بررسی همدمای جذب روی و مس بر سطح اسید هومیک استخراج شده از خاک

آب و خاک

مقاله 9، دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 75، فروردین و اردیبهشت 1400، صفحه 121-136   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2020.15023.0

نویسندگان

مرجان انوشا^* ؛ اکبر فرقانی

گروه علوم خاک، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان

چکیده

عناصر مس و روی یکی از عناصر کم­مصرف لازم برای رشد گیاهان است که قابلیت استفاده آن­ها توسط بسیاری از عوامل تحت­تأثیر قرار می‌گیرند. فرآیندهای جذب نقش تعیین­کننده بر حلالیت عناصر مذکور در محلول خاک و درنتیجه دردسترس بودن آن­ها برای گیاهان ایفا می­کند. اسیدهومیک مهم­ترین بخش آلی خاک بوده که دارای توانایی جذب فلزات می­باشد. هدف از این تحقیق استخراج اسیدهومیک خاک، مطالعه جذب سطحی عناصر بر سطح اسیدهومیک و تعیین ضرایب جذب سطحی آن­ها با استفاده از همدماهای جذب می­باشد. در این پژوهش ده نمونه خاک سطحی از مناطق جنگلی استان گیلان جمع­آوری شد. اسیدهومیک موجود در خاک­ها با استفاده از محلول­های 1/0 مولار NaOH و 6 مولار HCl استخراج و با 1/0 مولار HCl + 3/0 مولار HF خالص­سازی شد. همدمای جذب عناصر (فلزات) مس و روی با به تعادل رساندن اسید هومیک با محلول­هایی با غلظت 10، 20، 40، 60 و 80 میلی­گرم بر لیتر مس و روی بترتیب از منابع  CuSO₄و  ZnCl₂در محلول زمینه Ca(NO₃)₂ 01/0 مولار بدست آمد. نمونه­ها به مدت 12 ساعت در 5pH= و دمایC°25 در شیکرانکوباتور تکان داده شدند، سپس نمونه­ها سانتریفیوژ و مایع رویی از کاغذ صافی عبورداده و توسط دستگاه جذب اتمی قرائت شد. داده­های آزمایشی بر سه مدل همدمای لانگمویر، فروندلیچ و تمکین برازش داده شدند. دقت برازش داده­ها براساس معیارهای ارزیابی R² وRMSE نشان داد که مدل فروندلیچ جذب مس و روی را به خوبی توصیف می­کند. با انجام مقایسه میانگین بین مقادیر حداکثر جذب محاسبه شده از مدل لانگمویر نشان داد که جذب مس بیشتر از روی است.

