جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "cadmium availability" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «cadmium availability» در نشریات گروه «کشاورزی»-
آلودگی خاک های شالیزاری به کادمیم (Cd) در کشورهای تولید کننده برنج یک معضل جدی به شمار می رود. به علاوه، بیوچار یک اصلاح کننده مهم در خاک های شالیزاری آلوده به کادمیم می باشد. با این حال، ضروری است ظرفیت بیوچار برای جذب این فلز سنگین افزایش یابد. بیوچار اصلاح شده با کلرید منیزیم (MgCl2) به طور گسترده ای در حذف فلزهای سنگین از محلول های آبی استفاده شده است. با این حال، اطلاعات کمی درباره کارایی آن در خاک وجود دارد. در مطالعه حاضر تاثیر سطوح مختلف (0، 3 و 5 درصد وزنی) بیوچار پوسته برنج اصلاح شده و اصلاح نشده با MgCl2 (تهیه شده در دمای 600 درجه سلسیوس) بر سینتیک و همدمای جذب کادمیم در یک خاک شالیزاری با بافت رس شنی بررسی شد. نتایج نشان داد که اصلاح بیوچار با MgCl2 باعث افزایش نسبت O/C از 27/0 به 48/0 و افزایش مساحت سطح از 6/195 به m2/g 2/231 شد. خاک های تیمار شده با بیوچارها به مدت 45 روز در دمای 25 درجه سلسیوس انکوباتور نگهداری شدند. سپس، آزمایش سینتیک جذب در غلظت 375 میلی گرم کادمیم بر لیتر در زمان های 25/0، 5/0، 1، 2، 4، 8، 16، 24 و 48 ساعت و آزمایش همدمای جذب در غلظت های 50، 100، 150، 200، 300، 350، 400، 600 و 800 میلی گرم کادمیم بر لیتر انجام گرفت. داده های سینتیکی جذب کادمیم توسط مدل الوویچ با خطای معیار تخمین (SEE) کوچک تر توصیف شدند. همچنین، داده های همدماهای جذب کادمیم توسط مدل فروندلیچ با SEE کوچک تر توصیف شدند. کاربرد 3 و 5 درصد بیوچار اصلاح شده، پارامتر KF مدل فروندلیچ برای جذب کادمیم را به ترتیب 4/2 و 8/2 برابر نسبت به خاک تیمار نشده با بیوچار افزایش داد، در حالی که کاربرد بیوچار اصلاح نشده تاثیری قابل ملاحظه ای بر این پارامتر نداشت. بنابراین، می توان نتیجه گیری کرد که بیوچار پوسته برنج اصلاح شده با MgCl2 قادر به کاهش تحرک و فراهمی کادمیم حتی در یک خاک شالیزاری رس شنی با ظرفیت بالا برای جذب کادمیم بود، هرچند که نتیجه گیری قطعی در این مورد منوط به انجام مطالعات واجذب کادمیم است.
کلید واژگان: خاک رسی, فراهمی کادمیم, مدل الوویچ, مدل فروندلیچIntroductionCadmium (Cd) contamination has been a widespread concern in paddy soils because of its subsequent transfer to the food chain. Biochar amendment is proposed to stabilize Cd in the contaminated soils. However, the pristine biochar shows limited functionality towards Cd sorption in practice. Recently, Mg-modified biochars have attracted much attention for their low toxicity. These biochars are coated by MgO or Mg(OH)2 precipitates during the pyrolysis process. Magnesium chloride (MgCl2)-modified biochars have been used widely in the removal of heavy metals from the aqueous solutions. However, there is little literature about their performance in soils. The present study therefore was conducted to investigate the effects of application of unmodified and MgCl2-modified rice husk biochars on the kinetics and isotherms of Cd sorption in a calyey paddy soil.
Materials and MethodsThe unmodified and MgCl2-modified biochars were produced from rice husk at 600°C. Some relevant characteristics of the produced biochars (including elemental composition, pzc, pH1:10, ash content and BET surface area) were determined. Moreover, the studied soil was taken from a paddy field (0-20 cm) in the Qaemshahr region of Mazandaran province. The biochars (< 0.5 mm) were added to the soil samples at three levels (0, 3, and 5% w/w) and the amended soils were incubated at 25°C for 45 days. Then, the kinetic experiments of Cd sorption at a concentration of 375 mg Cd/L at times of 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 24 and 48 hours and the isothermal experiments of Cd sorption at concentrations of 50, 100, 150, 200, 300, 350, 400, 600 and 800 mg Cd/L were performed. In both kinetic and isotherm experiments, a 0.01 M KCl solution was used as the background electrolyte. Finally, the relevant kinetic and isotherm models were fitted to the sorption data and their parameters were calculated.
