اثر کاربرد دو ترازی صفحات ژئوکمپوزیت بر ویژگی‌های شیمیایی و بیوشیمیایی خاک در شرایط استفاده از فاضلاب

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانش‌آموختة کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

4 دانشیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

5 دکتری، پژوهش‌گر همکار مرکز تحقیقات آب، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر تغییرات ویژگی‌های شیمیایی شامل: pH، هدایت الکتریکی، مجموع کلسیم و منیزیم، کربنات و بی‌کربنات و نیترات و ویژگی بیوشیمیایی کلیفرم مدفوعی خاک تحت تأثیر استفاده از پساب دانشگاه شهرکرد با استفاده از سیستم آبیاری زیرسطحی همراه با صفحات ژئوکمپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام پژوهش از صفحات ژئوکمپوزیت به‌عنوان لایه آبده و لایه زهکش استفاده شد. تیمارهای پژوهش شامل دو فاصله 70 و 35 سانتی‌متر بین لایه آبده و لایه زهکش بود. در هر دو تیمار، لایه آبده به فاصله 40 سانتی‌متری از سطح خاک در زمین قرار گرفت. تزریق پساب به داخل خاک طی 12 نوبت و با تناوب هفتگی انجام شد. در ابتدا و انتهای دوره مطالعه از دو عمق 40-0 و 80-40 سانتی‌متری خاک نمونه‌برداری و میزان pH، هدایت الکتریکی، مجموع کلسیم و منیزیم، کربنات و بی‌کربنات، نیترات و کلیفرم مدفوعی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که تغییرات تمامی پارامترها در طول دوره در خاک معنی دار نبود. البته نتایج نشان از افزایش هدایت الکتریکی، کربنات و بی‌کربنات، کلی‌فرم کل و کلی‌فرم مدفوعی در خاک در انتهای دوره نسبت به ابتدای دوره داشت. میزان pH خاک در تیمارهای D70 و D35 به‌طور میانگین به‌ترتیب 29/2 و 32/2 درصد نسبت به ابتدای دوره کاهش یافت. مجموع کلسیم و منیزیم خاک نیز در تیمارهای D70 و D35 به‌طور میانگین 66/6 و 48/8 درصد نسبت به ابتدای دوره کاهش یافت ولی همانطور که اشاره شد، این تفاوت معنا‌‌دار نبود. در مجموع کاربرد صفحات ژئوکمپوزیت برای تصفیه زمینی در طی دوره آزمایش تأثیر منفی بر روی ویژگی‌های شیمیایی و بیوشیمیایی خاک نداشت و با کنترل و پایش سایر پارامترها، این روش، بدون نگرانی از آلودگی خاک می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


تقی‌خو، محبوبه، و کریمی، احمد (1391). تأثیر آبیاری با پساب تصفیه شده شهری شهرکرد بر برخی خصوصیات شیمیایی خاک تحت کشت لوبیا قرمز. سومین همایش ملی جامع مدیریت منابع آب، ساری، مازندران. https://civilica.com/doc/335396
جهاندیده، یاشار، طباطبائی، سید حسن، و دهقانیان، مهرنوش (1403). تحلیل منحنی رخنة آلایندة باکتریایی در شرایط کشت چمن در ستون خاک با اندازة کود گاوی مختلف، مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، 4(2)، 75-88 doi:10.22098/mmws.2023.12529.1247
حاج‌هاشم‌خانی، مریم، قبادی‌نیا، مهدی، طباطبائی، سیدحسن، حسین‌پور، علیرضا، و هوشمندگوچی، سعدالله (1392). تاثیر روش کاربرد زئولیت اصلاح‌شده بر کیفیت پساب شهری خروجی و نفوذپذیری خاک. آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 28(3)، 596-587. doi:10.22067/jsw.v0i0.26564
خمیس‌آبادی، افسانه، پروانک، کامران، و نصرآبادی، مهناز (1398). تأثیر استفاده از پساب فاضلاب بر آلودگی میکروبی خاک‌های فضای سبز شهری. مهندسی بهداشت محیط، 7(1)، 42-52. doi:10.29252/jehe.7.1.42
کریمی، بختیار، فتحی تیلکو، زینب، و عبدی، چنور (1394). بررسی توزیع نیترات در خاک آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده شهری تحت کشت گیاهان ذرت و گوجه‌فرنگی. مهندسی آبیاری و آب، 6(22)، 25-36. https://www.waterjournal.ir/article_73858.html
گوگوچانی، سجاد، قبادی‌نیا، مهدی، طباطبائی، سیدحسن، متقیان، حمیدرضا، و عسگری، عظیمه (1402). اثر کاربرد دو ترازی صفحات ژئوکمپوزیت بر کیفیت پساب دانشگاه شهرکرد. مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، 4(4)، 203-218. doi:10.22098/mmws.2023.13732.1362
یزدانی، وحید، قهرمان، بیژن، داوری کامران، و فاضلی ابراهیم (1393). تاثیر پساب بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 16(93)، 543-558.
References
Abou Seeda, M.A., Hammad, S.A., Yassen, A.A., & Abou El-Nour E.A. (2020). Evaluation and optimization of Subsurface Irrigation (SDI) system: A review. Middle East Journal of Applied Sciences, 10(3), 503-534. doi:10.36632/mejas/2020.10.3.45
Andrews, D.M., Robb, T., Elliott, H., & Watson, J.E. (2016). Impact of long-term wastewater irrigation on the physicochemical properties of humid region soils: “The Living Filter” site case study. Agricultural Water Management, 178, 239-247. doi:10.1016/j.agwat.2016.10.001
APHA. (2005). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21st ed. Washington DC: American Public Health Association (APHA). https://ajph.aphapublications.org/doi/10.2105/AJPH.51.6.940-a
Ayers, R.S., & Westcot, D.W. (1985). Water quality for agriculture. In: FAO Irrigationand Drainage Paper 29 (Revision 1). Food and Agriculture Organization, Rome. https://www.fao.org/4/t0234e/t0234e00.htm
Barati, A.A., Pour, M.D., & Sardooei, M.A. (2023). Water crisis in Iran: a system dynamics approach on water, energy, food, land and climate (WEFLC) nexus. Science of The Total Environment, 882, 163549. doi:10.1016/j.scitotenv.2023.163549
Bedbabis, S., Ben Rouina, B., Boukhris, M., & Ferrara, G. (2014). Effect of irrigation withtreated wastewater on soil chemical properties and infiltration rate. Journal of Environmental Management, 133, 45–50. doi:10.1016/j.jenvman.2013.11.007
Bedbabis, S., Trigui, D., Ahmed, C.B., Clodoveo, M.L., Camposeo, S, Vivaldi, G.A., & Rouina, B.B. (2015). Long-terms effects of irrigation with treated municipal wastewater onsoil, yield and olive oil quality. Agricultural Water Management, 160, 14-21. doi:10.1016/j.agwat.2015.06.02
Bijani, M., Hayati, D., Azadi, H., Tanaskovik, V., & Witlox, F. (2020). Causes and consequences of the conflict among agricultural water beneficiaries in Iran. Sustainability, 12, 6630. doi:10.3390/su12166630
García-Orenes, F., Roldán, A., Guerrero, C., Mataix-Solera, J., Navarro-Pedreño, J., Gómez, I., & Mataix-Beneyto, J. (2007). Effect of irrigation on the survival of total coliforms in three semiarid soils after amendment with sewage sludge. Waste Management, 27(12), 1815–1819. doi:10.1016/j.wasman.2006.08.012
Gharbi Tarchouna, L., Merdy, P., Raynaud, M., Pfeifer, H.R., & Lucas, Y. (2010). Effects of longterm irrigation with treated wastewater. Part I: Evolution of soil physic-chemical properties. Applied Geochemistry, 25(2), 1703-1710. doi:10.1016/j.apgeochem.2010.08.018
Goldshmid, J., Zohar, D., Argamah, Y., & Koh, Y. (2013). Effect of downloaded from dissolved salts on the filtration of coliform bacteria in sand dunes. In: Jenkins, S.H., editor. Advances in water pollution research. Pergamon Press. New York; 2013. p. 147-153.
Gogochani, S., Ghobadinia, M., Tabatabaei, S.H., Motaghiyan, H.R., & Asgari, A. (2024). The effect of using bi-levels of geocomposite layers on the quality of Shahrekord University wastewater. Water and Soil Management and Modeling, 4(4), 203-218. doi:/10.22098/mmws.2023.13732.1362. [In Persian]
Habibi, S. (2019). A long-term study of the effects of wastewater on some chemical and physical properties of soil. Journal of Applied Research in Water and Wastewater, 12, 156–161. doi:10.22126/arww.2020.4593.1148
Hutchison, M.L., Walters, L.D., Moore, A., Crookes, K.M., & Avery, S.M. (2014) Length of time before incorporation on survival of pathogenic bacteria present in livestock wastes applied to agricultural soil. Applied and Environmental Microbiology, 70, 5111-5118. doi:10.1128/AEM.70.9.5111-5118.2004 
Jahandideh, Y., Tabatabaei, S., Dehghanian, M. (2024). Analysis of the bacterial pollution breakthrough curve in the soil column with different sizes of cow manure in the conditions of grass cultivation. Water and Soil Management and Modeling, 4(2), 75-88. doi:10.22098/mmws.2023.12529.1247. [In Persian]
Karimi, B., Fathi Tileko, Z., & Abdi, C. (2015). Evaluation of nitrate distribution in soil irrigated by treated urban wastewater under corn and tomatoes cultivation. Journal of Irrigation and Water Engineering, 6(22), 25-36. [In Persian]
Khamisabadi, A., Parvanak, K., & Nasrabadi, M. (2019). Effect of the use treated wastewater on microbial contamination of soils of urban landscapes. Journal of Environmental Health Engineering, 7(1), 42-52. [In Persian]
