بهسازی خاک‌های آلوده به کادمیوم و مس با کاربرد دی‌کلسیم‌فسفات

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

امین فلامکی ¹ (استادیار؛ گروه مهندسی عمران؛ دانشگاه پیام نور؛ صندوق پستی 3697-19395 تهران؛ ایران)
حسین توللی ² (استاد؛ گروه شیمی؛ دانشگاه پیام نور؛ تهران؛ ایران)
مهناز اسکندری ³ (دانش آموخته دکتری خاکشناسی؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ واحد علوم وتحقیقات تهران؛ دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی؛ گروه خاکشناسی؛ تهران؛ ایران)
مهناز مرادی اصطهباناتی ⁴ (دانش آموخته کارشناسی ارشد؛ گروه شیمی؛ دانشگاه پیام نور؛ تهران؛ ایران)

تاریخ دریافت : 1392/06/30 تاریخ پذیرش : 1393/09/30 تاریخ انتشار : 1392/12/28

کلید واژه: آلودگی خاک, تثبیت‌سازی, کلسیم‌فسفات, کادمیوم, مس,

چکیده مقاله :

آلودگی منابع آب و خاک به فلزات سنگین از چالش های مهم عصر کنونی است. به همین دلیل، آلودگی‌زدایی چنین خاک‌هایی، پیش‌نیاز هرگونه بهره برداری بهینه از این منابع است. یکی از روش های مقرون به صرفه برای پیش گیری از انتشار فلزات سنگین در منابع آب و خاک، تثبیت و جامدسازی آن‌هاست. طی این فرآیند، فلزات سنگین در خاک های آلوده با اصلاح کننده هایی همچون مواد فسفاتی واکنش داده و با تشکیل موادی کم محلول یا نامحلول در محیط، به صورتی پایدار باقی می مانند. در این پژوهش، کارآیی دی کلسیم فسفات (DCP) در عدم تحرک و تثبیت دو فلز سنگین کادمیوم و مس در خاک ارزیابی شد. به منظور آگاهی از چگونگی جابه جایی این فلزات طی زمان در خاک، آزمایش شستشوی ستون خاک با 12 تیمار پی ریزی شد. خاک ها در چهار تیمار، به مقدار Kg/mg 500 به فلز مس و در چهار تیمار دیگر به فلز کادمیوم آلوده شدند. یک تیمار به عنوان شاهد انتخاب و به سه تیمار دیگر مقادیر 1/0، 2/0 و 5/0 درصد وزنی تثبیت کننده DCP افزوده شد. چهار تیمار دیگر نیز به همین روش آماده شدند، لیکن همزمان به هر دو فلز آلوده گشتند. نتایج نشان داد که در شرایط آلودگی خاک به فلز مس، کاربرد 1/0% DCP می تواند به اندازه 93% از مقدار خروجی این فلز در نخستین آبشویی، معادل با یک حجم منفذی خاک، بکاهد. این مقدار برای فلز کادمیوم برابر با 80% بود. با کاربرد مقادیر بیشتر تثبیت کننده (2% و 5%)، مقدار این دو فلز در محلول خروجی ناچیز و به صفر نزدیک شد. در حالت آلودگی توأمان خاک به هر دو فلز، با کاربرد 1% از DCP، مقدار اولیه خروجی مس 90% و کادمیوم 92% کاهش داشت. بنابراین به هنگام حضور توأمان این دو فلز در خاک، تثبیت Cd بهتر از Cu انجام می شود. بر پایه نتایج این پژوهش می توان نتیجه گرفت که DCP ماده ای موثر برای تثبیت و جامدسازی Cd و Cu و جلوگیری از ورود این دو فلز از خاک های سبک بافت به منابع آب زیرزمینی است.

چکیده انگلیسی:

At the present time, contamination of water and soil resources is an important environmental challenge. Therefore, decontamination of such soils is a prerequirement of using these resources. The stabilization/solidification is cost effective remediation method that prevents spreading of heavy metals in soil and water resources. In this process, contaminated soil reacts with amendments such as phosphate materials to form low soluble or non-soluble stable materials. In this research the performance of dicalcium phosphate (DCP) in stabilizing and immobilizing of two ubiquitous metals Cd and Cu through soil was investigated. To understand the mobility of these metals within coarse textured soil, 12 leaching column tests were conducted. Four soil samples were contaminated with 500 mg/kg Cu while four others were contaminated by 500 mg/kg Cd. One of the specimens was left blank, while the other three were mixed with 0.1, 0.2 and 0.5% (by weight) DCP stabilizer. In addition, four other samples were simultaneously contaminated with both metals and the same amount of additive. The results indicated in the case of Cu contaminated samples, application of 0.1% DCP reduces 93% of this metal in the first pore volume of effluent. For Cd, this amount was 80%. Increasing in the amount of stabilizer (0.2 and 0.5%) neglects the metal in effluent. In simultaneous contamination using 0.1% DCP, 90 and 92% of Cu and Cd was reduced, respectively. Therefore, immobilizing of Cd performed better than Cu when both were present. This study shows that DCP is an effective additive for stabilizing Cd and Cu to protect groundwater from contamination leached out of polluted coarse textured soil.