Results and DiscussionBiochar characterization indicated that modification with MgCl2 resulted in an increase of the O/C ratio (from 0.27 to 0.48) and pH (from 7.67 to 8.60). This modification also increased the H/C ratio (from 0.032 to 0.071) and the specific surface area (from 195.6 to 231.2 m2/g). As a result, the MgCl2-modified biochar was more hydrophilic and less carbonized than the unmodified one. Moreover, the characteristic peaks of the MgCl2-modified biochar (3700, 1428 and 500 cm-1) were present in its FTIR spectrum. The results revealed that about 74 to 89% of the Cd sorption by the soils occurred in times less than 2 hours. With MgCl2-modification, the sorption equilibration time was reduced from 48 hours to 24 hours. In contrast, the unmodified biochar had no considerable effect on the Cd sorption kinetics. Among the kinetic models, the Elovich model with lower SEE was the best to fit the Cd sorption kinetic data. The intra-particle diffusion model was not satisfactory for Cd sorption on the biochars. Freundlich model with lower SEE well described the Cd sorption isotherms. Application of 3% and 5% MgCl2-modified biochar increased the Freundlich KF parameter by 2.4 and 2.8 times as compared to the control. Moreover, the aforementioned treatments increased the heterogeneity parameter of the Freundlich model (n) from 3.48 to 6.08. The Temkin model could not reasonable fit the sorption data. In contrast, the unmodified biochar did not show any considerable effect on the Cd sorption capacity of the clayey soil used in this research. This finding means that the unmodified biochar could not improve the sorption performance of negatively charged soil clay particles.
ConclusionAccording to the results obtained, it could be concluded that the Cd sorption behavior of the soil treated with unmodified rice husk biochar was similar to that of the untreated soil. Whereas, the MgCl2-modification improved both sorption rate and sorption capacity of the soil for Cd. Application of MgCl2-modified biochar improved the Cd sorption properties of a clayey soil with high intrinsic sorption ability. Thus, this may be a promising approach in remediation of Cd-contaminated paddy soils with the aim of reducing Cd mobility and availability. However, there is need to do more research to create awareness about the importance of biomass nature as well as pyrolysis temperature, the ratio of MgCl2 to biomass, the mechanism of Cd stabilization and the desorption of Cd from soils treated with MgCl2-modified biochars.
Keywords: Cadmium Availability, Clayey Soil, Elovich Model, Freundlich Model -
تجمع فلزات سنگین در سال های اخیر به دلیل فعالیت های بشری در حال افزایش است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر نانوبیوچار و نانوبیوچار اصلاح شده با آهن، تهیه شده از گیاه نی بر تحرک و توزیع شکل های شیمیایی کادمیوم در یک خاک آلوده بود. این پژوهش در سال 1400-1399 به صورت آزمایش فاکتوریل، با دو فاکتور شامل نوع جاذب (در چهار سطح شامل بیوچار، بیوچار اصلاح شده، نانوبیوچار و نانوبیوچار اصلاح شده) و کاربرد بیوچار (در سه سطح شامل صفر، 5/0 و 1 درصد وزنی) در قالب طرح کاملا تصادفی، در سه تکرار و در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. پس از اعمال تیمارها، نمونه های خاک به مدت 90 روز در شرایط انکوباسیون نگه داری شدند. در پایان آزمایش غلظت قابل دسترس و شکل های شیمیایی کادمیوم اندازه گیری شد. همچنین فاکتور تحرک کادمیوم تعیین شد. نتایج نشان داد در اثر کاربرد تمامی جاذب ها (به ویژه در سطح 1 درصد وزنی) غلظت کادمیوم قابل دسترس خاک، کادمیوم تبادلی و کادمیوم پیوند شده با کربنات ها به طور معنی داری کاهش یافت، در حالی که کادمیوم پیوند شده با اکسیدهای آهن و منگنز، کادمیوم پیوند شده با مواد آلی و کادمیوم باقی مانده در خاک، به طور معنی داری (05/0> P) افزایش یافت. بطوریکه مقدار کادمیوم قابل دسترس در تیمار 1 درصد نانوبیوچار اصلاح شده در مقایسه با تیمار شاهد 37/26 درصد کاهش یافت. نتایج همچنین نشان داد تیمار نانوبیوچار در تثبیت کادمیوم و کاهش تحرک آن در خاک موثرتر از بیوچار اولیه بود. افزون بر این، بیوچار و نانوبیوچار اصلاح شده در مقایسه با بیوچارهای اولیه کارایی بالاتری در ثبیت کادمیوم در خاک داشتند. به طورکلی نتایج نشان داد نانوبیوچار نی و نانوبیوچار نی اصلاح شده با کلرید آهن، می توانند جاذب های مناسبی برای تثبیت کادمیوم در خاک های آلوده باشند.کلید واژگان: آلودگی خاک, جاذب آلی, فراهمی کادمیوم, فاکتور تحرکIn the past few decades, accumulation of heavy metals in soils has increased as a result of human activities. The objective of this study was to evaluate the effect of common reed nano-biochar and Fe-modified nano-biochar on cadmium (Cd) mobility and fractionation in a Cd-contaminated soil. This study was carried out in 1399-1400 as a factorial experiment based on a completely randomized design (CRD) with two factors including absorbent type (at four levels including biochar, modified biochar, nano-biochar and modified nano-biochar), and biochar application levels (0, 0.5 and 1% w/w) in three replications under laboratory conditions. After treatments’ application, the soil samples were incubated for 90 days. At the end of incubation period, Cd availability and fractionation were measured and Cd mobility factor was determined. The results indicated that with the application of all absorbents (especially at 1% w/w level), concentration of available Cd, exchangeable and Cd bound to carbonate fraction were significantly decreased, while Cd bound to Fe-Mn oxides, Cd bound to organic matter and residue fraction of Cd significantly (P<0.05) increased. The Cd availability in modified nano-biochar treatment (1%) decreased by 26.37 % compared to the control. Results also indicated that nano-biochar had a more significant impact than raw biochar on the immobilization of Cd and decrease its mobility in the soil. In addition, modified-biochar and nano-biochar had more efficiency than raw biochars on the Cd stabilization in the soil. In general, the results revealed that common reed nano-biochar and modified nano-biochar with FeCl2 can be suitable absorbent for stabilization of Cd in contaminated soils.Keywords: Soil contamination, Organic absorbent, Cadmium availability, Mobility factor
-
سابقه و هدف
خاک به عنوان محیط رشد گیاه و زیست گاه موجودات زنده گوناگون با انواع تنش های زیستی روبه رو است. ریزجانداران خاک نقش مهمی در عملکرد و حفظ کیفیت خاک دارند، زیرا آن ها مسیول تجزیه مواد آلی، گردش چرخه عناصر غذایی و تخریب آلاینده-های خطرناک هستند. سمیت فلزی و شوری از مهم ترین تنش های موثر بر فعالیت میکروبی و آنزیمی خاک در بسیاری از مناطق جهان به ویژه مناطق خشک می باشند. شوری ممکن است تاثیرات منفی آلودگی بر فعالیت میکروبی خاک را برانگیزد. در سوی دیگر، کاربرد مواد آلی در خاک های شور یا خاک های آلوده به فلز سمی ممکن است پیامدهای منفی این دو تنش را بر جمعیت و فعالیت میکروبی و آنزیمی خاک کاهش دهد. هدف اصلی این پژوهش بررسی اثرهای شوری و بقایای گیاهی (یونجه) به عنوان یک سوبسترای آلی بر غلظت عناصر محلول، فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی، ساکاراز و تنفس ناشی از سوبسرا (SIR) در یک خاک آهکی آلوده به کادمیوم بود.
مواد و روش هااین پژوهش در شرایط آزمایشگاهی کنترل شده در دانشگاه شهرکرد انجام شد. آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و در چهار تکرار انجام شد. فاکتورها شامل دو سطح کادمیوم (0 و 30 میلی گرم بر کیلوگرم)، سه سطح شوری (35/1، 5/7 و 15 دسی زیمنس بر متر) و دو سطح بقایای گیاهی (با و بدون مانده یونجه) انجام شد. خاک ابتدا با استفاده از نمک کلرید کادمیوم آلوده و سپس با بقایای یونجه (1% وزنی- وزنی) مخلوط گردید. پس از اختلاط کامل خاک و بقایای گیاهان، تیمارهای شوری (کلرید سدیم) استفاده شدند. برای فعال سازی دوباره ی جمعیت میکروبی، رطوبت خاک در پیرامون 70 درصد از گنجایش مزرعه تنظیم و ظروف به مدت 4 هفته در دمای اتاق نگهداری شدند. پس از آن نمونه ها به مدت 90 روز در دمای 1±25 درجه سلسیوس انکوبه شدند. سپس فعالیت آنزیم های فسفومنواستراز اسیدی و ساکاراز در سه دوره به صورت ماهانه و تنفس ناشی از سوبسترا و غلظت عناصر محلول (کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم) یک بار در طول دوره انکوباسیون اندازه گیری شدند.
یافته هانتایج نشان داد افزایش سطح شوری در خاک کاهش فعالیت آنزیمی، تنفس ناشی از سوبسترا و غلظت عناصر محلول کلسیم، منیزیم و پتاسیم را به همراه داشت. اثر منفی شوری بر ویژگی های میکروبی در خاک آلوده به کادمیوم بسیار محسوس تر از خاک غیرآلوده بود. کاربرد مانده های یونجه آثار منفی شوری بر تنفس و فعالیت آنزیمی خاک را کاهش داد و افزایش غلظت عناصر کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم در محلول خاک را در پی داشت. این یافته ها نشان می دهد در خاک های شور و آلوده که محدودیت کربن دارند، کاربرد مواد آلی غلظت کادمیوم قابل دسترس را کاهش، فراهمی سوبسترای موجود در خاک را افزایش و در نتیجه فعالیت آنزیمی و میکروبی خاک را بهبود می بخشد.
نتیجه گیرینتایج این پژوهش نشان می دهد در خاک های آلوده شور با محدودیت فراوان کربن، مصرف مواد آلی اصلاحی به منظور تقویت ماده آلی خاک غلظت کادمیوم قابل دسترس و اثرات شوری را کاهش و در نتیجه تنفس و فعالیت آنزیمی خاک (ساکاراز، فسفومنواستراز اسیدی) را افزایش می دهد. همچنین افزدون مانده گیاهی یونجه به خاک افزایش غلظت عناصر محلول در خاک (کلسیم، پتاسیم، منیزیم و سدیم) را به همراه داشت. به طور خلاصه، این پژوهش نشان داد که اثر مشترک نمک NaCl و کادمیوم بر فعالیت آنزیمی و غلظت عناصر محلول خاک در غیاب بقایای گیاهی اغلب هم کرداری ولی در حضور بقایای گیاهی پادکرداری است.
کلید واژگان: تنش غیرزنده, شوری, فعالیت آنزیم, کادمیوم قابل جذب, کودهای آلیBackground and ObjectivesSoil, as an important component of terrestrial ecosystems, plant growth media, and a habitat of diverse living organisms commonly encounters a variety of abiotic stresses. Soil microorganisms play an important role in maintaining soil quality and functioning, since they are responsible for the decomposition of dead organic material, nutrient cycling and degradation of hazardous organic pollutants. Metal toxicity and salinity are the major abiotic stresses affecting soil microbial activity and community structure in many areas of the world, in particular arid regions. Salinity may prompt the negative influences of soil pollution on soil microbial activity. On the other hands, application of organic amendments to saline soils or toxic metal-polluted soils may alleviate the negative consequences of these two abiotic stresses on soil microbial activity and population.
Materials and MethodsThis study was conducted under controlled laboratory conditions at Shahrekord University. The main aim of this study was to investigate the effects of salinity and plant residue as an organic amendment on concentrations of soluble elements, enzyme activity and substrate-induced respirations (SIR) in a calcareous soil polluted with cadmium (Cd) over a three-month incubation experiment. A factorial experiment with two levels of cadmium (0 and 30 mg kg-1), three levels of salinity (1.35, 7.5 and 15 dS m-1) and plant residue treatments (with and without alfalfa residue) was conducted using a completely randomized design with four replications. Using cadmium chloride salt, the soil was contaminated, and subsequently amended with alfalfa residue (1%, w/w). After thorough mixing of soil and plant residue, salinity treatments were applied using NaCl salt. To reactivate the microbial population and for the aging effect, soil moisture was set at 70% of field capacity, and containers were pre-incubated at room temperature for 4 weeks. The samples were then incubated at 25±1 oC for 98 days.
ResultsIncreasing salinity levels resulted in an increase in soluble Na concentration, a reduction in soil enzyme activity and SIR, and a decline in the concentrations of soluble Ca, Mg and K. The harmful impact of soil salinity on microbial properties was much greater in Cd-polluted soils than unpolluted soils.
ConclusionResults indicated that addition of plant residue reduced the negative impacts of salinity and Cd pollution stresses on soil microbial and enzyme activity, and that resulted in increases in the concentrations of water soluble elements.The findings of the current study confirmed that application of adequate organic amendments can decrease Cd toxicity, enhance substrate availability and maintain soil microbial and enzyme activity in saline and polluted soils with substrate limitation.
Keywords: enzyme activity, Cadmium availability, Salinity, Abiotic stress, Organic amendments -
آلودگی خاک به کادمیم می تواند سبب کاهش تولیدات گیاهی و افزایش خطر استفاده از محصولات گیاهی آلوده به این فلز توسط انسان و حیوانات شود. این پژوهش با هدف بررسی اثر کی لیت EDTA بر میزان جذب کادمیوم در گل همیشه بهار(Calendula officinalis L.) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار به اجرا در آمد. تیمارهای آزمایشی شامل کاربرد مقادیر 0(Co)، 25 (C25) و 50 (C50) مگاگرم در هکتار کود گاوی در یک خاک آلوده به کادمیوم با مقادیر 0(Cd0)، 5 (Cd5) و 10 (Cd10) میلی گرم کادمیوم بر کیلوگرم خاک و همچنین کاربرد دو سطح کی لیت EDTA در غلظت های 0(E0) و 5/2 (E2.5) میلی مول بر کیلوگرم خاک بود. کاربرد 5/2 میلی مول کی لیت EDTA در خاک تیمار شده با 25 و 50 مگاگرم در هکتار کود گاوی و آلوده به 10 میلی گرم کادمیوم در کیلوگرم به ترتیب باعث افزایش 25% و 41 درصدی در جذب کادمیوم شاخساره گیاه شد، همچنین کاربرد 5/2 میلی مول کی لیت EDTA باعث افزایش فاکتور انباشت زیستی کادمیوم ریشه و شاخساره گیاه شد. نتایج این تحقیق نشان داد که که کاربرد 5/2 میلی مول کی لیت EDTA توانست با افزایش قابلیت دسترسی کادمیوم در خاک نقش مهمی در افزایش پالایش کادمیوم در خاک تیمار شده با مواد آلی داشته باشد.کلید واژگان: قابلیت دسترسی کادمیوم, پالایش کادمیوم, مواد آلی, انباشت زیستیAny cadmium (Cd) contaminated soil might cause reduction in plants yield and increase the hazard of Cd-contaminated plants consumption by both human and animals. The research aimed to investigate the effect of EDTA chelate on Cd uptake in pot marigold (Calendula officinalis L.). A factorial experiment using randomized complete blocks was used in three replications. Treatments included application of 0(C0), 25(C25), and 50(C50) Mg ha-1 cow manure in a Cd polluted soil [ 0(Cd0), 5(Cd5), and 10 (Cd10) mg Cd kg -1 soil] and two rates of EDTA chelate (0 and 2.5 mmol kg-1 soil). Applying 2.5 mmol EDTA chelate caused significant increase in shoot Cd uptake by 21% and 25% in a Cd polluted soil (10 mg Cd kg -1 soil) treated with 25 and 50 Mg ha-1 cow manure, respectively. Also, addition of 2.5 mmol EDTA chelate caused an increase in the root and shoot bio-concentration factor. The results of this experiment showed that applying 2.5 mmol EDTA would increase the Cd availability, which could be considered as a factor that plays an important role in Cd remediation in soils treated with organic amendments.Keywords: Bio-concentration, Cadmium availability, Cd remediation, Organic amendments
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.