بررسی جذب روی در خاک‌های غرقاب و غیر‌غرقاب : تاکید بر کانی‌شناسی اجزاء خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه علوم خاک. دانشگاه ملایر

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: روی یکی از عناصر کم‌مصرف است که برای رشد بهینه انسان، حیوانات و گیاهان در غلظت‌های کم ضروری است. غلظت بالای عناصر سنگین در خاک‌ها، برای سلامتی اکوسیستم و بشر خطراتی را دارد. کانی‌های رسی نقش مهمی در تجمع، جذب و واجذب و به همان اندازه در فرآیندهای تبادل یون‌های فلزی دارد. قابلیت دسترسی این عناصر کمیاب بوسیله گیاهان بوسیله محتوی کانی رسی در خاک‌ها کاهش می‌یابد. هدف از این مطالعه بررسی جذب روی به وسیله اجزاء خاک در شرایط غرقاب و غیرغرقاب، در ارتباط با کانی‌شناسی آنها است.
مواد و روشها: براساس مطالعات قبلی، 8 خاک‌رخ (چهار تا در شرایط غرقاب و چهارتا در شرایط غیرغرقاب) نمونه‌برداری و تشریح شدند و تمام خاک‌رخ‌ها در راسته اینسپتی‌سولز طبقه‌بندی شدند. برای این منظور، 8 نمونه خاک سطحی (0-30 سانتی‌متر) جمع آوری شد. نمونه‌ها هواخشک شدند و از الک 2 میلی‌متری رد شدند و آزمایشات فیزیکی و شیمیایی آن‌ها انجام شد. سه جزء شن، سیلت و رس در خاک‌های مورد مطالعه تفکیک شدند و مقدار کانی‌ها در جزء شن، سیلت و رس تعیین شد. مطالعات جذب روی به وسیله اضافه کردن 8 میزان روی از 100 تا 3000 میکرومول در محلول زمینه‌ای 01/0 مولار NaNO3 در جزء‌های شن، سیلت و رس انجام شد و تا 24 ساعت شیک شدند. داده‌های به دست آمده برای جذب روی در نمونه‌های متفاوت به معادلات فروندلیچ، لانگ‌مویر و تمکین برازش داده شدند.
یافته‌ها: نتایج مطالعه نشان داد که مقدار جذب روی با افزایش در غلظت روی در محلول افزایش یافته است. جذب روی در جزء رس و سیلت نسبت به جزء شن خیلی بیشتر بوده است. نتایج نشان داد که معادله فروندلیچ (95/0= (r2 برازش بیشتری نسبت به دیگر معادلات در شرایط غرقاب و غیرغرقاب داشته است. KF فروندلیچ، نشان دهنده میزان جذب در غلظت تعادلی روی بوده است و در جزء رس خاک غرقاب، میانگین آن (5/9668) از جزء سیلت (7/4682) و شن (2666) بیشتر است. میزان KF فروندلیچ در جزء رس در خاک‌های غیرغرقاب به طور میانگین برابر 8313 ، در جزء شن 5/5982 و در جزء سیلت برابر 7/2991 بدست آمد. نتایج نشان داد که بین میزان روی جذب شده و محتوی رس در تمامی نمونه‌ها در سطح 5% ، همبستگی معنی‌دار است (*n=8, r= 0.73). حضور کانی ورمی‌کولایت در خاک‌های غرقاب دلیل جذب بالای روی است (n=8, r2=0.768*)، در حالی‌که کانی‌های اسمگتیت و پالی‌گورسکایت (*n=8, r= 0.85) در خاک‌های غیرغرقاب بر جذب روی اثرگذارند. در جزء سیلت کانی‌های حدواسط از قبیل ایلیت-ورمی‌کولیت، ایلیت-اسمکتیت ( n= 8, r= 0.77*)و مقدار کمی از کلسیت، فاکتورهای اصلی در جذب روی هستند. وجود کوارتز و فلدسپار در جزء شن جذب روی را کاهش دادند. اما وجود کلسیت و دولومیت (n= 8, r= 0.96*) در این جزء جذب روی را افزایش داد.
نتیجه گیری: به طور کلی، نتیجه‌گیری می‌شود که نوع و مقدار نسبی کانی‌ها در اجزاء خاک یکی از فاکتورهای موثر در جذب عنصر روی می‌باشند. حضور کانی ورمی‌کولایت در خاک غرقاب و رس اسمگتیت و پالی‌گورسکایت در خاک غیرغرقاب از کانیهای مهم در جذب روی هستند. کلسیت کانی مهم در جزء شن و سپس سیلت در جذب است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Zinc adsorption in paddy and non-paddy soils: a perspective on soil particles mineralogy

نویسنده [English]

  • Soheila sadat Hashemi

چکیده [English]

Background and Objectives: Zinc (Zn) is one of the micro elements, that it’s essential for humans, animals and plants growth at low concentration. High concentrations of heavy metals in soils may constitute long-term health risks to ecosystems and humans. Clay minerals play an important role in accumulation, adsorption/desorption, as well as exchange processes of metal ions. The bio avaibility of these trace elements by plants decreases with the clay mineral content in soils, referring to the strong retention capacity of clay minerals to zinc. The aim of this study is to evaluate zinc sorption by soil fractions in puddling and non-puddling condition and it’s relation with mineralogy.
Materials and Methods: According to previous studies, eight profiles (Four in paddy and four in non-paddy condition) were sampled and described and all soil profiles were classified in Inceptisols order. For this research, eight surface soil samples (0-30 cm) were collected. Soil samples were air-dried and crushed to pass through a 2-mm sieve for further laboratory analysis and physico-chemical experiments was performed. All size fractions were separated and content of minerals in sand, silt and clay fraction was determined. Zinc sorption analysis was performed by adding eight rates of zn from 100 to 3000 µmol in 0.01M solution as background to sand, silt and clay particles and shaken for 24 h. The data obtained for zinc sorption on different samples was analyzed for Freundilch, Langmuir and Temkin equations.
Results: Results of study showed that the amount of zinc sorbed increased with increasing in the concentration of zn in the contact solutions. Zinc sorption was very much in the clay and silt fraction rather than sand fraction. The results showed that freundlich equation (R2=0.95) more fit than others equations, in puddling and non-puddling condition. KF of Freundilch, indicating sorption value in equilibrium concentration of Zn that in clay fraction of puddling soils it’s mean (9668.5) more than silt (4682.7) and sand (2666) fractions. KF Mean of Freundilch in clay, sand and silt particles of no puddling soils is equal to 8313, 5982.7 and 2991.7 respectively. Results indicated sorbed Zn value was significantly correlated with clay content in all sample (n=8, r= 0.73*). The presence vermiculite mineral in puddling soils is cause for high Zn sorption (n=8, r2=0.768*), whereas semectite and palygorskite minerals in no puddling soils affected on Zn sorption( n=8, r= 0.85*). In silt fraction mixed minerals such as illite-vermiculite, and illite-smectite (n= 8, r= 0.77*) and low content of calcite are main factors to zinc sorption. The presence of quartz and feldespare in sand fraction induce to low sorption of zinc. But the presence rarely of calcite and dolomite (n= 8, r= 0.96*) in this fraction increase zinc sorption value.
Conclusion: Generally, concluded that minerals type in soil particles are main factors to element sorption. The presence of vermiculite and smectite minerals in paddy soils and non paddy soils are important clay minerals in Zn sorption.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inceptisols
  • Smectite
  • Sorption
  • Vermiculite