نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران

10.52547/envs.2021.1071

چکیده

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر روند رو به افزایش تخریب منابع آب، خاک و محیط زیست در اثر کاربرد بی رویه مواد شیمیایی موجب ترغیب پژوهشگران به کشاورزی ارگانیک در سال‌های اخیر شده است. با وجود همه اثرات مثبتی که در ارتباط با مصرف منابع آلی بر روی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک مطرح است، هنوز در این رابطه نگرانی‌های زیادی از نظر مسائل زیست‌محیطی و سلامت وجود دارد. منابع آلی بسته به منبع، اغلب دارای مقادیر نسبتا زیادی عناصر سنگین می‌باشند؛ بنابراین اندازه‌گیری دقیق میزان فلزات سنگین در این ترکیبات از اهمیت بالایی برخوردار است.
مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش 20 نمونه ماده آلی مختلف شامل بقایای گیاهی، کود دامی، کود طیور، کمپوست حاصل از زباله‌های شهری، کمپوست لجن فاضلاب و ورمی کمپوست در نظر گرفته شد. برای استخراج عناصر سنگین از نمونه‌های کمپوست مورد مطالعه، پنج روش هضم شامل هضم با اسید نیتریک، هضم خشک، هضم با مخلوط اسید نیتریک و پرکلریک، هضم با اسیدسولفوریک و هضم با اسید سولفوسالیسیلیک، در سه تکرار مورد استفاده قرار گرفت. عناصر سنگین مورد نظر شامل کروم، نیکل، سرب، کادمیوم، کبالت، مس، منگنز، روی و آهن بودند.
نتایج و بحث: نتایج آزمایش نشان داد به طور کلی در مورد عناصر سنگین کادمیوم، سرب و کروم، اسید نیتریک+پرکلریک بهترین کارآیی را در استخراج این عناصر داشتند. در هر سه مورد بعد از مخلوط اسید نیتریک+پرکلریک، روش هضم خشک بیشترین میزان این سه عنصر را از نمونه‌های مورد آزمایش استخراج نمود (میانگین کادمیوم، سرب و کروم استخراج شده از همه نمونه‌های آلی). البته در مورد عناصر سرب و کادمیوم، نوع ترکیب آلی نیز بر عملکرد روش‌های هضم، موثر بوده است؛ به-گونه‌ای‌که در مورد نمونه‌های کمپوست زباله و لجن فاضلاب اسید نیتریک و در نمونه‌های کمپوست کودهای دامی و طیور روش هضم خشک موفق‌تر عمل کرده است. با توجه به خطرات ناشی از سمیت پرکلریک در طی مراحل انجام هضم، به نظر می‌رسد استفاده از روش هضم خشک می‌تواند جایگرین مناسبی برای استفاده از مخلوط اسید نیتریک+پرکلریک باشد. در مورد بقیه عناصر شامل نیکل، کبالت، مس، منگنز، روی و آهن اسید سولفوسالیسیلیک بیشترین کارآیی را در استخراج این عناصر از نمونه-های کمپوست داشته است که در مورد نمونه‌های کمپوست زباله و لجن فاضلاب با بقیه تیمارها به صورت یکسان عمل نمود.
نتیجه‌گیری: روش‌های مختلف هضم به‌کار گرفته شده در این پژوهش و نیز منابع مختلف کمپوست که مورد آزمون قرار گرفتند تاثیر بسیار معنی‌داری در سطح 1/0 درصد، بر استخراج کلیه عناصر مورد نظر داشتند. علیرغم این‌که ترکیبات آلی مورد استفاده در این آزمایش از دامنه نسبتا گسترده‌ای از نظر ویژگی‌های مختلف ساختاری و شیمیایی برخوردار بودند؛ اما روش‌های هضم مورد استفاده برای عناصر سنگین و ریز مغذی موجود در این ترکیبات نسبتا روند مشخصی از نظر پتانسیل استخراج این عناصر را داشتند. به طور کلی در مورد عناصر سنگین کادمیوم، سرب و کروم، اسید نیتریک+پرکلریک و پس از آن روش هضم خشک، بهترین کارآیی را در استخراج این عناصر داشتند. در مورد بقیه عناصر شامل نیکل، کبالت، مس، منگنز، روی و آهن اسید سولفوسالیسیلیک بیشترین کارآیی را در استخراج این عناصر از نمونه‌های کمپوست داشت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of several digestion methods in the extraction of heavy elements from different organic sources

نویسندگان [English]

  • Parisa Mashayekhi
  • Hosein Sharifi

Soil and Water Research Department, Isfahan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Introduction: In recent years, the increased water, soil, and environmental degradation, due to the excessive use of chemicals, has encouraged researchers into organic farming. Despite all the positive effects associated with the consumption of sewage sludge and municipal compost on the soil physical and chemical properties, there is still a great concern in terms of environmental and health. Depending on the source, composts often contain relatively large amounts of heavy metals, so accurate measurement of heavy metal contents in these compounds is important.
Material and methods: In this study, 20 compost samples from different sources, including manure, municipal waste and sewage sludge sources were selected. Five methods of digestion in three replicates were used to extract the heavy metals of the compost samples, including nitric acid, dry ashing, nitric–perchloric acid, sulfuric acid and sulfosalicylic acid methods. The elements wrer Cd, Pb, Ni, Cr, Co, Cu, Zn, Mn and Fe.
Results and discussion: Analytical results indicated that the nitric–perchloric acid procedure was the most efficient for recovering Cd, Pb and Cr from the organic samples. After that dry ashing method extracted the highest amount of Cd, Pb and Cr from all compost samples (on average).Since perchloric acid is potentially hazardous during digestion procedure, dry ashing was recommended as an alternative method. The recovery of Cd and Pb in the organic compounds is affected not only by the digestion method, but also by the type of compost. For example, the nitric–perchloric acid procedure recovered more Cd and Pb from municipal waste and sewage sludge than manure and Poultry fertilizers. In the case of other elements including nickel, cobalt, copper, manganese, zinc and iron, sulfosalicylic acid has the highest efficiency in extracting these elements from compost samples. Extraction of these elements was only affected by the type of extraction method and the type of organic composition had no effect on it
Conclusion: Different digestion methods used in this study and also different compost sources that were tested had a very significant effect at the level of (P < 0.05) on the extraction of all heavy metals. Despite the fact that the organic compounds used in this experiment had a relatively wide range in terms of various structural and chemical properties; the digestion methods used for the heavy and micronutrient elements in these compounds had a relatively specific trend in terms of the extraction potential of these elements. In general, in the case of heavy metals, cadmium, lead, and chromium, nitric acid + perchloric acid, and then dry digestion method, had the best efficiency in extracting these elements. For the other elements including nickel, cobalt, copper, manganese, zinc, and iron, sulfosalicylic acid was the most effective in extracting these elements from compost samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic compounds
  • Digestion method
  • Heavy metals
  • Compost