
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,503 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,660,364 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,261,936 |
بررسی اثر ارتفاع بیوراکتور پر شده با بیوچار در حذف نیترات و آمونیوم از زهآبزهکشها | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 17، دوره 25، شماره 5، آذر و دی 1397، صفحه 293-304 اصل مقاله (504.13 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2019.14556.2938 | ||
نویسندگان | ||
مریم احمدوند1؛ جابر سلطانی* 2؛ مریم وراوی پور3؛ سید ابراهیم هاشمی گرمدره4 | ||
1گروه مهندسی آب- دانشگاه تهران- پردیس ابوریحان | ||
2عضوهیات علمی، گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران | ||
3عضو هیات علمی گروه مهندسی آب - پردیس ابوریحان- دانشگاه تهران | ||
4عضو هیات علمی گروه آبیاری و زهکشی - پردیس ابوریحان- دانشگاه تهران- تهران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: یکی از مهمترین آلایندهها در آبهای سطحی و زیرزمینی نیتروژن محلول به فرم نیترات میباشد. سیستمهای زهکشی مصنوعی با افزایش نسبی سرعت انتقال زهآب به آبهای سطحی نسبت به حالت طبیعی باعث میشوند زمان به وقوع پیوستن فرآیندهای طبیعی از جمله دنیتریفیکاسیون کاهش یابد. بیوراکتورهای دنیتریفیکاسیون با ایجاد یک محیط از منابع کربنی و عبور آب زهکش از میان آن باعث افزایش دنیتریفیکاسیون و حذف نیترات از محیط میگردند. در این مطالعه از بیوچار به عنوان دیواره کربنی در بیوراکتور استفاده شده است. در گام نخست به مقایسه عملکرد بیوراکتور پر شده با بیوچار و بیوراکتور پر شده از پوشال گندم در حذف نیترات و آمونیوم از زهآب زهکشهای زیرزمینی پرداخته شد. پس از آن تأثیر ارتفاع بیوراکتور بر غلظت نیترات و آمونیوم خروجی از بیوراکتورهای پر شده با بیوچار پوشال گندم مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این تأثیر گذر زمان بر کارایی بیوراکتورها در حذف نیترات و آمونیوم برای یک دوره چهار ماهه مورد بررسی گردید. مواد و روشها: در راستای اهدف تحقیق، بیوراکتورهایی با لولههای پلی اتیلنی با ارتفاع 125 سانتی متری شبیه سازی شدند. فاکتور تغییر ارتفاع در 4 سطح شامل 5/32، 5/62، 5/92، 125 سانتی متر که به ترتیب با H1 ، H2، H3 و H4 نشان داده شده، مورد بررسی قرار گرفت. شاهد (B0) حاوی 30 درصد حجمی پوشال گندم و بیوراکتورهای نمونه (B1) حاوی 30 درصد حجمی بیوچار پوشال گندم میباشند. یافتهها: نتایج نشان داد، غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای دنیتریفیکاسیون به طور معنی داری تحت تأثیر بیوچار به کار رفته در آنها قرار دارد. میانگین غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای دارای 30 درصد بیوچار 16/18 میلی گرم در لیتر است در حالیکه این مقدار در بیورکتورهای فاقد بیوچار برابر با 01/49 میلیگرم در لیتر میباشد. همچنین با افزایش ارتفاع بیوراکتور غلظت نیترات خروجی از بیوراکتور کاهش مییابد. در پایان دوره 4 ماهه نمونهبرداری غلظت نیترات خروجی از تیمارهای نمونه H1B1، H2B1، H3B1 وH4B1 از 160 میلیگرم در لیتر به ترتیب به مقادیر 91/20، 85/12، 04/8 و 23/5 میلیگرم در لیتر کاهش یافت، در حالیکه در تیمارهای شاهد H1B0، H2B0، H3B0 وH4B0 غلظت نیترات خروجی در پایان دوره نمونه برداری برابر با 17/42، 36/36، 99/28 و 65/19 میلیگرم در لیتر است. گذر زمان در سطح 1 درصد تأثیر معنا داری در میزان حذف نیترات دارد و در پایان دوره 4 ماهه آزمایش، میانگین غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای نمونه به پایینترین حد یعنی 77/21 میلیگرم در لیتر میرسد، این در حالی است که میانگین غلظت نیترات خروجی در روز اول نمونه برداری 21/59 میلیگرم در لیتر مشاهده گردید. غلظت آمونیوم خروجی از بیوراکتورهای حاوی بیوچار و بیوراکتورهای فاقد بیوچار در مقایسه با غلظت آمونیوم ورودی به آنها افزایش یافت، علت این امر را میتوان اینگونه بیان کرد که بخشی از نیترات توسط باکتریهای بیهوازی به آمونیوم تبدیل میگردد. ولی علی رغم این افزایش مقدار آن بسیار ناچیز و کمتر از 5/0 میلیگرم در لیتر است. نتیجهگیری: راندمان حذف نیترات در بیوراکتورهای دارای بیوچار بیشتر از بیوراکتورهای فاقد بیوچار هست. افزایش ارتفاع بیوراکتور سبب افزایش حذف نیترات میگردد. | ||
کلیدواژهها | ||
بیوچار"؛ " نیترات"؛ " دنیتریفیکاسیون"؛ " آمونیوم" | ||
مراجع | ||
1.Ahmadvand, M., Soltani, J., Hashemi Garmdareh, S.E., and Varavipour, M. 2018. The relationship between the characteristics of Biochar produced at different temperatures and its impact on the uptake of NO3--N, Environ. Health Engin. Manage. J. 5: 2. 67-75.
