مقايسه تاثير نانوذرات آهن صفرظرفيتي و اكسيدهاي آهن بر فراهمي فلزات سنگين در يك خاك آهكي

Effect of Nanoscale Zero-Valent Iron (nZVI) on Heavy Metals Availability in a Calcareous Soil

تركيبات آهن (به شكل صفرظرفيتي و يا اكسيد) به علت داشتن توانايي حذف يا كاهش آلاينده‌هاي متعدد آلي و معدني از موادي هستند كه به عنوان اصلاح كننده آلودگي محيط‌زيست به‌ويژه در محيط‌هاي آبي به كار مي‌روند. مطالعات كمي در مورد استفاده از آهن صفرظرفيتي به‌ويژه نانوذرات آهن در اصلاح خاك‌هاي آلوده به فلزات‌سنگين صورت گرفته است؛ بنابراين با هدف بررسي تاثير پودرهاي آهن بر فراهمي فلزات نيكل، روي، كادميوم و سرب در يك خاك آهكي آزمايشي در قالب طرح كاملا تصادفي با 4 تيمار پودرهاي آهن صفرظرفيتي و اكسيد آهن در اندازه نانو و ميكرومتر در سه دوره زماني 1، 2و 4 هفته و 2 تكرار به انجام رسيد. نتايج نشان دادند به طور كلي غلظت فلزات سنگين قابل استخراج با DTPA در خاك تحت تيمار منابع آهن‌دار صفرظرفيتي نسبت به خاك شاهد كاهش معنيدار داشت. غلظت نيكل، كادميوم، روي و سرب به ترتيب 28، 32، 37 و 28 درصد كاهش در تيمار آهن صفرظرفيتي ميكرومتر و 12، 0، 25 و 21 درصد كاهش در تيمار نانوذرات آهن صفرظرفيتي داشت. در صورتي‌كه حضور اكسيدهاي آهن باعث افزايش معني‌دار فلزات سنگين قابل استخراج با DTPA خاك شد. هم‌چنين در بازه زماني يك تا چهار هفته به استثنا فلز نيكل اختلاف معني‌داري در غلظت ساير فلزات سنگين قابل استخراج با DTPA مشاهده نشد. به‌طور كلي در اين مطالعه كارايي آهن صفرظرفيتي ميكرومتر در كاهش فراهمي فلزات سنگين بيشتر بود و تاثير نانوذرات آهن صفرظرفيتي در محيط خاك چشم‌گير نبود.

Iron (in zero-valent and oxide forms) is used to remove numerous organic and inorganic contaminants in environment. However, there are few reports, especially in nano scale, on the remediation of heavy metals contaminated soils using zero-valent iron in the literature. In this study, the effect of iron on the availability of heavy metals was evaluated in a calcareous soil spiked with cadmium, zinc, lead and nickel. The soil samples, in a randomized complete design with two replications, were amended with four iron materials including micrometric zero-valent iron (ZVI), nanoscale zero-valent iron (nZVI) and nano and micro scales iron oxides. Then, after 1, 2 and 4 weeks of the experiment, DTPA-extractable heavy metals in soil were determined. Results showed that DTPA extractable heavy metals significantly decreased in soil treated with zero-valent iron, compared to untreated soil The stabilization efficiency of Ni, Cd, Zn and Pb was 28%, 32%, 37% and 28% for ZVI and 12%, 0%, 25% and 21% for nZVI, respectively. In contrast, presence of iron oxides caused significant increase of DTPA extractable heavy metals in soil except for Ni. Moreover, Ni-DTPA decreased significantly with time whereas it was constant for the other elements examined. In this study, the observed capacity for heavy metals removal by ZVI was higher than other treatments whereas the stabilization efficiency of nZVI was not significant in the soil.