مطالعه شکلهای مختلف مس، روی، کادمیوم و سرب در فرآوری ورمی کمپوست کود گاوی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهدو دانشکده کشاورزی، بخش آموزش

2 عضو هیات علمی دانشگاه ارومیه، دانشکره کشاورزی، گروه علوم خاک

چکیده

به منظور مطالعه تغییرات شکلهای مختلف فلزات روی، مس، کادمیوم و سرب در طی فرآیند تهیه ورمی کمپوست، آزمایشی برمبنای طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل با سه تکرار انجام شد. فاکتور اول این آزمایش شامل تاثیر حضور و عدم حضور کرم خاکی بود و روند فرایند تولید ورمی کمپوست در بازه های زمانی صفر، 30، 60 و 90 روز بعنوان فاکتور دوم انتخاب شد. بخشهای مختلف (تبادلی، کربناتی، بخش آلی، پیوند شده با اکسیدهای آهن و منگنز و باقیمانده) فلزات روی، مس، کادمیوم و سرب با استفاده از روش عصارهگیری پی در پی و 5 مرحله‌ای روش تسیر در طی فرآیند تهیه ورمی کمپوست از کود گاوی تعیین شدند. نتایج نشان داد که اسیدیته ورمی کمپوست در تیمارهای دارای کرم خاکی 4/0 واحد کاهش و میزان کربن آلی محلول 15/0 درصد افزایش را نشان داد. فراهمی زیستی عناصر روی، مس و کادمیوم بجز سرب نیز در تیمار های کرم خاکی افزایش معنی داری را نشان دادند. بیشترین مقادیر روی، مس و کادمیوم در نتیجه فعالیت کرمهای خاکی به ترتیب در بخش‌های کربناتی، مواد آلی و تبادلی نشان داده شد، اما بیشترین سهم سرب در بخش پیوند شده با مواد آلی بود. غلظت عناصر روی وکادمیوم در بخش های تبادلی و کربناتها به طور معنیداری در حضور کرمهای خاکی افزایش یافت، عنصر روی 4/16 و 21/ 18 درصد و کادمیوم 10 درصد افزایش را در این بخش ها نشان دادند، لیکن غلظت این عناصر در بخش باقی مانده در انتهای دوره کاهش یافت. چنین استنباط می شود که فراهمی زیستی عناصر سنگین با فعالیت کرمهای خاکی در فرایند تولید ورمی کمپوست افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of different fractions of Zn, Cu, Pb and Cd during vermicomposting of cattle manure

نویسندگان [English]

  • atena mirbolook 1
  • mirhasan rasouli sadaghiani 2
چکیده [English]

In order to study the changes in different fractions of Zn, Cu, Cd and Pb during the vermicomposting process of cattle manure, an experiment was conducted based on completely randomized design with factorial arrangement replicated three times. The first experimental factor was presence and absence of earthworm, and period of vermicomposting (0, 30, 60 and 90 days) was taken into account as the second factor. A five-step sequential extraction procedure recommended by Tessier was used for fractionation of Zn, Cu, Cd and Pb during the process of vermicomposting of caw manure. The exchangeable, carbonate-bound, Fe-Mn oxides-bound, organic matter-bound and residual fractions of metals were determined using atomic absorption apparatus (FAAS, Thermo element MK-M6). The results showed that pH of vermicompost decreased 0.4 of unit and dissolved organic carbon (DOC) increased 0.15 percent in treatments of with worm. The bioavailability of Zn, Cu and Cd, not Pb increased significantly in the compost samples. Following earthworm activity, the highest content of Zn, Cu and Cd were observed as bounded by carbonate, organic matter and exchangeable fractions, respectively, while the most amount of Pb was found in organic band fraction. Zn and Cd concentrations in carbonate and exchangeable fractions significantly increased in earthworm treatments, Zn 16.4 and 18.21 percent and Cd 10 percent increased in this fractions, however the concentration of those in residual fraction decreased by the end of incubation period. It is concluded that earthworm activity increases the bioavailability of some of metals (Cd, Zn, and Cu) during the vermicomposting process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vermicompost
  • cattle manure
  • heavy metal
  • sequential extraction
  • Bioavailability
Reference

Amir S., Hafidi M., Merlina G., and Revel J. 2005. Sequential extraction of heavy metals during composting of sewage sludge. Chemosphere, 59: 801-810.

Atiyeh R.M., and Lee S. 2002. The influence of humic acids derived from earthworm processed organic wastes on plant growth. Bio resource Technology, 84: 7-14.

Banerjee A.K. 2003. Heavy metal levels and solid phase speciation in street dusts of Delhi India. Environmental Pollution, 123: 95-105.

Bao S.D. 2005. Analytical Methods of Soil and Agricultural Chemistry, 3th Ed. China Agricultural Press, Beijing, 154p. 

Cheng J., and Wong M.H. 2002. Effects of earthworms on Zn fractionation in soils. Biology and Fertility of Soils, 36: 72-78.

Devliegher W., and Verstraete W. 1996. Lumbricus terrestris in a soil core experiment: Effects of nutrient-enrichment processes (NEP) and gut-associated processes (GAP) on the availability of plant nutrients and heavy metals. Soil Biology and Biochemistry, 28: 489-496.

Dominguez J., and Edwards C.A. 1997. Effects of stocking rate and moisture content on the growth and maturation of Eisenia andrei (Oligochaeta) in pig manure. Soil Biology and Biochemistry, 29: 743-746.

Edwards C.A., Burrows I., Fletcher K.E., and Jones B.A. 1985. The use of earthworms for composting farm wastes. In: Gasser J.K.R. (Ed.), Composting Agricultural and other Wastes. Elsevier, London and New York, pp. 229–241.

El-Gharmali A. 2002. Study of the effect of earthworms Lumbricus terrestris on the speciation of heavy metal in soils. Environmental Technology, 23: 775-780.

Fox T.R., and Comerfield N.B. 1990. Low Molecular weight organic acid in selected forest soils of the south-eastern USA. Soil Science Society of American Journal, 54: 1763-1767.

Garg P., Gupta A., and Satya S. 2005. Vermicomposting of different types of waste using Eisenia fetida: A comparative study. Bioresource Technology, 97: 391-395.

Garg V.K., and Kaushik P. 2005. Vermi-stabilization of textile mill sludge spiked with poultry droppings by an epigic earthworm Eisenia foetidaBioresource Technology, 96: 1063-1071.

Guisquiani P.L., Concezzi L., .Businelli M., and Macchioni A. 1998. Fate of pig sludge liquid in calcareous soil: agricultural and environmental implication. Journal of Environmental Quality, 27: 364-371.

Jones D.L. 1997. Trivalent metal (Cr, Y, Ro, La, Pr, Cd) sorption in two acid soils and its consequences for bioremediation. European Journal of Soil Science, 48: 697-702.

Lherroux L. Roux S., Appriou P., and Martinez J. 1997. Behavior of metals following intensive pig slurry application to a natural field treatment process in Brittany (France). Environmental Pollutant, 97: 119-130.

Li L., Xu Z., Wu J., and Tian G. 2010. Bioaccumulation of heavy metal in the earthworm Eiseni afetida in relation to bioavailable metal concentration in pig manure. Bioresource Technology, 101: 3430-3436.

Li L.Y., Wu J.Y., Tian G.M., and Xu Z.L. 2009. Effect on the transit through the gut of earthworm (Eisenia fetida) on fractionation of Cu and Zn in pig manure. Journal of Hazardous Materials, 167: 634-640.

Loh T.C., Lee Y.C., Liang J.B., and Tan D. 2005. Vermicomposting of cattle and goat manures by Eisenia fetida and their growth and reproduction performance. Bioresource Technology, 96:111-114.

Ma Y., Dickinson N.M., and Wong M.H. 2002. Toxicity of Pb/Zn mine tailings to the earthworm Pheretima and effects of burrowing on metal availability. Biology and Fertility of Soils, 36: 79-86.

Martin A. 1991. Short and long term effects of the endogenic earthworms Millsonia anomala of tropical savannas, on soil organic matter. Biology and Fertility of Soils, 11: 234-238.

Morera M.T., Echeverria J.C., Mazkiaran C., and Garrido J.J. 2001. Isotherms and sequential extraction procedures for evaluating sorption and distribution of heavy metals in soil. Environmental Pollution, 113: 135-144.

Salmon S. 2001. Earthworm excreta (mucus and urine) affect the distribution of springtails in forest soils. Biology and Fertility Soils, 34: 304-310.

Sauve S., Hendershot W., and Allen H.E. 2000. Solid-solution partitioning of metals in contaminated soils: dependence on pH, total metal burden, and organic matter. Environmental Science and Technology, 34: 1125-1131.

Tessier A., Campbell P., and Bisson M. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metal. Analytical Chemistry, 51: 844-851.

Udovic M., and Lesten D. 2007. The effect of earthworms on the fractionation and bioavailability of heavy metals before and after soil remediation. Environmental Pollution, 148: 663-668.

Wang Z.W., Shan X.Q., and Zhang S.Z. 2002. Comparison of speciation and bioavailability of rare earth elements between wet rhizosphere soil and air-dried bulk soil. Analytical Chemistry Acta, 441:147-156.

Wen B., Liu Y., Hu X., and Shan X. 2006. Effect of earthworms (Eisenia fetida) on the fractionation and bioavailability of rare earth elements in nine Chinese soils. Chemosphere, 63: 1179-1186.