Kunhikrishnan, A., Bolan, N.S., Müller K., Laurenson, S., Naidu R., & Kim W.I. (2012). The influence of wastewater irrigation on the transformation and bioavailability of heavy metal (loid)s in soil. Advances in Agronomy, 115, 215-297. doi:10.1016/B978-0-12-394276-0.00005-6
Lado, Μ., Zapateira, A., Azenkot, A., Assouline, S., Ravina, I., Erner, Y., Fine, P., Dasberg, S., & Ben-Hur, M. (2012). Changes in chemical properties of semiarid soils under long-term secondary treated wastewater irrigation. Soil Science Society of America Journal, 76, 1358–1369. doi:10.2136/sssaj2011.0230
Mamilov, A., Dilly, O.M., Mamilov, S., & Inubushi, K. (2014). Microbial ecophysiology of degrading aral seawetlands: Consequences for C-cycling. Journal of Soil Science and Plant Nutriation, 50, 839-842. doi:10.1080/00380768.2004.10408544
Mirzaei, A., & Zibaei, M. (2020). Water conflict management between agriculture and wetland under climate change: application of economic-hydrological-behavioral modelling. Water Resourse Managment, 35, 1-21. doi:10.1007/s11269-020-02703-4
Nouri, M., & Homaee, M. (2020). Drought trend, frequency and extremity across a wide range of climates over Iran. Meteorological Applications, 27, e1899. doi:10.1002/met.1899
Nouri, M., Homaee, M., Pereira, L.S., & Bybordi, M. (2023). Water management dilemma in the agricultural sector of Iran: A review focusing on water governance. Agricultural Water Management, 288, 108480. doi:10.1016/j.agwat.2023.108480
Rowell, D.L. (1994). Soil Science: Methods and Applications. Longman Group, Harlow, 350p.
Sdiri, W., AlSalem, H.S., Al-Goul, S.T., Binkadem, S.M., & Mansour, H.B. (2023). Assessing the effects of treated wastewater irrigation on soil physico-chemical properties. Sustainability, 15, 5793. doi:10.3390/su15075793
Singh, P.K., Deshbhratar, P.B., & Ramteke, D.S. (2012). Effects of sewage wastewaterirrigation on soil properties, crop yield and environment. Agricultural Water Management, 103, 100-104. doi:10.1016/j.agwat.2011.10.022
Soltani, A., Alimagham, S.M., Nehbandani, A., Torabi, B., Zeinali, E., Zand, E., Vadez, V., van Loon, M.P., & Van Ittersum, M.K. (2020). Future food self-sufficiency in Iran: A model-based analysis. Global Food Security, 24, 100351. doi:10.1016/j.gfs.2020.100351
Tabatabaei, S.H., Nourmahnad, N., Golestani Kermani, S., Tabatabaei, S.A., Najafi, P., & Heidarpour, M. (2020). Urban wastewater reuse in agriculture for irrigation in arid and semi-arid regions- A review. International Journal of Recycling Organic Waste in Agriculture, 9(2), 193-220. doi:10.30486/ijrowa.2020.671672
Taghikhoo, M., & Karimi, A. (2012). The effect of irrigation with Shahrekord city treated wastewater on some chemical properties of soil under red bean cultivation. 3rd National Conference on Comprehensive Water Resources Management. https://civilica.com/doc/335396 [In Persian]
Taheri-Sodejani, H., Ghobadinia, M., Tabatabaei, S.H., & Kazemian, H. (2015). Using natural zeolite for contamination reduction of agricultural soil irrigated with treated urban wastewater. Desalination and Water Treatment, 54(10), 2723-2730. doi:10.1080/19443994.2014.904818
Tarchouna, L.G., Merdy, P., Raynaud, M., Pfeifer, H.R., & Lucas, Y. (2010). Effects of longterm irrigation with treated wastewater. Part I: evolution of soil-chemical properties. Applied Geochemistry, 25, 1703e1710. doi:j.apgeochem.2010.08.018
Tsigoida, A., & Argyrokastritis, I. (2019). The effect of sub-irrigation with untreated and treated municipal wastewater on organic matter and nitrogen content in two different soils. Global NEST Journal, 21(3), 389-398. doi:10.30955/gnj.002810
Urbano, V.R., Mendonca, T.G., Bastos, R.G., & Souza, C.F. (2017). Effects of treated wastewater irrigation on soil properties and lettuce yield. Agricultural Water Management, 181, 108-115. doi:10.1016/j.agwat.2016.12.001
Yazdani, Y., Ghahreman, B., Davudee, K., & Fazeli, E. (2014). The effect of wastewater on physical and chemical features of soil. Journal of Environmental Science and Technology, 16, 543-555. [In Persian]
Zakeri, M.A., Mirnia, S.K., & Moradi, H. (2022). Assessment of water security in the large watersheds of Iran. Environmental Science & Policy, 127, 31-37. doi:10.1016/j.envsci.2021.10.00