اثر كاربرد سطوح مختلف كود گاوي و بيوچار حاصل از آن بر سينتيك جذب نيكل در يك خاك آهكي

The Effects of Different Levels of Cow Manure and its Biochar on the Kinetics of Nickel Adsorption in a Calcareous Soil

بيوچار يك ماده اصلاحي خاك است كه ظرفيت بالايي در جذب فلزات سنگين دارد. هدف اين پژوهش مطالعه تأثير كود گاوي و بيوچار حاصل از آن بر جذب نيكل و انتخاب بهترين معادله براي ارزيابي سينتيك جذب نيكل است. كود گاوي و بيوچار حاصل از آن در سطوح صفر، 2 و 4 درصد به خاك افزوده و به‌مدت 90 روز خوابانده شدند. به نمونه‌هاي خاك محلول 100 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نيكل افزوده و در دوره‌هاي زماني 1 تا 2880 دقيقه تكان داده شدند و سپس غلظت نيكل اندازه‌گيري شد. داده‌هاي جذب نيكل با هفت مدل رايج در سينتيك جذب برازش داده شدند. نتايج نشان داد كه كاربرد كود گاوي و بيوچار حاصل از آن در تمام زمان‌ها و سطوح باعث افزايش معني‌دار جذب نيكل نسبت به تيمار شاهد گرديد. سطوح كود گاوي و بيوچار حاصل از آن در جذب نيكل، اختلاف معني‌داري از نظر آماري در سطح 5 درصد نشان دادند به‌طوري‌كه سطح 4 درصد بيوچار ميزان جذب نيكل را نسبت به سطح مشابه كود گاوي و تيمار شاهد به‌ترتيب 23 و 44 درصد افزايش داد. معادله تابع تواني به‌دليل ضريب تبيين بالا و خطاي استاندارد پايين به‌عنوان بهترين معادله سينتيك جذب نيكل معرفي شد. هرچند كه ضريب تبيين معادله الوويچ ساده شده مشابه با معادله تابع تواني بود، اما به‌دليل خطاي استاندارد برآورد بالا نتوانست به‌عنوان معادله مناسب جهت بررسي سينتيك جذب نيكل استفاده گردد. معادلات مرتبه صفر، مرتبه اول، مرتبه دوم، مرتبه سوم و پخشيدگي سهموي نتوانستند جذب نيكل را توصيف كنند.

Biochar is a soil amendment that has a high capacity to adsorb heavy metals. The aim of this study was to identify the influence of cow manure and its biochar on nickel adsorption and to determine the best models to describe the kinetics of Ni retention. Accordingly, cow manure and its biochar were added to the soils at the levels of 0, 2 and 4%, and samples were incubated for 90 days. Soil samples were equilibrated with 100 mg L-1 Ni solutions for periods of 1 to 2880 min. Then, the concentration of nickel was measured. The Ni adsorption data were fitted to seven commonly used kinetic models. The results showed that cow manure and its biochar application in all times and levels increased nickel adsorption more than the control. There was also a significant difference (P<0.05) between cow manure and its biochar. Application of 4% biochar, as compared with the same level of cow manure, and the control, increased the Ni adsorption by 23 and 44%, respectively. Power function was the best fitted model describing the patterns of Ni adsorption, as evidenced by the relatively high values of R2 and the low values of SE. However, the Elovich function had some R2 similar to that of power function, but it could not be used as an adequate function to investigate the kinetics of nickel adsorption due to their high values of SE. The zero order, the first order, the second order, the third order, and parabolic diffusion equations were not well fitted to the Ni adsorption data.