ارزيابي پايلوت كاهش TPH درپالايش خاك آلوده گازوئيلي با اصلاحگر كربن فعال

Assessment of TPH attenuation during remediation of gasoil-contaminated Soil using active carbon modifier in pilot study

سابقه و هدف: در كشور نفت‌خيز ايران آلودگي خاك با تركيبات نفتي از عوامل بسيارمهم آلودگي است. گازوئيل كه يكي از محصولات عمده نفت خام است و خود منبع عمده آلودگي محيط زيست به شمار مي رود. در حال حاضر نيازي مبرم در جهت جلـوگيري از گسترش، نشر و پخش آلودگي‌هاي نفتي و مشتقات آنها وجود دارد. كربن فعال به عنوان يك ماده موثر برنامه‌هاي كاربردي محافظت از محيط زيست مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام اين پژوهش، ارزيابي پالايش هيدروكربن نفتي‌كل در خاك آلوده به گازوييل با اصلاحگركربن ‌فعال، تعيين مدل سنتيك آن در طي فرآيند اعمال اصلاحگر و بررسي كمي تاثير مقادير و اندازه دانه بندي كربن فعال اضافه شده بر نرخ كاهش آلودگي هيدروكربني بوده است. مواد و روش‌ها: خاك آلوده به گازوييل از اطراف مخزن گازوئيل در اطراف پالايشگاه شيراز جمع‌وري و پس از سنجش مقدار هيدروكربن نفتي‌كل اوليه و ويژگي‌هاي فيزيكي و شيمايي خاك آلوده، نمونه‌هاي خاك 700 گرمي حاوي كربن فعال آماده شده در اندازه-هاي 05/0 و 05/2 ميلي‌متر و مقادير وزني صفر، 20، 40، 60، 80 و 100 گرم بر كيلوگرم بصورت پايلوت آماده شد. سپس نمونه‌ها در شرايط رطوبت ثابت 50 درصد بمدت چهار هفته در دماي2 ± 28 درجه سانتي‌گراد و هر هفته دو دور هوادهي، استراحت‌دهي و انكوبه شد. در نهايت نتايج تغييرات هيدروكربن نفتي كل و فعاليت ميكروبي در زمان پس از تجزيه و تحليل آماري گزارش شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه كاربرد كربن فعال اثر معني‌داري بر كاهش آلودگي گازوييلي خاك داشت. نتايج تعيين مدل سنتيك كاهش آلودگي در طي فرآيند اعمال كربن فعال نشان داد كه سينتيك كاهش هيدروكربن‌نفتي‌كل از نوع معادله درجه اول بود. نتايج نشان داد با افزايش وزن اصلاحگر، شدت كاهش نيمه عمر و سرعت ثابت تجزيه افزايش يافت. به‌طوري كه در تيمار وزن 100 گرم كربن ‌فعال، كمترين نيمه عمربرابر با 21/13 روز و خاك شاهد بيشترين نيمه عمر معادل با 78/76 را به خود اختصاص دادند. نتايج هيدروكربن نفتي‌كل، كاهش معني‌دار هيدروكربن‌هاي نفتي را در كليه تيمارهاي كربن‌فعال نشان داد. بررسي تنفس زيستي (شاخص فعاليت ميكروارگانيسم‌هاي تجزيه‌گر) نشان داد كاربرد كربن ‌فعال، در اندازه‌هاي كوچكتر و مقدار وزني بالاتر سبب بهبود تجزيه هيدروكربني گرديد. ميزان بهره‌وري زيستي كربن ‌فعال در پايان 60 روز معادل با 38 درصد محاسبه شد. نتيجه‌گيري: كاربرد اصلاحگر كربن فعال درخاك آلوده گازوئيلي يك روش ارزان، كارآمد و سازگار با محيط زيست مي‌باشد كه در صورت استفاده مناسب در خاك آلوده، محيطي مناسب براي گياهان و ميكرارگانيسم‌هاي خاك فراهم مي‌كند. اين روش مي‌تواند در پالايش خاك‌هاي آلوده به‌عنوان پيش تصفيه موثر همراه با ساير روش‌هاي زيستي و يا به تنهايي (بسته به ميزان آلودگي و تصفيه مورد نياز) به كار گرفته شود.

Background and objectives: In the oil-rich country of Iran, pollution of soil with petroleum compounds is a very important factor for pollution. Gasoil is one of the major products of crude oil and is a major source of environmental pollution. Currently, there is an urgent need to prevent the expansion and distribution of oil pollutions as well as their derivatives.Organic carbon has gained attention as an effective compound in applied management programs of environment conservation. The present study aimed to evaluate the refining of total petroleum hydrocarbon content, determining its kinetic model during the application of refiner and quantitative investigation of the effect of active carbon weight and grain size on the attenuation rate of total petroleum hydrocarbon. Materials and methods: The soil polluted with gasoil was collected from the vicinity of the gasoil tanker located in Shiraz refinery. Then, after measurement of the amount initial total petroleum hydrocarbon content and physical and chemical properties of the polluted soil, 700 gram soil samples containing active carbon at 0.05 and 2.05 mm sizes and 20, 40, 60, 80 and 100 g kg-1 weight doses were prepared as pilot. The samples were then rested in a 50% constant humidity for four weeks at 28 ± 2 °C, and were aerated and incubated two times a week. Finally, the results of the changes in the total petroleum hydrocarbon and microbial activity over time were reported after statistical analysis. Results: The results showed that the application of active carbon had a significant effect on the reduction of gasoil pollution of the soil. The results related to determination of the kinetic model for the reduction of pollution during the biochar application process showed that the kinetic of reduction in total petroleum hydrocarbon was of first order equation; so that in 100 g kg-1 active carbon treatment, the lowest half- life was 21.13 days, and the half- life of control soil was 78.76. The results of total petroleum hydrocarbon showed that there was a significant reduction of total petroleum hydrocarbon content in all active carbon treatments. Investigation of bio- respiration (activity index of degrading microorganisms) showed that the application of active carbon in smaller sizes and amount higher weights led to improved hydrocarbon degradation. The biological efficiency of active carbon was calculated 38 percent at the end of the 60 day period. Conclusion: Application of active carbon refiner in the gasoil- polluted soil is a cheap, effective and environment- compatible method which provides a suitable environment for the plants and soil microorganisms if utilized properly in the polluted soil. This method may be utilized in remediation of the polluted soils as a pre-refining method alone or along with other biological methods (depending on the extent of the pollution and the required remediation).