ارزیابی چندین روش هضم در استخراج عناصر سنگین از منابع آلی مختلف

سابقه و هدف: در سال های اخیر روند رو به افزایش تخریب منابع آب، خاک و محیط زیست در اثر کاربرد بی رویه مواد شیمیایی موجب ترغیب پژوهشگران به کشاورزی ارگانیک در سال های اخیر شده است. با وجود همه اثرات مثبتی که در ارتباط با مصرف منابع آلی بر روی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مطرح است، هنوز در این رابطه نگرانی های زیادی از نظر مسائل زیست محیطی، کشاورزی و سلامت وجود دارد. منابع آلی بسته به منبع، اغلب دارای مقادیر نسبتا زیادی عناصر سنگین می باشند؛ بنابراین اندازه گیری دقیق میزان فلزات سنگین در این ترکیبات از اهمیت بالایی برخوردار است.مواد و روش ها: برای انجام این پژوهش 20 نمونه ماده آلی مختلف شامل بقایای گیاهی، کود دامی، کود طیور، کمپوست حاصل از زباله های شهری، کمپوست لجن فاضلاب و ورمی کمپوست در نظر گرفته شد. برای استخراج عناصر سنگین از نمونه های ماده آلی مورد مطالعه، پنج روش هضم شامل هضم با اسید نیتریک، هضم خشک، هضم با مخلوط اسید نیتریک و پرکلریک، هضم با اسیدسولفوریک و هضم با اسید سولفوسالیسیلیک، در سه تکرار مورد استفاده قرار گرفت. عناصر سنگین مورد نظر شامل کروم، نیکل، سرب، کادمیوم، کبالت، مس، منگنز، روی و آهن بودند.نتایج و بحث: نتایج آزمایش نشان داد به طور کلی در مورد عناصر سنگین کادمیوم، سرب و کروم، اسید نیتریک+پرکلریک بهترین کارآیی را در استخراج این عناصر داشتند. در هر سه مورد بعد از مخلوط اسید نیتریک+پرکلریک، روش هضم خشک بیشترین میزان این سه عنصر را از نمونه های مورد آزمایش استخراج نمود (میانگین کادمیوم، سرب و کروم استخراج شده از همه نمونه های آلی). البته در مورد عناصر سرب و کادمیوم، نوع ترکیب آلی نیز بر عملکرد روش های هضم، موثر بوده است؛ به گونه ای که در مورد نمونه های کمپوست زباله و لجن فاضلاب اسید نیتریک و در نمونه های کمپوست کودهای دامی و طیور روش هضم خشک موفق تر عمل کرده است. با توجه به خطرات ناشی از سمیت پرکلریک در طی مراحل انجام هضم، به نظر می رسد استفاده از روش هضم خشک می تواند جایگرین مناسبی برای استفاده از مخلوط اسید نیتریک+پرکلریک باشد. در مورد بقیه عناصر شامل نیکل، کبالت، مس، منگنز، روی و آهن اسید سولفوسالیسیلیک بیشترین کارآیی را در استخراج این عناصر از نمونه های کمپوست داشته است که در مورد نمونه های کمپوست زباله و لجن فاضلاب با بقیه تیمارها به صورت یکسان عمل نمود.نتیجه گیری: روش های مختلف هضم به کار گرفته شده در این پژوهش و نیز منابع مختلف آلی که مورد آزمون قرار گرفتند تاثیر معنی داری در سطح 0/1 درصد، بر استخراج کلیه عناصر مورد نظر داشتند. علیرغم این که ترکیبات آلی مورد استفاده در این آزمایش از دامنه نسبتا گسترده ای از نظر ویژگی های مختلف ساختاری و شیمیایی برخوردار بودند؛ اما روش های هضم مورد استفاده برای عناصر سنگین و ریز مغذی موجود در این ترکیبات نسبتا روند مشخصی از نظر پتانسیل استخراج این عناصر را داشتند. به طور کلی در مورد عناصر سنگین کادمیوم، سرب و کروم، روش اسید نیتریک+پرکلریک و پس از آن روش هضم خشک، بهترین کارآیی را در استخراج این عناصر داشتند. در مورد بقیه عناصر شامل نیکل، کبالت، مس، منگنز، روی و آهن اسید سولفوسالیسیلیک بیشترین کارآیی را در استخراج این عناصر از نمونه های کمپوست داشت.

evaluation of several digestion methods in the extraction of heavy elements from different organic sources

introduction: in recent years, the increased water, soil, and environmental degradation, due to the excessive use of chemicals, has encouraged researchers into organic farming. despite all the positive effects associated with the consumption of sewage sludge and municipal compost on the soil physical and chemical properties, there is still a great concern in terms of the environment, agriculture and health. depending on the source, composts often contain relatively large amounts of heavy metals, and thus accurate measurement of heavy metal contents in these compounds is important.material and methods: in this study, 20 compost samples from different sources, including manure, municipal waste and sewage sludge sources were selected. five methods of digestion in three replicates were used to extract the heavy metals of the compost samples, including nitric acid, dry ashing, nitric–perchloric acid, sulfuric acid and sulfosalicylic acid methods. the elements were cd, pb, ni, cr, co, cu, zn, mn, and fe.results and discussion: analytical results indicated that the nitric–perchloric acid procedure was the most efficient for recovering cd, pb and cr from the organic samples. after that, dry ashing method extracted the highest amount of cd, pb and cr from all compost samples (on average). since perchloric acid is potentially hazardous during digestion procedure, dry ashing was recommended as an alternative method. the recovery of cd and pb in the organic compounds is affected not only by the digestion method, but also by the type of compost. for example, the nitric–perchloric acid procedure recovered more cd and pb from municipal waste and sewage sludge than manure and poultry fertilizers. in the case of other elements including ni, co, cu, mn, zn and fe, sulfosalicylic acid has the highest efficiency in extracting these elements from compost samples. extraction of these elements was only affected by the type of extraction method and the type of organic composition had no effect on it.conclusion: different digestion methods and also different compost sources that were tested had a very significant effect on the extraction of all heavy metals. despite the fact that the organic compounds used in this experiment had a relatively wide range in terms of various structural and chemical properties, the digestion methods used for the heavy and micronutrient elements in these compounds had a relatively specific trend in terms of the extraction potential of these elements. in general, in the case of heavy metals, cd, pb and cr, nitric acid + perchloric acid and then dry digestion method, had the best efficiency in extracting these elements. for the other elements including ni, co, cu, mn, zn and fe, sulfosalicylic acid was the most effective in extracting these elements from compost samples.