اثر بافت و ساختمان خاك و گياه تربچه بر مقدار نيكل در خاك، زه آب و گياه

Effects of soil texture and structure and cultivation on Ni content in soil, effluent and plant

سابقه و هدف: در بسياري از كشور ها از فاضلاب و پساب صنعتي در آبياري زمين هاي كشاورزي بهره گيري مي شود و آلودگي خاك اين مناطق با فلزهاي سنگين يكي از دلايل نگراني انسان ها مي باشد. آلودگي خاك از طريق فعاليت هاي انساني به عنوان يك مشكل شايع شناخته شده است. معمولاً فلزهاي سنگين به علت جذب شديد به فاز جامد خاك تحرك كمي دارند و به همين دليل از آلاينده هاي ماندگار در خاك مي باشند، ولي عوامل فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي زيادي حركت فلز هاي سنگين در خاك را تحت تاثير قرار مي دهد. هدف از اين پژوهش بررسي پيامد همزمان بافت و ساختمان خاك و كشت گياه بر مقدار نيكل در خاك، آب زهكشي شده و گياه در شرايط آبياري با آب حاوي نيكل بود. مواد و روش ها: در اين مطالعه ستون هايي به قطر 5 / 22 و ارتفاع 30 سانتي متر از خاك دست خورده (بدون ساختمان) و دست نخورده (داراي ساختمان) از دو خاك لوم رسي (CL) و لوم شني (SL) استفاده شد. در نيمي از ستون هاي خاك (دست خورده و دست نخورده) تربچه (Raphanus sativus L.) كاشته شد و آبياري همه ي ستون هاي خاك با آب حاوي نيكل انجام شد. اين پژوهش به صورت آزمايش فاكتوريل بر پايه طرح كاملاً تصادفي با 3 تكرار انجام شد. در هر دوره آبياري از زه آب خروجي ستون هاي خاك نمونه برداري شد. پس از برداشت جداگانه بخش هاي هوايي و ريشه گياه تربچه، از سه لايه 0-10، 10-20 و 20-30 سانتي متري خاك نمونه برداري انجام شد. سپس غلظت نيكل در آب زهكشي شده، لايه هاي خاك و همچنين اندام هوايي و ريشه گياه تربچه با استفاده از دستگاه جذب اتمي اندازه گيري گرديد. يافته ها: نتايج اين پژوهش نشان داد كه غلظت نيكل در خاك هاي لوم شني دست نخورده حدود 34% بيشتر از خاك هاي لوم رسي دست نخورده بود، كه اين امر نشان دهنده اهميت ساختمان و پيوستگي بهتر منافذ در خاك هاي لوم رسي و جذب كمتر نيكل توسط كلوئيدهاي خاك در مقايسه با خاك لوم شني است. غلظت نيكل در خاك هاي دست خورده 5 / 1 برابر بيشتر از خاك هاي دست نخورده بود كه ممكن است به علت تماس كمتر نيكل با كلوئيدهاي خاك و جذب كمتر آن در اين خاك ها به علت داشتن مسيرهاي ترجيحي براي جريان آب باشد. همچنين غلظت نيكل در زه آب ستون هاي خاك با كشت تربچه در برابر ستون هاي بدون كشت گياه بيشتر بود. كه مي توان دليل آن را با پيدايش خاكدانه هاي درشت و درز و ترك هاي ساختماني و همچنين كانال هاي ريشه در ستون هاي همراه با كشت گياه مرتبط دانست. در اين پژوهش فاكتور ترابري نيكل در گياه تربچه بيشتر از يك بود، بنابراين تربچه مي تواند يك گياه بيش اندوز نيكل به شمار رود. نتيجه گيري: غلظت بالاي نيكل در آب و خاك نشان دهنده توان جابجايي اين آلاينده در اين خاك ها با كشت گياه بيش اندوز تربچه است. بنابراين مديريت كشاورزي مي تواند نقش ويژه اي در تعيين آلودگي خاك و آب هاي زيرزميني به فلزهاي سنگين داشته باشد.

Background and objectives: Sewage and wastewater from industry are used for irrigating farmland in many countries and contamination of these areas with heavy metals has become one of the major causes of concern for human. Contamination of soil by human activities is recognized as a widespread problem. The mobility of heavy metals is usually low due to their strong affinity for the solid phase, and thus they are very persistent contaminants in soils but physical, chemical and biological parameters can affect heavy metal mobility in soil. The aim of this study was evaluate the interactive effects of soil texture and structure and plant cultivation on Ni content of soils, effluent drainage and plant being irrigated by Ni-contaminated water. Materials and methods: Columns with 22.5 cm diameter and 30 cm height of disturbed (unstructured) and undisturbed (structured) soils of sandy loam (SL) and clay loam (CL) were used in this study. Half of columns (undisturbed and disturbed) were cultivated by radish (Raphanus sativus L.) and all soil columns were irrigated by Ni-contaminated water. The experiments were carried out using randomized complete design and factorial arrangement in three replications. The drained water was sampled after each irrigation cycle. Radish were harvested and divided into shoots and roots and the soil was sampled from 3 layers of 1-10, 10-20 and 20-30 cm. Then the concentration of nickel (Ni) in drained water, soil layers and plant (shoots and roots) was determined by atomic adsorption. Results: Result showed that the concentration of Ni in the undisturbed soil columns was greater about 34% in the SL than in the CL soil texture. This indicates a predominant role of pore continuity than retention at adsorptive site in structured clay loam soils. In the disturbed soil columns, average Ni concentration was greater about 1.5 times more than undisturbed soil columns, likely due to enhanced Ni/soil particle interactions due to presence of preferential paths for water flow. Accelerated water velocities through preferential flow pathways were likely responsible for the smaller adsorption of Ni in undisturbed soil columns. The effluent concentration under radish cultivation showed higher Ni concentration contents when compared to soil without plant. In the soils under plant cultivation, structural cracks and root channels were the cause of higher leached concentrations when compared to the soil without plant cultivation. Our results also showed translocation factor of Ni was more than one and hence, radish could be considered as an accumulator of Ni. Conclusion: The high concentration of Ni in soil and effluent water drainage indicates the potential for pollution transfer from these media even in presence of radish as an accumulator; and also show that agricultural management can play an important role in soil and groundwater-heavy metals contamination.