2.Beesley, L., and Marmiroli, M. 2011. The immobilisation and retention of soluble arsenic, cadmium and zinc by biochar. Environmental Pollution 159: 474-480. 3.Behnam, H., Farrokhian Firouzi, A., and Moezzi, A.A. 2016. Effect of sugarcane bagasse biochar and compost on some soil mechanical properties. Water and Soil Conservation. 23: 4. 235-250 .(In Persian)
4.Bedessem, M.E., Edgar T.V., and Roll, R. 2005. Nitrogen removal in laboratory model leachfields with organic-rich layers. J. Environ. Qual. 34: 3. 936-942.
5.Bock, E., Smith, N., Rogers, M., Benham, B., and Easton, Z.M. 2015. Enhanced Nitrate and Phosphate Removal in a Denitrifying Bioreactor with Biochar. J. Environ. Qual. 44: 605-613.
6.Boostani, H.R. 2018. Effect of organic manures, their biochars and arbuscular mycorrhizae fungi on distribution of zinc chemical fractions in a calcareous soil. Water and Soil Conservation. 24: 5. 49-71. (In Persian)
7.Boostani, H.R., and Najafi Ghiri, M. 2018. Effect of organic manures, theirs biochar and mycorrhizae fungi application on the chemical forms of potassium in a calcareous soil. 24: 6. 159-176. (In Persian)
8.Christianson, L., Hedley, M., Camps, M., Free, H., and Saggar, S. 2011. Influence of biochar amendments on denitrification bioreactor performance. www.massey. ac.nz/flrc/workshops/11/Manuscripts.
9.Daniel, T.C., Sharpley, A.N., and Lemunyon, J.L. 1998. Agricultural phosphorus and eutrophication: A symposium overview. J. Environ. Qual. 27: 2. 251-257.
10.Hashemi, S.A., Heydarpur, M., and Mustafa Zadeh Fard, B. 2011. Investigation of the amount of nitrate removal in the two situations of the placing biological filters in subsoil drainage systems. J. Irrig. Sci. Engin. 34: 2. 71-81.
11.Inyang, M., Gao, B., Pullammanappallil, P., Ding, W., and Zimmerman, A.R. 2010. Biochar from anaerobically digested sugarcane bagasse. Bioresour. Technol. 101: 8868-8872.
12.Kellman, L.M. 2005. A study of tile drain nitrate -15N values as a tool for assessing nitrate sources in an agricultural region. Nutrient Cycling in Agroecosystems 71.
13.Lehmann, J., Gaunt, J., and Rondon, M. 2005. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems- a review. Mitigation and adaptation strategies for global change.
14.Lehmann, J., Gaunt, J., and Rondon, M. 2006. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems - a review. Mitigat. Adaptat. Strateg. Global Change. 11: 403-427.
15.Najafi Ghiri, M., and Boostani, H.R. 2017. Effect of application of crop and licorice root residues and their biochars on potassium status of a calcareous soil. Water and Soil Conservation. 24: 3. 77-93. (In Persian)
16.Randal, G.W., Vetsch, J.A., and Huffman, J.R. 2003. Nitrate Losses in Subsurface Drainage from a Corn–Soybean Rotation as Affected by Time of Nitrogen Application and Use of Nitrapyrin. J. Environ. Qual. 32: 5. 1764-1772.
17.Robertson, W.D., Blowes, D.W., Ptacek, C.J., and Cherry, J.A. 2000. Long- term performance of in situ reactive porouse media barriers for nitrate remediation. Ground Water. 38: 5. 689-695.
18.Van Zwieten, L., Kimber, S., Morris, S., Chan, K.Y., Downie, A., Rust, J., Joseph, S., and Cowie, A. 2010. Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Plant Soil 327: 235-246. 19.Verheijen, F., Jeffery, S., Bastos, A.C., Velde, M.V.D., and Diafas, I. 2009. Biochar Application to Soils – A Critical Scientific Review of Effects on Soil Properties, processes and functions. EUR 24099 EN. Office for the Official Publications of the European Communities, Luxemburg, 149p. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 457 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 334 |