بررسي کيفيت ترکيب آلي بيولوژيک شهري (لجن فاضلاب) و اثرات آن بر خاک و گياه

براي بهره برداري بهينه از منابع آب و خاک و جلوگيري از مخاطرات محيطي، توجه به اصول کشاورزي پايدار از ضروريات است. يکي از موارد مهم در اين زمينه ورود نهاده هاي سالم، سازگار و به اندازه نياز گياه به عرصه کشاورزي است. از جمله نهاده ها مي توان به پسماند جامد فاضلاب حاصل از فعاليتهاي شهري اشاره کرد. استفاده از اين پسماندها به عنوان كود در مناطق خشك و نيمه خشك كه خاكها از نظر مواد آلي فقيرند از جهت بهسازي خصوصيات فيزيكي و کمک به حاصلخيزي خاك به ويژه از نظر ازت و فسفر كافي براي رشد گياه اهميت يافته اما در کنار اين مزيتهاي مثبت، وجود تركيبات سمي و خطر ورود آنها به منابع خاك و آب و در نهايت زنجيره غذايي از موارد منفي است. بنابراين بررسي و تحقيق كافي جهت اطلاع از وضعيت اين پسماندها و اثرات آنها بر خاک و گياه در عرصه کشاورزي هر كشور، لازم و ضروري است. هدف از انجام اين پژوهش بررسي کيفيت لجن مورد استفاده در اراضي کشاورزي و مقايسه آن با حدود استاندارد و بررسي اثرات کوتاه مدت و درازمدت استفاده از آن در عرصه کشاورزي است. جهت دست يابي به اهداف تحقيق سه پروژه به شرح زير تعريف و اجرا گرديد الف) بررسي کيفيت لجن فاضلاب شهري مورد استفاده در اراضي کشاورزي: جهت بررسي کيفيت لجن فاضلاب از دو تصفيه خانه مهم استان شامل تصفيه خانه هاي فاضلاب شمال اصفهان و شاهين شهر به صورت فصلي و در طول يک سال و با 3 تکرار نمونه گيري شد و نمونه ها پس از هوا خشک شدن در دماي اتاق پودر شده و نسبت به اندازه گيري پارامترهاي لازم اقدام شد. ب) بررسي اثرات حاصله از کاربرد لجن فاضلاب شهري بر خاک و گياه (بررسي گلخانه اي)(اثر کوتاه مدت): در اين تحقيق به منظور تعيين پتانسيل کاربرد لجن براي محصولات گلخانه اي، آزمايشي گلخانه اي بر پايه طرح کاملا تصادفي با 3 تکرار طي يک سال انجام گرفت. تيمارهاي مختلف لجن بر خاک گلدان ها اعمال و گياهان اسفناج، ذرت و گندم در آنها کشت گرديد. زمان نمونه برداري از خاک قبل از کشت(3 تکرار) و موقع برداشت محصول در هر گلدان و زمان نمونه برداري گياه هنگام برداشت گياه و از اندام هاي مختلف بود. ج) بررسي اثرات مقايسه اي حاصله از کاربرد لجن فاضلاب شهري در اراضي تحت کاربرد لجن و اراضي شاهد)(اثر دراز مدت): جهت بررسي اثرات لجن بر خاک و گياه، تعداد 4 منطقه از دشت برخوار و اراضي مجاور تصفيه خانه هاي شمال اصفهان و شاهين شهر انتخاب شده که در هر منطقه 2 مزرعه که از جهت مديريت زراعي، محصول گندم و خاک شبيه بوده اما از نظر استفاده يا عدم استفاده از لجن فاضلاب متفاوت بودند برگزيده شدند. نمونه گيري خاک و گياه گندم از هر مزرعه در سه تکرار و از اندام هاي ريشه، ساقه و دانه صورت گرفت و اندازه گيري پارامترهاي لازم در نمونه هاي خاک pH، هدايت الکتريکي، بافت خاک، درصد کلسيم، کربن کل، درصد مواد آلي، ازت کل، ازت آمونيمي، ازت نيتراتي، فسفر کل، پتاسيم، کلسيم، منيزيم، سديم و غلظت عناصر سنگين مختلف و در گياه نيتروژن، فسفر، پتاسيم و کلسيم و غلظت عناصر سنگين مختلف انجام گرديد. نتايج حاصله تجزيه و تحليل آماري شده و با حدود مجاز استاندارد EPA 503 و ساير استانداردها مقايسه شده و براي ارائه داده ها از قابليت نرم افزارهاي مختلف استفاده و بهره برداري شد. نتايج نشان داد در بررسي ترکيب لجن فاضلاب تصفيه خانه هاي فاضلاب شمال اصفهان و شاهين شهر مقادير pH، درصد جامدات کل، مواد آلي، رطوبت، نيتروژن، فسفر، کلسيم و منيزيم نمونه هاي لجن در دامنه مقادير معمول قرار داشته و بنابراين کاربرد لجن از اين نظر براي مصارف مختلف از جمله مصرف به عنوان کود در کشاورزي محدوديتي نداشت. در مقايسه لجن هاي مورد بررسي، لجن تصفيه خانه فاضلاب شاهين شهر داراي ميزان ازت، فسفر، پتاسيم بيشتر و کلسيم و منيزيم کمتر نسبت به لجن تصفيه خانه فاضلاب شمال اصفهان بود. در تر کيب لجن هاي