سینتیک جذب و واجذبی کادمیم تحت تاثیر ترکیبات یونی مختف در چند خاک انتخابی استان خوزستان

آلودگی خاک به کادمیم به عنوان یکی از پیامدهای صنعتی شدن کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه، از چالش های بزرگ زیست محیطی می باشد که سلامت موجودات زنده را به مخاطره انداخته است. با وجود این که pH خاک به عنوان مهم ترین فاکتور کنترل کننده فراهمی زیستی فلزات از جمله کادمیم می باشد، مطالعات اخیر نقش شوری خاک در تحرک و فراهمی زیستی کادمیم را تاکید می کند. یکی از مسایل معمول برخی از نواحی استان خوزستان شوری خاک می باشد که در اثر مدیریت نامناسب آبیاری، کیفیت پایین آب های آبیاری و زهکشی ضعیف خاک در این منطقه خشک تا نیمه خشک بوجود آمده است. با این حال فعالیت های فشرده کشاورزی و استفاده از کودهای فسفاته باعث افزایش غلظت کادمیم در خاک و گیاهان زراعی تولید شده در منطقه گردیده است. مطالعه اخیر در چهار مرحله به منظور ارزیابی سرنوشت کادمیم اضافه شده در سه خاک آهکی انتخابی استان خوزستان تحت شرایط مختلف شوری انجام پذیرفت. در مرحله اول 32 نمونه خاک سطحی با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متنوع از سطح منطقه انتخاب و مقادیر کادمیم آن ها با عصاره گیری تک مرحله ای به وسیله DTPA و EDTA و نیز شکل های شیمیایی کادمیم به وسیله عصاره گیری متوالی با دو روش Tessier اصلاح شده پنج مرحله ای و BCR اصلاح شده سه مرحله ای استخراج و اندازه گیری شد. غلظت کادمیم در دانه گندم کشت شده در خاک های مورد مطالعه در شرایط گلخانه نیز اندازه گیری شد. نتایج منجر به انتخاب عصاره گیر DTPA و روش Tessier به عنوان روش های مورد استفاده در آزمایشات مراحل بعد گردید. مراحل 2 تا 4 با استفاده سه خاک انتخابی غیرشور انجام گرفت. در مرحله دوم تغییرات فراهمی کادمیم اضافه شده به خاک در طول زمان خوابانیدن با استفاده از عصاره گیر DTPA در سه خاک مورد نظر تحت تاثیر نمک های مختلف اندازه گیری شد. ابتدا سه خاک مورد مطالعه با محلول نیترات کادمیم به مقدار 10 میلی گرم در کیلوگرم آلوده و رطوبت آن ها بوسیله سه نوع نمک شامل محلول 100 میلی اکی والان در کیلوگرم به حد ظرفیت زراعی رسانده شد. بعد از زمآن های 10، 20، 40 دقیقه، 2، 20، 40، 72 ساعت، 1، 4 و 12 ساعت از زمان خوابانیدن کادمیم قابل عصاره گیری با DTPA اندازه گیری گردید. با وجود این که حضور یون کلر در خاک به مقدار قابل توجهی باعث کاهش جذب کادمیم اضافه شده به خاک گردیده بود، ولی الگو و سرعت جذب کادمیم در حضور یون های مورد بررسی یکسان بود. این آزمایش نشان داد حضور یون های کلر نسبت به سولفات واجذب کادمیم را بیشتر تحت تاثیر قرار می دهد. در مرحله سوم تغییرات شکل های شیمیایی کادمیم اضافه شده به خاک در حضور نمک ها در طول زمان مورد بررسی قرار گرفت. بعد از 2 روز، 1، 4 و 16 هفته بعد از خوابانیدن شکل های شیمیایی کادمیم استخراج گردید. نتایج نشان داد که کادمیم اضافه شده ابتدا به صورت محلول + تبادلی و کربناتی است که بتدریج به شکل های دیگر تبدیل می شوند. همچنین وجود کلر باعث افزایش کادمیم جذب شده در شکل کربناتی می‎گردد. سرانجام در مرحله چهارم فراهمی زیستی و گونه بندی شیمیایی کادمیم تحت تاثیر آبیاری با نمک های یاد شده در یک آزمایش گلخانه ای مورد بررسی قرار گرفت. خاک گلدآن های 5/2 کیلوگرمی با استفاده از نیترات کادمیم به مقدار 10 میلی گرم بر کیلوگرم آلوده شد و پس از کاشت گیاه گندم در این گلدآن ها گیاه با آب مقطر به عنوان شاهد و محلول های حاوی 100 میلی اکی والانت در لیتر کلرید سدیم، کلرید کلیسم و سولفات سدیم در سه تکرار آبیاری گردیدند. شصت روز پس از کشت بخش های هوایی و ریشه ها جدا شده و غلظت کادمیم در آن ها اندازه گیری شد. سپس غلظت کاتیون ها و آنیون ها در عصاره اشباع خاک باقیمانده گلدان ها اندازه گیری گردید. فعالیت گونه های شیمیایی کادمیم محلول با اطلاعات بدست آمده از غلظت کاتیون ها و آنیون های محلول خاک بوسیله نرم افزار MINTEQA3 شبیه سازی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش شوری آب آبیاری کادمیم محلول افزایش یافت که این موضوع در افزایش یون های آزاد کادمیمCd2+،CdCl+, CdCl2, CdCO32- CdSO42-, CdCO3 (aq) ,CdSO4 (aq) منعکس گردید. در این حالت کمپلکس کلر-کادمیم در خاک دریافت کننده محلول حاوی کلر و کمپلکس های سولفات-کادمیم و کربنات-کادمیم در خاک دریافت کننده آب حاوی سولفات سدیم محاسبه شد. حضور کلر در آب آبیاری جدب کادمیم در گندم را افزایش داد در حالیکه حضور سولفات تاثیری بر غلظت کادمیم در ریشه و بخش های هوایی گندم کشت شده نداشت. همبستگی بسیار بالایی بین جذب کادمیم و کادمیم محلول کل و فعالیت کمپلکس های کلر-کادمیم وجود داشت که نشان دهند نقش این کمپلکس در افزایش فراهمی زیستی کادمیم در خاک های منطقه است.کلمات کلیدی: کادمیم، جذب و واجذب، جز بندی، شوری، گونه بندی شیمیایی