بررسی ریخت شناسی و ریزساختاری قابلیت نگهداری آلاینده فلز سنگین در خاک-های واگرا
الموضوعات :وحیدرضا اوحدی 1 , محمد امیری 2 , مرتضی دیرانلو 3
1 - استاد گروه مهندسی عمران، دانشگاه بوعلی سینا و عضو هیئت علمی وابسته دانشکده عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، ایران
2 - (مسوول مکاتبات): استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه هرمزگان، دانشکده مهندسی، بندرعباس، ایران.
3 - مربی گروه مهندسی عمران، مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین، دپارتمان مهندسی عمران، اسفراین، ایران.
الکلمات المفتاحية: فلز سنگین, خاک واگرا, XRD, SEM و EDX,
ملخص المقالة :
زمینه و هدف: پژوهشگران، جاذب های مختلفی برای نگهداری آلاینده های فلز سنگین را مورد بررسی قرار داده اند؛ اما به خاک های واگرای طبیعی و ریخت شناسی این خاک ها توجه محدودی شده است. خاک واگرای طبیعی مورد نظر در این مقاله، یک نمونه خاک رسی است که ابعاد ذرات آن در مقیاس میکرو و نانو قرار دارد. بر این اساس هدف این پژوهش مطالعه نگهداشت آلاینده فلز سنگین و تغییرات ساختار و ریخت شناسی خاک های واگرا در اندرکنش با آلاینده های زیست محیطی است. روش بررسی: با انجام یکسری آزمایش‌های ژئوتکنیک زیست‌محیطی، فرایند اندرکنش خاک واگرای طبیعی، نمونه رسی بنتونیت و نمونه رسی کائولینیت با آلاینده های فلز سنگین سرب و روی مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. بررسی میزان نگهداری فلزات سنگین توسط خاک واگرا، نتایج پراش اشعه ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و طیف سنجی پاشندگی انرژی (EDX) نشان می‌دهد که خاک واگرای طبیعی مورد مطالعه به دلیل ریخت شناسی، ساختار پراکنده و درصد زیاد کربنات در مقایسه با نمونه های رسی بنتونیت و کائولینیت دارای قابلیت نگهداری بیشتر آلاینده فلز سنگین است. بحث و نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج پژوهش حاضر درحالی‌که ظرفیت تبادل کاتیونی خاک واگرای طبیعی مورد مطالعه بیش از 50% کمتر از نمونه رسی بنتونیت است، اما قابلیت نگهداری آلاینده فلز سنگین در این نمونه نسبت به نمونه رسی بنتونیت در غلظت های زیاد آلاینده فلز سنگین بیش از 20% است. این در حالی است که قابلیت نگهداری آلاینده فلز سنگین توسط خاک واگرای طبیعی بیش از 3/2 برابر جاذب رسی کائولینیت است. بر اساس نتایج پژوهش حاضر نحوه قرارگیری ساختار و ابعاد صفحات رسی به شدت بر میزان نگهداری آلاینده تأثیرگذار است.
1- Sevim, I. F. and Güner, G. (2005). “Investigation of rheological and collodial properties of bentonitic clay dispersion in the presence of a cationic surfactant”. Progress in Organic Coatings. Vol. 54, 1, 28-33.
2- Kónya1, J., Nagy, N. M., Földvári, M., (2005). “The Formation and Production of Nano and Micro Particles on Clays under Environmental-Like Conditions”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 79, 537–543.
3- Ouhadi. V.R., Yong. R.N., (2003), “The role of clay fractions of marly soils on their post Stabilization failure”, Engineering Geology 70, pp 365–375.
4- Ouhadi, V.R., and Amiri, M., (2011), "Geo-environmental Behaviour of Nanoclays in Interaction with Heavy Metals Contaminant", Amirkabir J, Civil, 42, 3, pp 29-36
5- Yong, R. N. and Mohamed, A.M.O and Warketin, B. P., (1992), “Principles of contaminant transport in soils”, Elsevier, Holland.
6- Yong, R. N. & Warkentin, B. P. (1975). Soil properties and behaviour. Elsevier Scientific Publishing Company
7- Elliott, H. A., Liberati, M. R., Huang, C. P., (1986). “Competitive adsorption of heavy metals by soils.” Journal of Environmental Quality 15, pp. 214–219.
8- Lumsdon, D.G., Evans, L.J., Bolton, K.A., (1995). “The influence of pH and chloride on the retention of cadmium, lead, mercury and zinc by soils”. Journal of Soil Contamination 4, 137–150.
9- Ouhadi, V.R., and Amiri, M., Goodarzi, A.R. (2012). "The Special Potential of Nano-Clays for Heavy Metal Contaminant Retention in Geo-Environmental Projects", Journal of Civil and Surveying Engineering, Vol: 45, Issue: 6, pp. 631-642.
10- Ouhadi, V. R. & Goodarzi, R. V., (2006), "Assessment of the stability of a dispersive soil treated by alum", Engineering Geology Vol. 85: 91-101.
11- Mitchell, I. V., (2005)."Pillared Layered Structures: Current Trends and Applications". Elsevier Applied Science.
12- Yong, R. N., Sethi, A. J., Ludwig, H. P. & Jorgensen, M. A. (1978). Physical chemistry of dispersive clay particle interaction. American Society of Civil Engineers, Chicago, 1-21
13- Sherard, J. I., Dunnigan, L. P. & Decher, R. S., (1977). "Some engineering problems with dispersive soils", ASTM, STP, No. 623: 3-12.
14- Yong, R. N. and Phadangchewit, Y., (1993), “pH Influence on selectivity and retention of heavy metals in some clay soils”, Can. Geotech. J., 30, 821-833.
15- American Society for Testing and Materials, (1992). "ASTM, 1992 American Society for Testing and Materials, ASTM, Annual Book of ASTM Standards", P.A., Philadelphia V.4, 08.
16- EPA, (1983), “Process design manual, land application of municipal sludge, Municipal Environmental Research Laboratory”, EPA-625/1-83-016, U.S. Government Printing Offices, New York.
17- Hesse, P. R., (1971), “A textbook of soil chemical analysis”, William Clowes and Sons, 519p.
18- Eltantawy and Arnold, I.N. Eltantawy and Arnold, P.W., (1973), “Reappraisal of ethylene glycol mono-ethyl ether (EGME) method for surface area estimation of clays”, Soil Sci. 24, pp. 232–238.
19- Handershot, W. H., and Duquette, M., (1986), “A simple barium chloride method for determining cation exchange capacity and exchangeable cations”, Soil Sci. Soc. Am. J. 50, pp. 605–608.
20- Ouhadi. V.R., Yong. R.N., (2003). “Experimental and theoretical evaluation of impact of clay microstructure on the quantitative mineral evaluation by XRD analysis”. Elsevier Appl. Clay Sci. J. 23. pp 141-148.
