تعیین ضریب انتشار پذیری آفت کش دلتامترین در فواصل انتقال کوتاه در ستون های خاک حاوی بیوچار گندم

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا همدان.

2 استادیار گروه کشاورزی، دانشگاه پیام‌نور، تهران.

3 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا همدان.

10.22069/jwsc.2022.19722.3517

چکیده

سابقه و هدف: مواد آلی سبب بهبود وضعیت فیزیکی خاک شده و با توجه به افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک ، الگوی جذب آلاینده را تغییر داده و از آبشویی آن‌ها به آب‌های زیر زمینی جلوگیری به عمل می‌آورد. انتشارپذیری یکی از مهم‌ترین پارامترهای مورد استفاده در معادله جابجایی-انتشار است که مقدار آن می‌تواند تابع فاصله انتقال و همچنین ویژگی‌های محیط متخلخل باشد. هدف از این تحقیق بررسی روند آبشویی دلتامترین در ستون‌های خاک تحت تاثیر بیوچار بوده است و در طی این مطالعه منحنی رخنه و ضریب انتشار پذیری این آفتکش در ستون‌های عمودی خاک تعیین گردید.
مواد و روش‌ها: این تحقیق در ستونهای خاک با ارتفاع 15 و 30 سانتی متری و در بازه‌ی زمانی 12 ، 23 ، 56 و 112روزه و شامل سطوح 5/1 و 3 درصد بیوچار گندم و تیمار شاهد بصورت طرح فاکتوریل بر پایه‌ی کاملا تصادفی اجرا گردید. غلظت مورد استفاده آفت کش دلتامترین 300 سی سی در هر هزار لیتر در هر هکتار بود. جهت تعیین غلظت باقی مانده فقط یک بار آفت کش با دوز توصیه شده به سطح پاشیده شد و سپس با توجه به سیکلهای آبیاری در نظر گرفته شده تغییرات آفت کش در طول زمان و در عمق‌های 15 و 30 سانتی‌متری ستون‌های خاک مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش از روش تحلیلی بریگهام برای بدست آوردن ضریب انتشار پذیری استفاده شد. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین‌ها در تیمارهای مورد بررسی با استفاده از آزمون آماری LSD و با نرم افزار SAS 9.4 انجام شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که غلظت باقی مانده‌ی آفت کش در عمق صفر تا 15 سانتی متری تیمار‌های بیوچار 5/1 و 3 درصد وزنی نسبت به شاهد به ترتیب 26 و 43 درصد و در عمق 15 تا 30 سانتی‌متری به ترتیب 37 و 17 درصد کاهش یافته است. بر اساس نتایج حاصله جذب و تثبیت آفت کش در خاک بوسیله‌ی تیمار بیوچار 3 درصد وزنی بیشتر از سایر تیمار‌ها بوده است. در تیمار شاهد با افزایش عمق ضریب انتشار پذیری کاهش یافت، در تیمار اصلاح شده با بیوچار 5/1 درصد با افزایش طول نمونه ضریب انتشار پذیری افزایش پیدا کرد و در تیمار بیوچار 3 درصد با افزایش طول نمونه‌ها ضریب انتشار پذیری کاهش چشمگیری یافت. ضریب انتشار پذیری دلتامترین در ستون‌های 15 سانتی‌متری برای تیمار‌های شاهد ، بیوچار 5/1 درصد ، بیوچار 3 درصد به ترتیب 37/5 ، 1 ، 59/3 سانتی متر و در ستون‌های 30 سانتی‌متری به ترتیب 91/3 ، 27/1 ، 92/0 سانتی‌متر بدست آمد.
نتیجه گیری: تولید بیوچار بسیار راحت و مقرون به صرفه بوده و در محدود کردن حرکت و تثبیت آفت کش در خاک موفق بوده و با افزایش درصد وزنی آن در خاک می‌توان جذب آفت کش به سطح ویژه‌ی بیوچار‌ها را افزایش داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of Dispersion Coefficient of Deltamethrin in Short Transfer Intervals in Wheat Biochar Soil Columns