مورد بررسي، درصد کربن بين 6/26- 2/13 و نسبت کربن به ازت بين 70/8 تا 45/9 درصد بود که نسبت به مقادير معمول کمي پايين¬تر بود. ازت آلي با کسر ازت معدني (ازت نيتراتي + ازت آمونيمي) از ازت کل بدست آمد. اين نوع ازت در لجن درصد بالايي از ازت کل (حدود 77 تا 78 درصد) را به خود اختصاص داد. مقادير ازت نيتراتي و ازت آمونيمي در هر دو نوع لجن در دامنه مقادير معمول قرار داشت و مقدار ازت آمونيمي لجن حدود 5 تا 25 برابر ازت نيتراتي بود. هدايت الکتريکي لجن در تصفيه خانه هاي فاضلاب مورد برسي دامنه 8/8 – 6/4 دسي زيمنس بر متر را دارا بود که اين مقدار بيانگر توانايي ترکيب لجن در افزايش شوري خاک است. در مجموع ارزش کودي لجن های مورد بررسي نسبتا بالا بوده و حاوي مقادير قابل توجهي مواد مغذي ضروري براي رشد گياه مي باشد. بنابراين کاربرد آنها در کشاورزي به عنوان کود از اين نظر بدون در نظرگرفتن ساير پارامترهاي مورد بررسي بلامانع و مفيد بوده و سبب حاصل¬خيزي خاک مي¬شود. نتايج سالانه تجزيه لجن ها نشان داد که آنها از نظر بار ميکروبي در هيچ يک از کلاس هاي A يا B قرار نگرفته و از نظر ميکروبي استفاده از لجن هر دو تصفيه خانه در اراضي کشاورزي محدوديت دارد. در لجن تصفيه خانه ها مقايسه غلظت ميانگين داده ها با حد مجاز EPA نشان داد کليه عناصر سنگين مورد بررسي در لجن به استثناي آرسنيک داراي غلظت زير حد مجاز هستند و محدوديتي ندارند. در بررسي کوتاه مدت اثرات لجن بر خاک و گياه(بررسي گلخانه اي) با کاربرد سطوح مختلف تيمار هاي لجن بر خاک گلدان ها با کشت هاي مختلف مشخص گرديد: لجن فاضلاب سبب افزايش ميزان شوري و فسفر خاک و کاهش ميزان پتاسيم و pH خاک شده است. همچنين افزايش غلظت قابل جذب و کل عناصر سنگين سرب، نيکل، مس، روي، آهن، منگنز، کبالت و کروم در خاک گلدان ها با افزايش سطوح لجن مشاهده گرديد. در مقايسه غلظت عناصر سنگين در خاک گلدان هاي تحت کشت گندم ، ذرت و اسفناج با حدود معمول و بحرانی، غلظت عناصر سنگين نيکل، کروم، کبالت در حد معمول، مس، منگنز و آرسنيک فراتر از حد معمول و روي و کادميم در دامنه غلظت بحراني قرار داشت. مقايسه غلظت عناصر سنگين در گياه نيز با حدود مجاز نشان داد: در اندام هوايي گياهان گندم ، ذرت و اسفناج غلظت عناصر سنگين مس و کادميم در حد معمول و غلظت عناصر روي، منگنز، کروم و آرسنيک فراتر از حد معمول بود. گياه گندم بالاترين ضريب انتقال را براي عنصر کروم و گياه ذرت بالاترين ضريب انتقال را براي عنصر روي نشان داد. همچنين گياه گندم براي عناصر مس، روي و کروم و اسفناج براي عناصر منگنز، آهن و کادميم بالاترين ضريب جذب را در بين گياهان مورد بررسي داشتند. در بررسي درازمدت اثرات لجن بر خاک و گياه(بررسي در اراضي کشاورزي زارعين) مشخص گرديد مقادير درصد کربن و درصد ازت و مقادير سديم، پتاسيم، کلسيم و منيزيم در تيمار با لجن بسيار بالاتر بود که بيانگر تاثير استفاده از لجن در افزايش مقادير آن ها در خاک دارد. همچنين لجن فاضلاب در افزايش غلظت قابل جذب عناصر روي، مس، نيکل و آهن و غلظت کل عناصر سنگين کادميم، آهن، کبالت، کروم و روي در اراضي نقش داشته است. در بررسي ميانگين غلظت عناصر سنگين در گياه گندم در اراضي با لجن نسبت به اراضي بدون لجن نيز مشخص گرديد غلظت عناصر سنگين در گندم در اراضي با لجن نسبت به اراضي بدون لجن داراي اختلاف معني دار نبود اما در بيشتر موارد غلظت عناصر سنگين در گياه گندم در اراضي با لجن بالاتر بوده است. در مجموع در بررسي غلظت عناصر سنگين در گياهان مورد بررسي با حدود مجاز مشخص گرديد غلظت عناصر کبالت و کادميم در گياهان مورد بررسي هم در تيمار لجن و هم در تيمار بدون لجن و عنصر سرب فقط در گياهان تحت تيمار لجن از حدود مجاز فراتر بوده اند. بنابراين مي توان گفت تنها عنصر سرب در گياهان مورد بررسي، حاصل اثر استفاده از لجن فاضلاب بوده است. واژگان کليدي: لجن فاضلاب، آلودگي، عناصر سنگين، حد مجاز