کلیدواژه‌ها

استخراج اسید هومیک؛ زمان تعادل؛ گروه عاملی؛ همدمای جذب

مراجع

1. Adamson A.W., and Gast A.P. 1997. Physical Chemistry of Surfaces, sixth ed., Wiley-Interscience, New York.
2. Adamtey N., Co e O., Ofosu-Budu G.K., Danso S.K.A., and Forster D. 2009. Production and storage of N- enriched co-compost. Waste Management 29: 2429-2436.
3. Ahmad R., Khalid A., Arshad M., Zahir Z.A. and Mahmood T. 2008. Effect of compost enriched with N and L- tryptophan on soil and maize. Agronomy for Sustainable Development 28(2): 299–305.
4. Amir S., Benlboukht F., Cancian N., Winterton P., and Hafidi M. 2008. Physico-chemical analysis of tannery solid waste and structural characterization of its isolated humic acids after composting. Journal of Hazard. Mater 160: 448–455.
5. Azizi P., And Jafari Sayadi R. 2005. Humus Materials, Guilan University Press. Rasht. (In Persian)
6. Busato J.G., Lima LS., Aguiar N.O., Canellas L.P., and Olivares F.L. 2012. Changes in labile phosphorus forms during maturation of vermicompost enriched with phosphorus-solubilizing and diazotrophic bacteria. Bioresource Technology 110: 390-395.
7. Campitelli P.A., Velasco M.I., and Ceppi S.B. 2006. Chemical and physicochemical characteristics of humic acids extracted from compost, soil and amended soil. Talanta 69:1234-1239.
8. Chabani M., Amrane A., and Bensmaili A. 2006. Kinetic modelling of the adsorption of nitrates by ion exchange resin. Chemical Engineering Journal 125: 111-117.
9. Chabani M., Amrane A., and Bensmaili A. 2009. Equilibrium sorption isotherms for nitrate on resin Amberlite IRA-400. Journal of Hazardous Materials 165: 27-33.
10. Chen Y., Senesi N., and Schnitze M. 1977. Information provided on humic substances by E4/E6 ratios. Soil Science society of American Journal 41: 352-358.
11. Chorom M., and Abdollahi F. 2007. Study of adsorption properties of manganese and zinc elements in sugarcane industry and cultivation soils (Imam Khomeini and Haft Tapeh) 38: 593-601. (In Persian)
12. El-Eswed B., and Khalili F. 2006. Adsorption of Cu(II) and Ni(II) on solid humic acid from the Azraq area Jordan. Journal of Colloid and Interface Science 299: 497–503.
13. Freundlich H.M.F. 1906. Over the adsorption in solution. The Journal of Physical Chemistry 57: 385–471.
14. Gee G.W., and Bauder J.W. 1986. Particle-size analysis. p. 383-411. In A. klute (ed.) Methods of Soil Analysis. Part 1. SSSA, Madison, Wisconsin.
15. Ghasemi-Fasaei R., Alavi F., Zibaei Z., Basiri N., and Kazemi R. 2013. Investigation of single and bi-solute retention isotherms of copper and lead in acidic and alkaline soils. International Journal of Agriculture and Crop Science 5(6): 627-631.
16. Gregorich E.G., Greer K.J., Anderson D.W., and Liang B.C. 1998. Carbon distribution and losses: erosion and deposition effects. Soil and Tillage Research 47(3): 291-302.‏
17. Gungor E.B.O., and Bekbolet M. 2010. Zinc relese by humic and fluvic acid as influenced by pH, complexation and DOC sorption. Geoderma 159: 131-138.
18. Gupta U.C., Kening W.U., and Siyuan L. 2008. Micronutrients in soils, crops and livestok. Earth Science Frontiers 15(5): 110-125.
19. Haghniya G.H., Ghorbani R., and Ramezanian A. 2013. Soil organic matter in Sustainable Agriculture. Ferdowsi University Press, Mashhad. (In Persian)
20. Haghseresht F., and Lu G. 1998. Adsorption characteristics of phenolic compounds onto coal-reject-derived adsorbents. Energy Fuels 12: 1100–1107.
21. Hosseinpour A.R. 2008. Chemistry and Soil Fertility. Noor Payam University Press.Tehran. (In Persian)
22. Jackman A., and King T.N. 1986. The kinetics of ion exchange on natural sediments. Water Resources Research, 22(12): 1664-1672.
23. Jain C.K., and Ram D. 1996. Adsorption of lead and zinc on bed sediments of the river Kali. Water Research 31: 154-162.