نویسندگان [English]

  • omid bahmani 1
  • Vahid Atlasi pak 2
  • Mahyar Ghaytrani 3
1 Corresponding Author, Assistant Prof., Dept. of Water Sciences and Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan.
2 Assistant Prof., Dept. of Agriculture, Payame Noor University, Tehran.
3 M.Sc. Graduate, Dept. of Water Sciences and Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan.
چکیده [English]

Background and objectives: Organic matter improves the physical condition of the soil and due to the increase in water holding capacity of the soil, changes the pattern of contaminant uptake and prevents them from leaching into groundwater. Dispersion is important factor affecting soil solute transport in porous media that used in the advection-dispersion equation and it is a function of the transmission distance. The aim of this study was to investigate the effect of biochar on the leaching process of deltamethrin in soil columns. During this study, the Breakthrough curve and dispersion coefficient of this pesticide in vertical soil columns were determined.
Materials and methods: This study was carried out in soil columns with a height of 15 and 30 cm and in a period of 12, 23, 56 and 112 days and including different levels of 1.5 and 3 WP% (Weight percent) of wheat biochar and control treatment as a completely randomized factorial design. The concentration of deltamethrin used was 300 cc per thousand liters per hectare. To determine the residual concentration, the pesticide was sprayed on the surface only once with the recommended dose and according to the considered irrigation periods, the changes of the pesticide over time and at different depths of the soil columns were studied. In this study, Brigham's analytical method was used to obtain the dispersion coefficient. Analysis of variance and comparison of means in the studied treatments was performed using LSD statistical test and SAS 9.4 software.
Results: The results showed that the residual concentrations of pesticides in 1.5 and 3% of biochar treatments compared to the control were decreased 26 and 43%, at depths of 0 -15 cm and 37 and 17% at depths of 15-30 cm respectively. Based on the results, pesticide uptake and stabilization in 3% biochar treatment was more than other treatments. In the control treatment, with increasing soil depth, it was observed that the dispersion coefficient decreased, in the modified treatment with biochar 1.5%, the dispersion increased while in the biochar 3% treatment, the dispersion coefficient decreased significantly by increasing the sample length. Deltamethrin dispersion coefficient in 15 cm columns for control, biochar 1.5 and 3% treatments were 5.37, 1, 3.59 cm and in 30 cm columns 3.91, 1.27, 0.92 cm was obtained, respectively.
Conclusion: Biochar production is very convenient and cost-effective and is successful in restricting the movement and stabilization of pesticides in the soil and by increasing its weight percentage in the soil, due to the surface area of biochar can control the movement of pesticides.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biochar
  • Breakthrough curve
  • dispersion coefficient
1.Ahmad, M., Rajapaksha, A.U., Lim, J.E., Zhang, M., Bolan, N., Mohan, D., Vithanage, M., Lee, S.S., and Ok, Y.S. 2014. Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere. 99: 19-33.
2.Al-Tabbaa, A., and Ayotamuno, J.M. 2000. One dimensional solute transport in stratified sands at short travel distances. Journal of Hazardous Materials. 73: 1-15.
3.Cabrera, A., Cox, L., Spokas, K.A., Celis, R., Hermosín, M.C., Cornejo, J., and Koskinen, W.C. 2011. Comparative sorption and leaching study of the herbicides fluometuron and 4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid (MCPA) in a soil amended with biochars and other sorbents. Journal of agricultural and food chemistry. 59(23): 12550-12560.
