اثر مقادير مختلف سولفات و كربنات كلسيم تحت جريان اشباع ماندگار بر جذب و نگهداشت باكتري سودوموناس فلورسنس در ستون‌هاي شن

Psedomonas fluorescens Adsorption and Filtration as Affected by Calcium Sulfate and Carbonate in Sand Columns Under Saturated Condition

انتقال و پالايش باكتري‌هاي بيماري‌زا در محيط‌هاي متخلخل و آب‌هاي زير‌زميني از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در سال هاي اخير بررسي عوامل مؤثر بر پالايش و انتقال باكتري‌ها مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش اثر مقادير مختلف سولفات كلسيم و كربنات كلسيم بر جذب و پارامترهاي پالايش باكتري سودوموناس فلورسنس در ستون‌هاي شني تحت شرايط رطوبتي اشباع بررسي شد. چهار سطح صفر، 5 ،10 و 20 درصد كربنات كلسيم و سه سطح صفر، 5 و 10 درصد سولفات كلسيم در مخلوط با شن (0/25-0/15 ميلي‌متر) به‌عنوان تيمارهاي اصلي (به‌صورت فاكتوريل) و در قالب طرح كاملاً تصادفي در سه تكرار اعمال گرديد. مخلوط‌هاي مذكور در سيلندرهاي پيركس به طول 20 و قطر 7 سانتي متر ريخته و شرايط جريان اشباع ماندگار با شدت جريان يكسان در آنها ايجاد شد. سوسپانسيون با غلظت 106 باكتري سودوموناس فلورسنس در سانتي‌متر مكعب (C0) به‌صورت تزريق پله‌اي روي ستون‌ها اعمال شد. آزمايش تا خروج زه‌آب از زير ستون برابر پنج حجم آب منفذي (PV) ادامه يافت. هنگام آبشويي، غلظت باكتري (C) در زه‌آب با فواصل 0/25PV اندازه گيري شد. پس از پايان آبشويي، فراواني باكتري در لايه هاي 5-0، 10-5، 15-10 و 20-15 سانتي‌متر از ستون‌ها نيز اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه اثر مقادير كربنات كلسيم بر نگه‌داري و پالايش باكتري در لايه‌هاي 10-5 و 15-10 سانتي متري در سطح آماري 1 درصد و در لايه20-15 در سطح آماري 5 درصد معني‌دار شد. هم‌چنين اثر مقادير سولفات كلسيم در لايه هاي 15-10 و 20-15 سانتي‌متري در سطح آماري 5 درصد معني‌دار شد. اثر متقابل سولفات كلسيم X كربنات كلسيم بر پالايش باكتري در لايه‌‌هاي 10-5 ، 15-10 و 20-15 سانتي متري در سطح آماري 1 درصد معني‌دار گرديد. نيمرخ غلظت باقي مانده و ضريب پالايش به خوبي نشان‌دهنده كاهش ميزان پالايش باكتري با افزايش عمق در تيمارها بود. بنابراين مي توان گفت معني دار بودن اثر تيمارهاي به‌كار رفته در لايه هاي سطحي نشان دهنده پالايش فيزيكي بيشتر در اين لايه ها مي باشد. بنابراين ظرفيت پالايش بالاي كاني هاي كربناته و سولفاته مي تواند از انتقال باكتري در محيط‌هاي متخلخل اشباع و به‌دنبال آن آلودگي آب هاي زيرزميني بكاهد.

Transport and filtering of pathogenic bacteria through porous media and groundwater resources are important and، therefore the effect of various factors on bacteria transport and filtering has been given a great attention nowadays. In this study، effects of calcium sulfate and carbonate on Psedomonas fluorescens filtration and filtering parameters were investigated in saturated sand columns under steady-state flow. The calcium carbonate levels included 0، 5، 10 and 20 %w/w and calcium sulfate levels consisted of 0، 5 and 10 % w/w which were thoroughly mixed with sand (0.15-0.25 mm). The experiment was considered factorial in completely randomized design with three replicates. The treated sands were poured into pyrex cylinders with length of 20 cm and diameter of 7 cm. Then، steady-state saturated flow with constant flux was applied to the columns. When the steady-state flow was established، the bacteria suspension with concentration of 106 CFU cm-3 (C0) was injected as step input into the columns. The leaching then was continued up to 5 times of pore volume (PV). The effluent concentration of the bacteria (C) was measured at 0.25 PV intervals. Then، the sand columns were divided into 0-5، 5-10، 10-15 and 15-20 cm layers in order to measure the filtered bacteria in each layer. The results showed that the effects of calcium carbonate on retaining of the bacteria in the 5-10 and 10-15 cm layers were significant at 1% level. It was significant at 5% for the 15-20 cm layer. The effect of calcium sulfate was also significant at 5% for the 10-15 cm and 15-20 cm layers. The interactive effects of treatments on bacteria adsorption was significant for the 5-10، 10-15 and 15-20 cm layers. The retained concentration profile and the filtration coefficient were significantly affected by the treatments، showing higher bacteria adsorption at lower depths and predominance of physical filtering. The results showed the high filtering capacity of carbonate and sulfate minerals which could ultimately reduce bacteria transport in saturated porous media towards groundwater resources.