24. Kerndorff H., and Schnitzer M. 1980. Sorption of metals on humic acid. Geochimica et Cosmochimica Acta, 44(11): 1701-708.
25. Kononova M.M. 1961. Soil organic matter. Translated by Nowakowski T. Z., and G. A. Greenwood Pergamon Press, Oxford.
26. Korte N.E. et al. 1976. Trace elements movement in soils: Influence of soil physical and chemical properties. Soil Science 122: 350-358.
27. Langmuir I. 1916. The constitution and fundamental properties of solids and Liquids. Journal of the American Chemical Society 38(11): 2221–2295.
28. Page A.L., Miller H., and keeny D.R. 1982. Method of soil analysis. part 2.chemical and microbial properties, ASA and SSSA, madison, Wisconsin, USA.
29. Piri M., and Sepehr E. 2015. The Effect of Humic Acid on Zinc Adsorption and Desorption. Journal of Agricultural Science and Technology, Water and Soil Science 19: 127-136. (In Persian)
30. Qi Y., Zhu J., Fu Q., Hu Ho., and Huang Q. 2017. Sorption of Cu by humic acid from the decomposition of rice straw in the absence and presence of clay minerals. Journal of Environmental Management 200: 304-311
31. Rashid M.A. 1979. Absorption of metals on sedimentary and peat humic acid. Chemical Geology 13: 115-123.
32. Rastgari M., Saeedi M., and Mollahosseini A. 2015. The effect Humic acid on phenanthrene sorption in kaolin clay. Journal of Health and Environment 8(2): 237-247.
33. Reyhani Tabar A., and Ramezanzadeh H. 2016. A view of the modeling of adsorption isotherms in soil. Lands Management Journal 4(2): 133-159. (In Persian)
34. Richardson J.L., and Vepraskas M.J. 2001.Wetland Soils Genesis, Hydrology, Landscapes and Classification. LEWIS/CRC, NewYork.
35. Sanchez-Monedero M.A., Roig A., Cegarra J., and Bernal M.P. 1999. Relationships between water soluble carbohydrate and phenol fractions and the humifcation indices of different organic wastes during composting. Bioresource Technology 70: 193-201.
36. Scheidegger A.M., Fendrof M., and Sparks D.L. 1996. Mechanisms of nickel sorption on pyrophylite: Macroscopic and microscopic approaches. Soil Science Society of America Journal 60: 1763-1772.
37. Shahooyi S. 2006. The nature and properties of soils. Kordestan university press.
38. Swift R.S. 1996. Organic matter characterization. In D. L. Sparks et al. (ed.), Methods of Soil Analysis: Part 3. Chemical Methods, SSSA Book Series 5.SSSA, Madison, WI, 1018-1020.
39. Tan K.H. 2003. Humic matter in soil and the environment. Principles and controversies, Marcel Dekker, New York, USA.
40. Tempkin M.I., and Pyzhev V. 1940. Kinetics of ammonia synthesis on promotedniron catalyst, Acta Physico-Chimica Sinica. USSR 12: 327–356.
41. Tipping E. 2004. Cation binding by humic substances. Cambridge University Press, Cambridge.
42. Vijayaraghavan K., Padmesh T.V.N., Palanivelu K., and Velan M. 2006. Biosorption of nickel (II) ions onto Sargassum wightii: application of twoparameter and three parameter isotherm models. Journal of Hazardous Materials 133: 304–308.
43. Wang Y., Combe C., and Clark M.M. 2001. The effects of pH and calcium on the diffusion coefficient of humic acid. Journal of Membrane Science 183: 49-60.
44. Wang Y., Marc Michel F., Choi Y-o., Eng P.J., Levard C., Siebner H., Gu B., Bargar J.R., and Brown G.E. 2016. Pb, Cu, and Zn Distributions at Humic Acid-Coated Metal-Oxide Surfaces. Geochimica et Cosmochimica Acta, 188: 408-423.
45. Yang K., Miao G., Wu W., Lin D., Pan B., Wu F., and Xing B. 2015. Sorption of Cu²⁺ on humic acids sequentially extracted from a sediment. Chemosphere 138: 657-663.
46. Yong R.N., and Mourato D. 1988. Extraction and characterization of organics from two champlain sea subsurface soils. Canadian Geotechnical Journal 25: 599-607.
47. Zeldowitsch J. 1934. Adsorption site energy distribution. Acta Chimica (Academiae Scientiarum) Hungaricae, URSS, 1: 961–973.