4.Celis, R., Barriuso, E., and Houot, S. 1998. Sorption and desorption of atrazine by sludge-amend soil: Dissolved organic matter effects. Journal of Environmental Quality. 27: 1348-1356.
5.Chalhoub, M., Coquet, Y., and Vachier, P. 2013. Water and Bromide Dynamics in a Soil Amended with Different
Urban Composts. Vadose Zone Journal. 12 (1): 1-11.
6.Chen, G., Lin, C., Chen, L., and Yang,H. 2010. Effect of size-fractionation dissolved organic matter on the mobility of prometryne in soil. Chemosphere.79: 1046-1055.
7.Deng, H., Feng, D., He, J.X., Li, F., Yu, H., and Ge, C. 2017. Influence of biochar amendments to soil on the mobility of atrazineusing sorption-desorption and soil thin-layer chromatography. Ecological Engineering. 99: 381-390.
8.Farasati, M., and Seyedian, S. 2013. Effect of Scale on NaCl Dispersivity by HYDRUS 2D. Water and Soil. 27(4): 823-831. doi: 10.22067/jsw.v0i0.28204 (In Persian)
9.Gámiz, B., Pignatello, J.J., Cox, L., Hermosín, M.C., and Celis, R. 2016. Environmental fate of the fungicide metalaxyl in soil amended with composted olive-mill waste and its biochar: an enantioselective study. Science Total Environment. 541: 776-783.
10.Giori, F.G., Tornisielo, V.L., and Regitano, J.B. 2014. The role of sugarcane residues in the sorption and leaching of herbicides in twotropical soils. Water Air Soil Pollution. 225: 1935-1938.
11.Heidari, A. 2014. A Review on the Position of the Carcinogenic Hazards of pesticides Registered in Iran. Journal of Novel Researches on Plant Protection. 6(1): 16-1. (In Persian)
12.Pickens, J.F., and Grisak, G.E. 1981. Scale-dependent dispersion in a stratified granular aquifer. J. Water Resourse Reseaech. 17(4): 1191-1211. 
13.Manna, S., and Singh, N. 2015. Effect Of Wheat and rice straw biochars on pyrazosulfuronethyl sorption and persistence in a sandy loam soil".environmental science and health, Part B. 50: 463-472.
14.Maroufpour, E., Kashcoli, H., and Moazed, H. 2006. Study of thickness dependence dispersion in unsaturated homogeneous soils of sand. Science Journal of Shahid Chamran University. 14: 13-23.
15.Moore, A., and Waring, C.P. 2001. The effects of a synthetic pyrethroid pesticide on some aspects of reproduction in Atlantic salmon(Salmo salar L.). Aquatic toxicology. 52(1): 1-12.
16.Mudhoo, A., and Garg, V.K. 2011. Sorption, transport and transformation of atrazine in soils, minerals and composts: a review. Pedosphere. 21 (1): 11-25.
17.Ouyang, L., Wang, F., Tang, J., Yu, L., and Zhang, R. 2013. Effects ofbiochar amendment on soil aggregates and hydraulic properties. Journal ofsoil science and plant nutrition.13(4), 991-1002.
18.Rigotto, R.M., Vasconcelos, D.P., and Rocha, M.M. 2014. Pesticide use in Brazil and problems for publichealth. Cadernos de Saúde Pública.30: 1360-1362.
19.Rigi, M., and Farahbakhsh, M. 2017. Effects of Dissolved Organic Matter on Sorption of Metribuzin Herbicide by Two Different Soils. Water and Soil. 31(5): 1313-1324. doi: 10.22067/ jsw.v31i5.57650 (In Persian)
20.Thies, J.E., and Rillig, M.C. 2009. Characteristics of biochar: biological properties. Biochar for Environmental Management: Science and Technology. pp. 85-105.
21.Weston, D.P., Ding, Y., Zhang, M., and Lydy, M.J. 2013. Identifying the cause of sediment toxicity in agricultural sediments: the role of pyrethroids and nine seldom-measured hydrophobic pesticides. Chemosphere. 90: 958-964.
22.Zhang, X., and Wu, Y. 2016. Laboratory experiments and simulations of MTBE transport in layered heterogeneous porous media. Environmental Earth Sciences. 75(9): 1-10.