بررسی اثر زغال زیستی و زئوپلانت بر ویژگی‌های مکانیکی خاک‌های آلوده به مواد نفتی در میدان نفتی اهواز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استادیار گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

بهره­برداری از میدان­های نفتی احتمال نشت آلاینده­های نفتی به درون خاک پیرامونی را افزایش می­دهد. این پدیده علاوه بر خسارت­ها و تبعات زیست­محیطی، سبب تغییرات مخرب در ویژگی­های شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی و بیولوژیکی خاک نیز می­گردد. در این پژوهش تأثیرات زغال­زیستی باگاس­نیشکر به­عنوان اصلاح­کننده­ی آلی و زئوپلانت به­عنوان اصلاح­کننده­ی آلی-معدنی بر برخی از ویژگی‏های فیزیکی و مکانیکی خاک‏های آلوده به هیدروکربن‏های نفتی، در محدوده‏ی میدان نفتی اهواز (منطقه­ی بهره­برداری نفت و گاز کارون) بررسی شد. برای این منظور، پس از بازدید‏های میدانی و نمونه­برداری به­روش سیستماتیک کاملاً تصادفی درون بلوک، نمونه‏های خاک به گلدان­هایی 7 کیلوگرمی منتقل شده و تیمارهای آزمایشی زغال­زیستی و زئوپلانت در سطوح 2%، 4% و 6% وزنی به خاک افزوده شد، سپس رطوبت خاک در سطح 25% و 50% ظرفیت زراعی (FC) محاسبه و بر خاک گلدان­ها اعمال گردید و نمونه‏ها برای مدت 100 روز انکوباسیون شدند. پس از اتمام انکوباسیون، پارامتر‏های مقاومتی خاک شامل مقاومت فروروی، مقاومت کششی، مقاومت برشی، شاخص تردی خاکدانه و نیز کلاس آبگذری خاک با استفاده از روش­های استاندارد اندازه­گیری شد. همچنین درصد نرمال آلکان‏ها و هیدروکربن‏های نفتی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC) تعیین شد. نتایج نشان داد که افزودن زغال­زیستی و زئوپلانت در سطوح 2% و 4% سبب افزایش مقاومت برشی و در سطح 6% و50% رطوبت ظرفیت زراعی باعث کاهش مقاومت برشی خاک شده است. همچنین کمترین مقاومت برشی در سطح 6% زغال­زیستی و رطوبت 50% FC، مشاهده شد ( 40/0 کیلوپاسکال). کاربرد زئوپلانت و زغال­زیستی منجر به افزایش مقاومت کششی شده است و در سطح 6%زغال­زیستی (رطوبت 25% FC) بیشترین مقاومت کششی حاصل شد (18 کیلوپاسکال). کمترین مقاومت فروروی برای سطح 6% زغال­زیستی (سطح رطوبت 25% FC) به­دست آمد. بدین ترتیب تیمارهای آلی و آلی-معدنی منجر به بهبود ویژگی­های ساختمانی و مکانیکی خاک شد و راهکاری مدیریتی برای احیای خاک­های آلوده به مواد نفتی محسوب می­شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Biochar and Zeoplant Application on Mechanical Properties of Soils Contaminated with Total Petroleum

نویسندگان [English]

  • Nilufar Mohammadi 1
  • Ataallah Khademalrasoul 2
1 MSc. of Soil Science Dept., Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor of Soil Science Dept., Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Exploitation of oil reservoirs enhances the seepage of petroleum hydrocarbon contaminants to the soil. This phenomenon causes environmental damages and detrimental changes in soil chemical, physical, mechanical, and biological properties. In this study, effects of Bagasse biochar and zeoplant as organic-mineral amendments were investigated on some oil-contaminated soils around Ahvaz city (exploitation area of Karoon oil and gas). Soil sampling was carried out using completely randomized in the block, then, the soil samples were put in pots (7 kg) and the treatments were applied at rates of 2%, 4%, and 6% by weight. Afterwards, the soil moisture was adjusted in the pots (25% and 50% of FC) and all samples were incubated for 100 days. After incubation, penetration resistance, tensile strength, and shear strength were measured using the standard methods. Also, Alkanes and total petroleum hydrocarbons (TPHs)were determined using Gas Chromatography (GC). Results revealed that application of biochar and zeoplant at 2% and 4% levels enhanced the shear strength, whereas application of 6% level at 50% FC decreased the shear strength (0.4 Kpa). Application of biochar and zeoplant increased tensile strength, and at 6% level of biochar (at 25% FC) the highest tensile strength was observed (18 Kpa). The lowest penetration resistance was recorded for 6% of biochar application and at 25% FC. Addition of organic and organic-mineral amendments improved the soil structural and mechanical properties, therefore, their application is a convenient management strategy to amend the oil-contaminated soils. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil degradation
  • Soil resistance
  • Soil shear strength
  • Oil contamination
  • Organic-mineral amendment

