>
Fa   |   Ar   |   En
   تاثیر بیوچار و کربن فعال حاصل از ضایعات آلی بر غیرمتحرک کردن فلزات سنگین (سرب، روی و کادمیوم) و رشد گیاه ذرت در خاک آلوده  
   
نویسنده ماله میر چگینی محمد ,گلچین احمد
منبع آب و خاك - 1403 - دوره : 38 - شماره : 5 - صفحه:627 -607
چکیده    فلزات سنگین آلاینده‌های پایدار خاک هستند که سلامت محیط زیست و انسان را به خطر می‌اندازند. استفاده از مواد اصلاح کننده خاک مانند بیوچار و کربن فعال به‌عنوان روشی موثر برای کاهش تحرک فلزات سنگین در خاک مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، اثر ضایعات آلی (کاه و کلش گندم، پوست سخت گردو و بادام کاغذی)، بیوچار و کربن فعال تولید شده از آن ها بر غیرمتحرک کردن فلزات سنگین سرب، روی و کادمیوم و رشد گیاه ذرت در خاک آلوده در شرایط گلخانه‌ای بررسی شد. بیوچارها در دو دمای 300 و 500 درجه سلسیوس تولید و سپس با اسید فسفریک فعال و تیمارهای آزمایش در چهار سطح (0، 5/2، 5 و 10 درصد وزنی) و در سه تکرار به یک خاک آلوده اضافه شدند. نتایج نشان داد ضایعات آلی، بیوچارها و کربن‌های فعال، غلظت فلزات سنگین قابل دسترس در خاک را در سطح احتمال 5 درصد به‌طور معنی‌داری کاهش دادند. کربن‌های فعال بیشترین و ضایعات آلی کمترین اثر را داشتند. کمترین غلظت فلزات سرب، کادمیوم و روی قابل عصاره گیری با dtpa مربوط به تیمار کربن فعال 500 درجه سلسیوس حاصل از بیوچار کاه و کلش گندم 500 درجه سلسیوس و سطح مصرف 10 درصد به ترتیب با مقادیر 6/1، 5/4 و 464 میلی گرم در کیلوگرم خاک بود که به ترتیب 46/99، 67/83 و 96/63 درصد غلظت فلزات سنگین قابل جذب را نسبت به تیمار شاهد کاهش دادند. کمترین غلظت فلزات سنگین در بخش هوایی و ریشه گیاه ذرت مربوط به همین تیمار و سطح مصرف بود. کمترین غلظت سرب، روی و کادمیوم در بخش هوایی به ترتیب 67/71، 67/490 و 67/1 میلی گرم در کیلوگرم و در بخش ریشه به ترتیب 206، 1095 و 20 میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک گیاهی بود. بیشترین وزن خشک بخش هوایی و ریشه در همین تیمار و سطح مصرف 5 درصد به ترتیب با مقادیر 76/5 و 84/1 گرم در گلدان مشاهده شد. نتایج این پژوهش نشان داد بکار گیری کربن فعال می‌تواند به‌عنوان یک روش کارآمد و پایدار برای پاکسازی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین و افزایش رشد گیاهان در نظر گرفته شود.
کلیدواژه اسید فسفریک ,بیوچار ,جذب ,فراهمی ,گروه‌های عاملی سطحی
آدرس دانشگاه زنجان, دانشکده کشاورزی, گروه علوم و مهندسی خاک, ایران, دانشگاه زنجان, دانشکده کشاورزی, گروه علوم و مهندسی خاک, ایران
پست الکترونیکی agolchi2011@yahoo.com
 
   effect of biochar and activated carbon from organic waste on the immobilization of heavy metals (pb, zn, cd) and corn plant growth in contaminated soil  
   
Authors malehmir chegini m. ,golchin ahmad
Abstract    introductionsoil contamination with heavy metals significantly threatens both environmental and human health. anthropogenic activities, including chemical fertilizers and pesticides, industrial processes, wastewater disposal, and mining, contribute to the accumulation of heavy metals in soil. plants can then taken up these contaminants and enter the food chain, causing various health problems. soil amendments such as biochar and activated carbon offer a promising strategy for reducing the mobility and bioavailability of heavy metals in soil. this study investigated the effectiveness of biochar and activated carbon derived from organic waste materials (wheat straw, walnut shells, and almond shells) in immobilizing lead (pb), zinc (zn), and cadmium (cd) and promoting corn (zea mays. l.) growth in a greenhouse setting using contaminated soil. materials and methodsthree types of organic waste wheat straw, walnut shells and almond shells were pyrolyzed at two temperatures (300 °c and 500 °c) under oxygen-free conditions for two hours to produce six types of biochar. the resulting biochars were then activated with phosphoric acid at their respective production temperatures, yielding six types of activated carbon. these organic waste materials, biochar, and activated carbons were added to soil contaminated with lead, zinc and cadmium at four application rates (0, 2.5, 5, and 10% by weight) in triplicate, 4.5 kg pot-1. the pots were incubated for one month under controlled temperature and humidity to achieve a relative equilibrium. following incubation, the concentration of available heavy metals in the treated and control soils was measured. corn was then planted in the pots, and at the end of the growth period, plant growth parameters (dry weight of shoots and roots) and heavy metal concentrations in plant tissues were determined. the data were analyzed using a completely randomized factorial design, and treatment means were compared to each other and the control. results and discussionincreasing pyrolysis temperature resulted in increased biochar ph, electrical conductivity (ec), and ash content, while the percentage of organic carbon, c/n ratio, and cation exchange capacity (cec) decreased. activation with phosphoric acid lowered the ph, ash content, ec, and organic carbon content of the biochars, while increasing their cec. amending the soil with biochar significantly increased soil ph and ec, whereas activated carbon amendments decreased these parameters. all amendments (organic waste, biochar, and activated carbon) significantly reduced the concentration of available heavy metals in the soil. activated carbon had the greatest effect on immobilization, while organic waste had the least. the lowest concentrations of lead, cadmium, and zinc extractable with dtpa were observed with the 500°c activated carbon derived from wheat straw at a 10% application rate, with values of 1.6, 4.5, and 464 mg kg-1 soil, respectively, representing reductions of 99.46%, 83.67%, and 63.96% compared to the control treatment. this treatment also resulted in the lowest heavy metal concentrations in both the aerial parts and roots of the corn plants. specifically, the lowest concentrations of lead, zinc, and cadmium in the aerial parts were 71.67, 490.67, and 1.67 mg kg-1 dry weight, respectively, while in the roots, they were 206, 1095, and 20 mg kg-1 dry weight, respectively. the highest dry weights of the aerial parts and roots were also observed with this treatment and a 5% application rate, with values of 5.76 and 1.84 grams per pot, respectively. the lowest concentration of heavy metals in corn tissues was observed in treatments with activated carbon produced at 500 °c and applied at a rate of 10%. conclusionthis study demonstrates that activated carbon derived from organic waste materials can be an effective and sustainable method for remediating soil contaminated with heavy metals and promoting plant growth. however, the presence of detectable heavy metals in corn tissues following activated carbon application suggests that this approach may be best suited for soils with low to moderate contamination levels. 
Keywords absorption ,availability ,biochar ,phosphoric acid ,surface functional groups
 
 

Copyright 2023
Islamic World Science Citation Center
All Rights Reserved