Co, respectively, had been lost over five years. The results also show that some of the metals may have moved to depths below 100 cm through preferential flow paths.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavy metal
  • Food Chains
  • Mass Balance
  • Preferential Flow
  • Sludge
1- Davies, B. E. (1980). Applied trace elements, 2nd Ed., J. Willey, Chichester, London.

2- Davies, B. E. (1992). Trace metals in the environment: Retrospect and prospect, In: Biogeochemistry of trace elements, 12th Ed., D.C. Adriano, ed., Lewis Publishers, Boca Raton, 1-17.

3- Chang, A. C., Warneke, J. E., Page, A. L., and Lund, L. J. A. (1984). “Accumulation of heavy metals in sewag sludge treated soils.” J.Environ. Qual., 13 (1), 87-91.

4- Williams, D. E., Vlamis, J., Pukite, A. H., and Corey, J. E. (1987). “Metal movement in sludge amended soils: a nine year study.” Soil Science, 143(2), 124-131.

5- Richards, B. K., Steenhuis, T. S., Poverly, J. H., and McBride M. B. (1998). “Metal mobility at and old, heavily loaded sludge application site.” Environmental Pollution, 99, 365-377.

6- Schwab, A. P., Banks, M. K., and Erickson, L. E. (2002). “Fate and transport of heavy metals and radionuclide in soil: the impact of vegetation.” Kansas state university,(May 10, 2004).

7- Stvech, T., and Richter, J. (1997). “Heavy metal displacement in a sandly soil at the field scale: I: Measurements and parameterization of sorption.” J. Environ. Qual., 26, 49-56.

8- Dunigan, E. P., and Dick, R. P. (1980). “Nutrient and Coliform losses in runoff from fertilizer and sewage sludge treated soil.” J. Environ.,138-153.

9- Camobreco, V. J., Richards, B. K., Steenhuis, T. S., Peverly, J. H., and McBride, M. (1996). “Movement of heavy columns.” Soil Science, 161 (11), 740-750.

10- Steenhuis, T. S., and McBride, M. B. (2001). “Preferential flow and organic enhancement of metals transport to groundwater from land-applied bioslids in the northeastern U.S.” Water Resources Grant Proposal, Preferentional. pdf > (Aug. 20, 2000).

11- Baveye, P., and Murray, B. (1999). “Mass balance and distribution of sludge- borne trace elements in a silt loam soil following Long-term applications of sewage sludge.” The Science of the Total Environment, 227, 13-28.

12- Gasco, G., Lobo, M., and Guerrero, F. (2003). “Heavy metals mass balance in a typic xerofluvent treated with aerobically digested sewage sludges.” Ejeafche-ssues, 2, 1-19.

13- هنرجو، ن. (1371). مقـایسه چگونگی تحول و تکـامل و بررسی کانیهای رسی در خاکهای تراس‌های رودخانه‌ زاینده رود اصفهان. پایان نامه دوره کارشناسی ارشد خاکشناسی، دانشگاه صنعتی اصفهان.

14- Logan, T. J., Harrison, B. J., Mcavoy, D. C., and Greff, J. A. (1996). “Effects of olestra in sewage sludge on soil on soil physical properties.” J.Environ. Qual., 25, 153-161.

15- Van Genuchten, M. T., and Cleary, R. W. (1976). Movement of solutes in soil: Computer- simulated and laboratory results, In: Soil chemistry: B. physico- chemical models, G. H. Bolt, ed., Elsevier Scientific Pub. Co., Amsterdam.

16- هودجی، م. (1380). حرکت سه فلز سنگین کادمیم، کبالت و کرم در خاک تیمار شده با لجن فاضلاب و جذب آنها به وسیله گیاه‌. رساله دکتری خاکشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران.

17- کلباسی، م. (1370). دستور العمل آزمایشات خاکشناسی عمومی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان.

18- Baker, D. E., and Macher, M. C. A. (1982). Nickel, Copper, Zink, and Cadmium, In: Methods of soil analysis, Part 2- chemical and microbiological properties, A. L. Page R. H. Miller, and D. R. Keeney, eds., Agronomy 9, 323-334.

19- Jelinek, C. F., and Braude, G. L. (1978). “Management of sludge use on land.” J. Food Prot., 41, 476-480.

20- F. Vander Leaden, L. T. Troise, and D. K. Todd, eds. (1990). The water encyclopedia, 5th Ed., Lewis Publishers, Boca Roton, FL.

21- Metcalf and Eddy. (1991). Wastewater engineering, treatment, desposal, reuse, 3rd Ed., McGraw Hill, New York.