مراجع

  1. ابراهیم زاده عمران، س.، شرفا، م. 1394. اصلاح آبگریزی خاک­های آلوده به نفت با استفاده از بیوچار. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تهران، دانشکده کشاورزی.
  2. برزگر، ع.ا. 1380. فیزیک خاک پیشرفته. چاپ اول، دانشگاه شهید چمران اهواز.
  3. 3- غلامی، م (1389). سوپر جاذب­ها راهی برای گسترش فضای سبز و مقابله با کمبود آب، نشریات شرکت ره شهر، شماره110.
  4. محمدی، ن. خادم الرسول، ع. 1399. تأثیرات زغال زیستی باگاس نیشکر و زئوپلانت بر ویژگی­های فیزیکی خاک­های آلوده به هیدروکربن های نفتی (TPHs). تحقیقات کاربردی خاک. در دست چاپ.
  5. معزی، ع.، خادم الرسول،ع.، بی ریا، م. (1396). تأثیر زغال زیستی و کاربرد آن در خاک. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز.
  6. Adams. F. V., niyomugabo. A., silvester. O. P. 2017. Bioremediation of crude oil contaminated soils using agricuitural waste. Procedia manufacturing. 7: 459-464
  7. Barzegar. A., R., Oades, J. M., Rengasamy, P. Murray, R. S., 1995. Tensile strength of dry, remolded soils as affected by properties of the clay function. Geoderma, 65: 93-108
  8. Brennan, A., Moreno, E., Jose, J. N., Alburquerque, A., Knapp, C.W. and Switzer, C. (2014). Effect of biochar and activated carbon amendment on maiz growth and the uptake and measured availability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and potentially toxic elements (PTEs). Environmental Pollution, 193, 79-87.
  9. Buscher, W. J, Novak, J. M. Evans, D. E. Watts., D. W., Niandou, M. A. S. Ahmedna, M. 2010. Influence of pecan biochar on physical properties of a Norfolk loamy sand. Soil Science, 175: 10-14.
  10. Dexter, A. R., Kroesbergen, B. 1985. Methodology for determination of tensile strength of soil aggregates. Journal of Agricultural Engineering Research, 31(2): 139-147.
  11. Francy, D. S., Thomas. J. M. 1991. Emulsification of Hydrocarbons by Subsurface Bacteria. Journal of Industrial Microbiology. 8: 237-246.
  12. Gao Lu, S., Fang. S. F. and tong. Z. Y. 2014. Effect of rice husk biochar and coal fly ash on some physical properties of expensive clayey soil (Vertisol) Catena, 114: 37-44.
  13. Gupta, S. C., Schneider, E. C., Larson, W. E., and Hadas, A. 1987. Influence of corn residue on compression and compaction behavior of soils. Soil Science Society of America Journal, 51: 207-212.
  14. Khademalrasoul, A., Naveed, M., Heckrath, G., Kumari, K. G. I. D., Jonge, L. W., Elsgaard, L., 2014. Biochar effects on soil aggregate properties under no-till maize. Soil Science. 179: 273-283.
  15. Khamehchiyan. M., Charkhabi A. H., and Tajik M. 2007. “Effects of crude oil contamination on geotechnical properties of clayey and sandy soils Method,” Engineering Geology Vol., 89: 220–229.
  16. Laird D. A., Brown, R. C., Amonette, J. E., and Lehmann, J. 2008. Review of the pyrolysis platform for coproducing bio-oil and biochar. Biofuels Bio Products and Biorefining-Biofpr, 3: 547-562.
  17. Lehmann, J., Gaunt, J., and Rondon, M. 2006. Biochar sequestration in terrestrial ecosystems a review. Mitigat. Adap. Strat. Glob. Chang. 11: 403-427
  18. Lehmann, J. 2007. Bio-energy in the black. Frontiers in Ecology and the Environment, 5: 381-387.
  19. Lehmann, J., Skjemstad, J., Sohi, S., Carter, J., Barson, M., Falloon, P., Coleman, K., Woodbury, P. and Krull, E. 2008. Australian climate-carbon cycle feedback reduced by soil black carbon. Nature Geoscience 1: 832. DOI: 10.1038/ngeo358.
  20. Lehmann, J., Czimczik, C., Laird, D. and Sohi, S. 2009. Stability of biochar in the soil. In: Biochar for Environmental Management: Science and Technology (Eds. Lehmann, J. & Joseph, S), Earth scan, London.
  21. Mukherjee, A., R. Hamdan, W. T. Cooper, A. R. A. Zimmerman. 2013. Chemical comparison of freshly-produced and field-aged biochars and biochar-amendment soils. Chemosphere. 6: 731-76.
  22. Smith. P. 2016. Soil carbon sequestration and biochar as negative emission technologies. Global Change Biology. 22 (3): 1315_24
  23. Weng, Z.H., L. Van Zwieten, B.P. Singh, S. Kimber, S. Morris, A. Cowie. 2015. Plant biochar interactions drive the negative priming of soil organic carbon in an annual ryegrass field system. Soil Biology and Biochemistry, 90: 111-121.
  24. Zong., Y., Chen, D., Lu, S. (2014).Impact of biochar on swell-shrinkage behavior, mechanical strength, and surface cracking of clayey soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 177(6):920-926.
پژوهش های خاک
دوره 34، شماره 3
آذر 1399
صفحه 407-418

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار