تأثیر کاربرد فاضلاب تصفیه‌شده شهری بر میزان و الگوی تجمع برخی از فلزات سنگین در نیمرخ خاک زیر کشت ذرت و گوجه‌فرنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی علوم و مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه کردستان.

3 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه محیط زیست دانشگاه کردستان.

چکیده

زمانی که آب با کیفیت مناسب کمیاب باشد، منابع آب نا متعارف برای استفاده در کشاورزی مورد توجه قرار می­گیرند. فاضلاب تصفیه­شده شهرییکی از این منابع آبی نا متعارف می­باشد. در این تحقیق تأثیر آبیاری با فاضلاب تصفیه­شده شهری بر تجمع برخی از فلزات سنگین (آهن، مس، روی، منگنز، آرسنیک، کادمیوم، سرب و نیکل) در لایه­های خاک، در گلدان در شرایط گلخانه­ دانشگاه کردستان مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. در این تحقیق اثر تیمارهای نوع آب آبیاری شامل فاضلاب تصفیه­شده، یکی در میان فاضلاب تصفیه­شده - آب و آب معمولی بر تجمع فلزات سنگین در عمق­های مختلف خاک کشت شده  با گیاه ذرت و گوجه­فرنگی مورد آزمایش قرار گرفت. از چهار عمق مختلف از سطح خاک و همچنین سه فاصله افقی از گیاه نمونه­برداری انجام شد. نتایج نشان داد که خاک آبیاری شده با فاضلاب تصفیه­شده شهری به طور معنی­داری مقادیر بیشتری از فلزات سنگین مورد مطالعه را در مقایسه با آب معمولی دارا می­باشد. بر اساس این نتایج، بیشترین و کمترین مقدار فلزات سنگین اندازه­گیری شده به ترتیب در تیمارهای خاک آبیاری شده با فاضلاب تصفیه­شده و آب معمولی مشاهده گردید. نتایج همچنین نشان داد که میزان غلظت عناصر سنگین خاک با افزایش عمق و فاصله افقی از گیاه کاهش می­یابد. بر اساس نتایج میزان تجمع عناصر سنگین در خاک، منگنز (3/7 میلی­گرم بر کیلوگرم) بیشترین میزان تجمع در خاک را دارا می­باشد و پس از آن فلزات آرسنیک (21/5 میلی­گرم بر کیلوگرم)، آهن (21/4 میلی­گرم بر کیلوگرم)، روی (93/3 میلی­گرم بر کیلوگرم) و مس (3/3 میلی­گرم بر کیلوگرم) در رتبه­های دوم تا پنجم قرار می­گیرند. نوع گیاه نیز تأثیر معنی­داری بر تجمع فلزات منگنز، روی و آرسنیک در خاک دارد.بر اساس نتایج این پژوهش احتمال آلودگی گیاهانی نظیر ذرت و گوجه­فرنگی به عناصر سنگین وجود دارد. لذا با توجه به شرایط تصفیه فعلی فاضلاب، پیشنهاد می­گردد که آبیاری با فاضلاب تصفیه شده برای محصولات غیر خوراکی استفاده گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Irrigation with Treated Urban Wastewater on Heavy Metals Accumulation and Distribution in Soil Profile under Corn and Tomato

نویسندگان [English]

  • b k 1
  • ch a 2
  • z f 2
  • h g 3
چکیده [English]

When good quality water is scarce, application of unconventional water resources is considered in agriculture. One of these sources is treated urban wastewater (TUW). In this research, in which plants were grown in medium-size pots, effect of irrigation with wastewater was evaluated on accumulation and distribution in soil profile of heavy metals (iron, manganese, zinc, copper, arsenic, cadmium, lead, and nickel) under greenhouse conditions of the University of Kurdistan. The factorial experiments were conducted according to complete randomized design with three replications. Also, the effect off three irrigation treatments consisting of TUW, alternating TUW- ordinary water, and ordinary water on the accumulation of heavy metals in the soil cultivated with corn and tomato plant were investigated. Soil samples were taken from four different depths and three horizontal distances from the plant. The results showed that TUW had significantly greater amounts of heavy metals in comparison with ordinary water. Also, the maximum and minimum amounts of heavy metal were observed in TUW and ordinary water, respectively. From the findings, it can be concluded that concentration of heavy metals decreased with increasing depth and horizontal distance from the plant location. Manganese (7.3 mg/kg) had the highest concentration in the soil. Also, Arsenic (5.41 mg/kg), iron (4.21 mg/kg), zinc (3.93 mg/kg) and copper (3.3 mg/kg) ranked from the second to fifth, respectively. Type of plants had a significant effect on the accumulation of manganese, zinc, and arsenic. According to the results of this study, there is a threat to human health of heavy metals contamination in plants such as corn and tomatoes. Therefore, it can recommended that irrigation with treated wastewater is to be limited to non-food crops.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unconventional water
  • Irrigation
  • soil profile
  • Greenhouse

