جزءبندی سینتیک آزادسازی فلزات سنگین از رسوبات رسی با استفاده از ستون آبشویی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه

2 گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه

چکیده

سینتیک آزاد سازی فلزات سنگین (روی، سرب، نیکل، مس و کادمیوم) از دو نمونه رسوب رسی گرفته شده از عمق 0 تا 10 سانتی متری پائین دست رودخانه قره چای واقع در استان همدان که با نمک نیتراته این فلزات آلوده شده بودند، با روش ستون آبشویی مطالعه شد. سرعت آزادسازی فلزات سنگین از نمونه‌های آلوده در ابتداء سریع و با گذشت زمان از سرعت آزادسازی آن‌ها کاسته شد. سرب رفتار متفاوتی نسبت به سایر فلزات از خود نشان داد و بطور آهسته ولی پیوسته از ستون آبشویی خارج شد. بطور کلی، مدل مرتبه‌ی اول دو مکانی قابلیت مطلوبی در توصیف فرآیند آزادسازی فلزات سنگین از نمونه‌های رسوب آلوده شده، از خود نشان داد. هر چند برای برخی از فلزات مانند سرب، روی و کادمیوم در رسوب (1) و سرب در رسوب (2) مدل مرتبه اول تک مکانی نیز توانایی بالایی در پیش بینی داده‌های مشاهده‌ای داشت. میانگین مقادیر ضریب تبیین و RMSE برای مدل مرتبه اول در حالت دو مکانی به ترتیب برابر با 986/0 و 046/0 است. این مقادیر برای مدل در حالت تک‌مکانی به ترتیب برابر 905/0 و 054/0 می‌باشد. مقادیر کل آبشویی یافته‌ی فلزات سنگین در مقایسه با کل محتوای فلزات سنگین رسوبات ناچیز بود که نماینگر توانایی بالای رسوبات رسی در جذب و نگهداشت فلزات سنگین است که این امر با مقادیر کم ضریب سرعت دفع ظاهری در مدل مرتبه اول قابل تبیین است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Kinetics Fractionation of Heavy Metals Release From Clayey Sediments Using Leaching Column

نویسندگان [English]

  • Hamed Arfania 1
  • Farrokh Asadzadeh 2
1 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia
2 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia
چکیده [English]

The kinetics of release of heavy metal ions zinc, lead, nickel, copper and cadmium from the depth of 0 to 10 cm of downstream river sediment located in Hamedan Province, polluted with nitrate salt of these metals, were studied using the leaching column method. The rate of desorption of heavy metals from polluted sediments was initially rapid and, then, gradually declined over time; the behavior of Pb was different and it was released in a gradual and continuous manner. In general, the release of heavy metals from clayey sediments polluted by an inorganic source conformed to a two-site model of first order kinetics; however, the release of Zn, Cd and Pb from sediment (1) and Pb from sediment (2) could also be adequately accounted for by a single-site model. The average coefficients of determination and RMSE for metals in the first order kinetics were 0.905 and 0.054 for a single-site model and for a two-site model were 0.986 and 0.046, respectively. Considering the total heavy metal content of sediments, the cumulative quantity of leached metals was low, indicating a high retention capacity of the sediments for heavy metals. This statement can be elucidated by the low values of the apparent coefficient of desorption in the first order kinetics model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kinetics of Release
  • Heavy Metals
  • Sorption
  • Clayey Sediment

مراجع

  1. Payan MC, Galan B, Coz A, Vandecasteele C, Viguri R. Evaluation through column leaching tests of metal release from contaminated estuarine sediment subject to CO2 leakages from carbon capture and storage sites. Environmenta Pollution; 2012; 171:174-184.
  2. Cappuyns V, Swennen R. The use of leaching tests to study the potential mobilization of heavy metals from soil and sediments: a comparison. Water Air Soil Pollution; 2008; 191:95-111.
  3. Simpson S L, Vardanegam C R, Jarolimek C, Jolley D F, Angel B A, Mosley L M. Metal speciation and potential bioavailability changes during discharge and neutralization of acidic drainage water. Chemosphere; 2014; 103: 172– 180.
  4. [4] McLaren R G, Backes C A, Rate A W, Swift R S. Cadmium and cobalt desorption kinetics from soil clays: effect of sorption period. Soil Science Society of America Journal; 1998; 62: 332-337.
  5. Krishnamurti GSR, Huang P M, Kozek LM. Sorption and desorption kinetics of cadmium from soils: influence of phosphate. Soil Science; 1999; 164:888-898.
  6. Glover L J, Mathew H, Eick J, Brady P V. Desorption kinetics of cadmium2+ and lead2+ from goethite: influence of time and organic acids. Soil Science Society of America Journal; 2002; 66: 797-804.
  7. Kandpal G, Srivastava PC, Ram B. Kinetics of desorption of heavy metals from polluted soils: influence of soil type and metal source. Water Air Soil Pollution; 2005; 161: 353-363.
  8. Shaheen SM, Tsadilas CD, Rinklebe J. A review of the distribution coefficients of trace elements in soils: Influence of sorption system, element characteristics, and soil colloidal properties. Advanced Colloid Interface Science; 2013; 201-202:43-56.
  9. Fangueiro D, Bermond A, Santos E, Carapuça H, Duarte A. Kinetic approach to heavy metal mobilization assessment in sediments: choose of kinetic equations and models to achieve maximum information. Talanta; 2005; 66: 844- 857.
  10. Santos S, Costa C A E, Duarte A C, Scherer H W, Schneider R J, Esteves V I, et al. Influence of different organic amendments on the potential availability of metals from soil: A study on metal fractionation and extraction kinetics by EDTA. Chemosphere; 2010; 78: 389-396.
  11. Backes CA, McLaren RG, Rate AW, Swift RS. Kinetics of cadmium and cobalt desorption from iron and manganese oxides. Soil Science Society of America Journal; 1995; 59: 778-785.
  12. Limousin G, Gaudet J P, Charlet L, Szenknect S, Krimissa M. Sorption isotherms: A review on
  13. physical bases, modeling and measurement. Applied Geochemistry; 2007; 22: 249-275.
  14. Selim, HM. Modeling the transport and retention of inorganics in soils. Advanced Agronomy;
  15. ; 47: 331-384.
  16. Bauycos G J. Hydrometer methods improved for making particle size of soils. Agronomy Journal;
  17. ; 56:464-465.
  18. Thomas, G W. Soil pH and soil acidity. In: methods of soil analysis. Klute, A. (Ed). Part 3. Chemical methods., Madison, Wisconsin, USA.;
  19. pp. 475-490.
  20. Sims, JT. Lime requirement methods of soil analysis, Parts: Chemical methods. Madison, Wisconsin, USA.; 1996. pp.491.
  21. Rowell D L. Soil science: Methods and application. Longman Group, Harlow.; 1994. pp: 345.
  22. Cappuyns V, Swennen R. Kinetics of element release during combination oxidation and pH stat
  23. leaching of anoxic river sediments. Applied Geochemistry; 2005; 20:1169-1179.
  24. Tang XY, Zhu C, Duan J, Tang L. The effect of ageing on the bioaccessibility and fractionation of
  25. cadmium in some typical soils of China. Environmental International; 2006; 32:682-689.
  26. Ma LQ, Roa GN. Chemical fractionation of cadmium, copper, nickel, and zinc in
  27. contaminated soils. Soil Science Society of America Journal; 1997; 42:259-264.
  28. Sparks DL, Zelany L W, Martens D C. Kinetics of potassium desorption in soil using miscible
  29. displacement. Soil Science Society of America Journal; 1980; 44:1205-1208.
  30. Skopp J. Analysis of time-dependent processes in soils. Environmental Quality; 1986; 15: 205-213.
  31. Sipos P, Nemeth T, Kis V K, Mohai I. Sorption of copper, zinc and lead on soil mineral phases.
  32. Chemosphere; 2008; 73:461-469.
فصلنامه علوم محیطی
دوره 13، شماره 3
مهر 1394
صفحه 1-10

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار