تاثیر اندازه ذرات کود گاوی بر انتقال آلودگی باکتریایی با استفاده از مدل جذب- واجذب در خاک تحت جریان اشباع

کودهای دامی منبع میکروارگانیسم‌های بیماری‌زایی می‌باشند که می‌توانند سبب آلودگی منابع آب‌های سطحی و زیرسطحی شوند. باکتری‌ها پس از آزاد شدن از کود، می‌توانند به درون خاک نفوذ کرده و انتقال یابند. این پژوهش با هدف شبیه‌سازی اثر دانه‌بندی کود گاوی بر ضرایب انتقال باکتری ایشریشیاکولی در ستون شن تحت جریان اشباع انجام شد. کود گاوی با اندازه ذرات 25/0، 5/0، 1 و 2 میلی‌متر معادل با 30 تن در هکتار بر حسب وزن خشک استفاده شد. به موازات این تحقیق از ردیاب کلراید نیز برای بررسی ضریب انتشار پذیری خاک استفاده گردید. اثر تیمارهای کود بر انتقال باکتری ایشریشیاکولی در خاک با اندازه‌گیری تعداد باکتری و ردیاب کلراید در زه‌آب خروجی تا 20 سانتی‌متر مکعب حجم آب منفذی بررسی شد. از نرم افزار hydrus1d برای شبیه سازی استفاده شد. به منظور تعیین کلراید از الگوریتم لونبرگ مارگوت و بهینه‌سازی غیر خطی و برای تعیین نگهداشت و انتقال باکتری از معادله سینتیک دو مکانی یا مدل جذب واجذب و حل معکوس استفاده شد. نتایج نشان داد شبیه‌سازی انتقال باکتری توسط hydrus1d و مدل سینتیک دو مکانی به خوبی برای تمام تیمارهای کودی انجام شده است (میانگین انحراف معیار 056/0 و ضریب تعیین 905/0). تیمار 25/0 میلی‌متر بهترین تطابق را با نتایج شبیه‌سازی داشت. بر اساس نتایح تحقیق، بیشترین غلظت باکتری زه‌آب، در تیمار 2 میلی‌متر بدست آمد که ناشی از درشتی ذرات کود و خروج سریع‌تر و زودهنگام باکتری از بین ذرات آن می‌باشد. کمترین نرخ جذب، 610×59/5 (s1)، در تیمار کودی 2 میلی‌متر بدست آمد که دلیل آن رهایش بیشتر باکتری در این تیمار کودی و در نتیجه افزایش نرخ واجذب،110×61/3 (s1)، بود. همچنین با افزایش عمق خاک میزان نگه‌داشت باکتری نیز افزایش یافت که احتمالاً به دلیل تجمع باکتری‌ها روی سطح ذرات خاک در عمق‌های پایین‌تر می‌باشد.

Effect of Cow Manure’s Particle Size on Bacterial Contamination Transport in Soil using Attachment-Detachment Model under Saturation Condition

Livestock manures are a source of pathogenic microorganisms that cause contamination of water surface and groundwater. The aim of this study was to simulate the effect of cow manure granulation on the transmission coefficients of Escherichia coli in a column of sand under saturated flow. Cow manure with particle sizes of 0.25, 0.5, 1 and 2 mm equivalent to 30 (ton/hec) in terms of dry weight was used. The effect of fertilizer treatments on the transmission of Escherichia coli in the soil was investigated by measuring the number of bacteria and chloride detector in the drainage water, up to 20 cm3 of pore volume. In order to determine chloride, LevenbergMarquardt algorithm and nonlinear optimization were used, and to determine bacterial retention and transfer, a twosite kinetic AttachmentDetachment equation and inverse solution were used. The results showed that the bacterial transfer simulation was performed well for all fertilizer treatments by HYDRUS1D using a twosite kinetic model (average of mean deviation and coefficient of determination was 0.056 and 0.905 respectively). The 0.25 mm treatment had the best agreement with the simulation results. The highest concentration of wastewater bacteria was obtained in the fertilizer treatment of 2 mm, which is due to the coarseness of fertilizer particles and faster and earlier removal of bacteria from its particles. The lowest attachment coefficient rate, was obtained in the fertilizer treatment of 2 mm (5.59*106 s1) due to the release of more bacteria in this fertilizer treatment and as a result of increasing the rate of detachment coefficient (3.61*101 s1). Also, with increasing soil depth, the amount of bacterial retention increased, which is probably due to the accumulation of bacteria on the surface of soil particles at lower depths.