بررسی اثر بیوچار و هیدروچار جلبک کلرلا ولگاریس فعال‌شده بر توزیع شکل‌ها و زیست‌فراهمی کادمیوم در خاک

آلودگی خاک به فلزات سنگین، خطرات زیست‌محیطی قابل‌توجهی دارد که بر امنیت غذایی و سلامت انسان اثرگذار است. در این پژوهش اثر بیوچار و هیدروچار فعال مشتق شده از جلبک کلرلا ولگاریس بر شکل‌های مختلف کادمیوم در خاک بررسی شد. این پژوهش شامل سطوح 0، 0.5 و یک درصد وزنی بیوچار و هیدروچار فعال تولید شده از جلبک کلرلا ولگاریس در خاک‌هایی با غلظت کادمیوم 50 و 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم است. بیوچار و هیدروچار به ترتیب در دمای 450 و 200 درجه سانتی‌گراد تولید و با هیدروکسید پتاسیم فعال شدند. شکل‌های مختلف کادمیوم در خاک شامل قابل تبادل، متصل مواد آلی، کربناتی و متصل به اکسید آهن و منگنز اندازه‌گیری شد. مورفولوژی سطح نمونه‌ها، مقدار کالری ناخالص، کربن، نیتروژن، هیدروژن، سطح ویژه و زیست‌توده هیدروچار و بیوچار فعال شده تعیین شدند. نتایج نشان داد که در تیمار 50 میلی‌گرم بر کیلوگرم کادمیوم، افزودن یک درصد بیوچار باعث کاهش 2.9 میلی‌گرم بر کیلوگرم کادمیوم (تیمار شاهد) قابل تبادل شد. افزایش غلظت بیوچار و هیدروچار از 0.5 به یک درصد باعث افزایش کادمیوم متصل به اجزای آلی و اکسیدهای منگنز و آهن شد. در غلظت‌های 50 و 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم کادمیوم، بالاترین مقدار کادمیوم در شکل‌ اکسیدهای آهن و منگنز به ترتیب 23 و 24.8 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود. به‌طورکلی نتایج این مطالعه نشان داد که بیوچار و هیدروچار فعال تولید شده از جلبک کلرلا ولگاریس با افزایش شکل‌های زیستی کم محلول کادمیوم می‌توانند گام مهمی در مسیر کشاورزی پایدار باشد.

investigating the effect of activated chlorella vulgaris algae biochar and hydrochar on the distribution and bioavailability of cadmium in soil

soil contamination with heavy metals, paticularly cadmium, poses significant environmental risks, threatening food security and human health. this study investigated the effect of activated biochar and hydrochar derived from chlorella vulgaris algae on various cadmium forms in contaminated soils. biochar and hydrochar were produced at 450 and 200°c, respectively, and activated with potassium hydroxide. they were applied at concentrations of 0, 1, and 4% by weight to soils contaminated with cadmium at levels of 50 and 100 mg kg-1. cadmium fractions in soil—exchangeable, carbonate-bound, organic matter-bound, and those associated with iron and manganese oxides—were analyzed using atomic absorption spectroscopy.  additionally, the surface morphology, gross calorific value, carbon, nitrogen, hydrogen content, specific surface area and biomass of the activated hydrochar and biochar were determined. the results indicated that with a cadmium concentration of 50 mg kg-1, the addition of 4% biochar reduced the exchangeable cadmium by 2.9 mg kg-1, attributed to the high specific surface area of biochar and hydrochar, providing numerous adsorption sites for cadmium ions. increasing biochar and hydrochar concentrations from 1% to 4% enhanced the cadmium fractions bound to organic matter and iron/manganese oxides. at cadmium concentrations of 50 and 100 mg kg-1, the highest amounts of cadmium in the form of iron and manganese oxides were 23 and 24.8 mg kg-1, respectively. this study highlights the potential of biochar and activated hydrochar from chlorella vulgaris algae to promote sustainable agriculture by reducing the bioavailability of cadmium in contaminated soils.