Τύχη και μεταφορά των βαρέων μετάλλων στην Vadose Zone : ο χαλκός σε ελαιώνα ως μελέτη περίπτωσης
Loading...
Date
2025-02-18
Authors
Ζίκα, Ασνιέντα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρουσία τοξικών βαρέων μετάλλων όπως είναι ο ψευδάργυρος (Zn) και ο χαλκός (Cu), στα αγροχημικά φυτοπροστατευτικά σκευάσματα αποτελεί επί του παρόντος μια από τις σοβαρές απειλές για το αγροβιοσύστημα. Η τεράστια αύξηση της γεωργικής χρήσης του Cu και η βιοσυσσώρευσή του στην εδαφική μήτρα έχει οδηγήσει σε αυξανόμενη ανησυχία σχετικά με την τύχη του στο αγροτικό περιβάλλον. Μέσω μεταφοράς και προσρόφησης μπορεί να οδηγήσει στην ρύπανση της vadose zone, που περιλαμβάνει το φυτό μαζί με την εδαφική μήτρα ανάπτυξης της ριζόσφαιράς του, και εκτείνεται έως ακόμη και τον υπόγειο ταμιευτήρα. Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε πειραματικά η τύχη του Cu για μια εγκάρσια τομή εδάφους βάθους 10cm για μια μελέτη περίπτωσης ελαιοκαλλιέργειας που εντοπίζεται στην περιοχή Αιτωλικού στην Δυτική Ελλάδα. Στις καμπύλες έκλουσης που προέκυψαν προσαρμόστηκε η εξίσωση Fick με χρήση του υπολογιστικού προγράμματος STANMOD με σκοπό να μοντελοποιηθεί η τύχη του Cu εντός της vadose ζώνη. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε κυλινδρική στήλη κυκλικής διατομής 2.5cm και ύψους 10cm που πληρώθηκε με κονιμοποιημένο έδαφος διαμέτρου κόκκων < 2mm που συλλέχθηκε από βάθος 0-10cm και ξηρής πυκνότητας ίση με αυτή του πεδίου, ήτοι 2.03 g/cm3. Ως ιχνηθέτης χρησιμοποιήθηκε διάλυμα KBr συγκέντρωσης 0.3M και ως ρύπος διάλυμα CuSO4 συγκέντρωση 0.2M. Η ροή με την οποία τιτλοδοτούνταν η στήλη από το διάλυμα ήταν ίδια για όλα τα διαλύματα και κατά μέσο όρο ίση με ρυθμό μιας σταγονικής βροχόπτωσης, ήτοι 0.75 ml/min το οποίο αντιστοιχεί περίπου σε 15 σταγόνες ανά λεπτό. Οι φυσικοχημικές μετρήσεις έδειξαν ότι πρόκειται για πηλώδες έδαφος με μηχανική σύσταση 42.74% Άμμος, 19.26% Άργιλος, 38% Ίλυς, pH=7.3, υγρασία 50%, αγωγιμότητα 136μS/cm, και δυναμικό οξειδοαναγωγής (redox) 349mV, ενώ η προσαρμογή της εξίσωσης Fick μέσω του υπολογιστικού προγράμματος STANMOD της καμπύλης έκλουσης συγκέντρωσης-χρόνου του CuSO4 έδωσαν τιμές: u= 0.1 (cm/min) D= 0.0017(cm2/min), R= 0.815, β= 0.7 και ω= 874 (1/h) παρόμοιες με αυτές για την περίπτωση προσαρμογής της εξίσωσης Fick στα πειραματικά δεδομένα της καμπύλης έκλουσης για την περίπτωση του ιχνηθέτη KBr, ήτοι: u=0.1 (cm/min), D=0.0037 (cm2/min), R= 0.452, β = 0.61, ω=174 (1/h). Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης αποκαλύπτουν ότι η τύχη του Cu, κατά την διέλευσή του μέσα από την εδαφική μήτρα είναι ίδια με αυτή του ιχνηθέτη KBr, με συνέπεια ο Cu να μην προσροφάτε στην εδαφική μήτρα, εύκολα να διαπερνά την vadose zone και να κινείται προς τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα. Η τύχη αυτή του Cu, δηλαδή η μη προσρόφησή του από την vadose zone μπορεί να αποδοθεί στην υδρόλυση του Cu από το αλκαλικό pH της εδαφικής μήτρας μιας και στο ελαφρώς αλκαλικό pH συνυπάρχουν οι μορφές Cu+2 και Cu(OH)+. Συμπερασματικά, η χρήση χαλκούχων σκευασμάτων ως φυτοπροστατευτικά σε αλκαλικά εδάφη πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή μιας και η τύχη του συγκεκριμένου μετάλλου επιβαρύνει τον υδροφόρο ορίζοντα της περιοχής απειλώντας συνολικά όλο το αγροβιοσύστημα συμπεριλαμβάνοντας και τον άνθρωπο.
Description
Keywords
Έδαφος, Μεταφορά βαρέων μετάλλων, Χαλκός, Βιοσυσσώρευση, Μελέτη ροής στήλης