مراجع

  1. اروندی، س.، و مقدس، ک. 1379. یکی از راه کارهای مقابله با کم آبی، استفاده بهینه از فاضلاب شهری. مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با کم آبی و خشکسالی کرمان. 10-9 اسفند 1379. دانشگاه باهنر کرمان، کرمان، ایران، 55- 65.
  2. پارسافر، ن.، و معروفی، ص. 1392. اثر کاربرد فاضلاب بر تجمع عناصر سنگین در نیمرخ خاک تحت شرایط گلخانه­ای – لایسیمتری. مجله پژوهش آب در کشاورزی، ب، 27(2): 229-239.
  3. حسین پور، ا.، حق نیا، غ. ح.، علیزاده،ا.، و فتوت، ا. 1388. بررسی تغییرات کیفیت شیمیایی فاضلاب خام و پساب شهری در اثر عبور از ستون­های خاک. مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 23 (3): 45-56.
  4. سازمان حفاظت محیط زیست ایران. ۱۳۷۸. ضوابط و استانداردهای زیست محیطی. انتشارات سازمان حفاظت محیط زیست ایران.
  5. شاکرمی، م.، معروفی، ص.، رحیمی ، ق.، و دشتی، ف. 1394. اثر فاضلاب و کمپوست بر انتقال برخی از فلزات سنگین در نیمرخ خاک. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. ب، 29(1): 75-86.
  6. طبری، م.، و صالحی، آ. 1390. بررسی تأثیر آبیاری با استفاده از پساب فاضلاب شهری بر تجمع فلزات سنگین در خاک. علوم و تکنولوژی محیط زیست. 13(4):  59-49.
  7. عابدی، م.، و نجفی، ب. 1380. استفاده از فاضلاب تصفیه شده در کشاورزی. انتشارات کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.248  صفحه.
  8. علیزاده، 1. 1389. طراحی سیستم­های آبیاری(جلد اول)، طراحی سیستم­های آبیاری سطحی، چاپ چهارم، انتشارات آستان قدس رضوی، مشهد.
  9. Abedi-Koupai, J., Mostafazadeh-Fard, B., Afyuni., M., and Bagheri, M. R. 2006. Effect of treated wastewater on soil chemical and physical properties in an arid region. Plant, Soil and Environment. 52(8): 335-344.
  10. Alizadeh, A., Bazari, M. E. Velayati, S., Hasheminia, M., and Yaghmaie, M. 2001. Irrigation of cron with wastewater. In: R. Ragab, G. Pearce, J. Changkim, S. Nairizi and A. Hamdy. (Eds.), 52nd ICID International. Workshop on Wastewater Reuse and Management. Seoul, Korea, 137- 146.
  11. Al-Lahham, O., El-Assi, N.M., and Fayyad, M. 2007. Translocation of heavy metals to tomato (Solanum lycopersicom L.) fruit irrigated with treated wastewater. Scientia Horticulturae Amsterdam. 113:250-254.
  12. Aghabarati, A., Hosseini, S.M., and Maralian, H. 2008. Heavy metal contamination of soil and olive trees (Olea europaea L.) in suburban areas of Tehran, Iran. Research Journal of Environmental Science. 2( 5): 323-329.
  13. Behbahaninia, A., Mirbagheri, S.A., Khorasani, N., Nouri, J., and Javid A.H. 2009. Heavy metal contamination of municipal effluent in soil and plants. Journal of Food, Agriculture and Environment. 7(3 – 4): 851-856.
  14. Boll, R., Dernbach, H., and Kayser, R. 1986. Aspects of land disposal of wastewater as experienced in Germany. Journal of Water Science and Technology. 18: 383-390.
  15. Brar, M.S., Khurana, M.P.S., and Kansal, B.D. 2002. Effect of irrigation by untreated sewage effluents on the micro and potentially toxic elements in soils and plants, Department of Soils, Punjab Agricultural University, Ludhiana, Punjab, India.
  16. Elbana, T. A., Ramadan, M. A., Gaber, H. M., Bahnassy, M. H., Kishk, F. M., and Selim, H. M. 2013. Heavy metals accumulation and spatial distribution in long term wastewater irrigated soils. Environmental Chemical Engineering. 1: 925–933.
  17. Gupta, S., Satpati, S., Nayek, S., and Garai, D. 2010. Effect of wastewater irrigation on vegetables in relation to bioaccumulation of heavy metals and biochemical changes. Environmental Monitoring and Assessment. 165( 1-4): 169-77.
  18. Hussian, G., and Al-Saati. A. J. 1999. wastewater quality and its reuse in agriculture in Saudi Arabia. Desalination. 123: 241-251.
  19. Mojiri, A., and Hamidi, A.A. 2011. Effects of municipal wastewater on accumulation of heavy metals in soil and wheat ( Triticum bestivum L.( with two irrigation method. Romanian Agricultural Research. 28: 217-222.
  20. Munir, J., Rusan, M., Hinnawi, S., and Rusan, L. 2007. Long term effect of wastewater irrigation of forage crops on soil and plant quality parameters. Desalination. 215: 143-152.
  21. Madejo´n, P., Maran˜o´n, T., and Murillo, J.M. 2006. Bio monitoring of trace elements in the leaves and fruits of wild olive and holm oak trees. Science of the Total Environment. 355: 187- 203.
  22. Mohammad, M., and Mazahreh., N. 2003. Changes in soil fertility parameters in response to irrigation of forage crops with secondary treated wastewater. Communications in Soil Science and Plant Analalysis. 34 (9 – 10): 1281-1294.
  23. Mancino, C. F., and Pepper, I. L. 1992. Irrigation of turf grass with secondary sewage effluent: soil quality, Agron. J. 84(4): 650–654.
  24. Nan, Z. L., Zhang, J., and Cheng, G. 2002. Cadmium and zinc interaction and their transfer in soil-Crop system under actual field conditions. Science of the Total Environment. 285(1-3): 187-195.
  25. Pescode, M.B. 1992. Wastewater treatment and use in agriculture. FAO, Irrigation and Drainage Paper No. 47, 118 p.
  26. Rattan, R.K., Datta, S.P., Chhonkar, P.K., Suribabu, K., and Singh, A.K. 2005. Long-term impact of irrigation with sewage effluents on heavy metal content in soils, crops and groundwater-A case study. . journal of Agriculture, Ecosystems and Environment. 109: 310-322.
  27. Saber, M. S. M. 1986. Prolonged effect of land disposal of human wastes on soil conditions. Journal of Water Science and Technology. 18: 371-374.
  28. Smith, C. J., Hopmans, P., and Cook, F.J. 1996. Accumulation of Cr, Pb, Cu, Ni, Zn and Cd in soil following irrigation with treated urban effluent in Australia. journal of  Environmental Pollution. 94( 3): 317-323.
  29. Toze, S. 2006. Reuse of effluent water-benefits and risks. journal of Agricultural water Management. 80: 147-159.
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 30، شماره 1
فروردین 1395
صفحه 89-101

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار