توصيفگر ها :
فلزات سنگين , آلودگي خاك , رزين اوره فرمالدهيد , تثبيت
چكيده فارسي :
در عصر حاضر، مديريت انتشار فلزات سنگين و مقابله با آلودگي‌هاي ناشي از آنها در خاك به يكي از دغدغههاي اساسي جامعه بشري تبديل شده است. فلزات سنگين، به دليل پايداري طولاني مدت و تأثيرات مخرب آنها بر محيط زيست و سلامتي انسان و ساير موجودات، به عنوان يكي از خطرناك‌ترين منابع آلاينده محيط زيست شناخته مي‌شوند. از اين رو، به كارگيري روش‌هاي مناسب براي دفع ايمن اين نوع آلاينده ها امري حياتي است. براي جلوگيري از انتشار فلزات سنگين در خاك و به حداقل رساندن اثرات مخرب آن بر خواص ژئومكانيكي و زيست محيطي خاك و آلودگي آب‌هاي زيرزميني اطراف منابع توليد فلزات سنگين، استفاده از مواد تثبيت كننده ضروري است. رزين اوره فرمالدهيد، با توجه به خصوصيات با ارزش، يكي از گزينه‌هاي برتر براي تثبيت فلزات سنگين به شمار مي‌رود. كادميوم، به عنوان يك فلز سنگين سمي، علاوه بر اثرات زيستي مخرب، بر خواص فيزيكي و مكانيكي خاك نيز تأثيرات قابل توجهي مي‌گذارد. اين تأثيرات مي‌تواند به طور مستقيم يا غيرمستقيم بر پايداري سازه‌ها، عمليات عمراني و كيفيت محيط زيست تأثيرگذار باشد. حضور كادميوم مي‌تواند باعث كاهش مقاومت برشي خاك شود. اين كاهش مقاومت، پايداري شيب‌ها و سازه‌هاي ساخته شده بر روي خاك‌هاي آلوده به كادميوم را كاهش مي‌دهد. كادميوم مي‌تواند باعث كاهش مدول الاستيسيته خاك شود. اين كاهش مدول، باعث افزايش تغيير شكل خاك تحت بارگذاري و كاهش پايداري سازه‌ها مي‌شود. بنابراين، شناخت دقيق اين اثرات و اتخاذ تدابير مناسب براي كاهش اثرات مخرب كادميوم بر خاك، از اهميت بالايي برخوردار است. در اين مطالعه، به منظور بهبود عملكرد خاك از لحاظ ژئومكانيكي و زيست محيطي از رزين اوره فرمالدهيد استفاده شده است. مطالعات نشان دادهاند كه با افزودن رزين اوره فرمالدهيد، نشت فلزات سنگين از خاك از طريق مكانيزم تثيت كمتر شده است. نرخ تثبيت كادميوم در اين پژوهش به صورت آزمايشگاهي با كمك آزمايش فروشويي مشخصه سميت يا TCLP بدست آمده است. نمونه‌ها با 2،1 و 3 درصد رزين اوره فرمالدهيد در زمان هاي 1، 3، 7 و14 روز عمل آوري شدند و عملكرد قابل توجهي جلوگيري از نشت فلزات سنگين نشان دادهاند، به طوري كه در مقايسه با نمونه‌هاي خاك بدون ماده تثبيت كننده، نرخ تثبيت به ترتيب به ميزان 84%، 91.2% و 94.3% را نشان دادهاند. آزمايشهاي تك محوري و سه محوري نيز بيان‌گر آن هستند كه با افزودن رزين به خاك آلوده، پارامتر هاي مقاومتي يعني چسبندگي افزايش يافته و ضريب اصطكاك داخلي حدود 10 درصد كاهش يافته است. بر اساس نتايج، افزودن 2 درصد رزين اوره فرمالدهيد به بهبود خواص ژئومكانيكي و جلوگيري از نشت فلزات سنگين به محيط اطراف كمك كرده است.
چكيده انگليسي :
In the current era, managing the release of heavy metals and mitigating the resulting soil contamination has become a significant global concern. Due to their long-term persistence and detrimental impacts on the environment and human health, heavy metals are recognized as one of the most hazardous pollutants. Therefore, implementing suitable methods for the safe disposal of these pollutants is crucial. To prevent the release of heavy metals into the soil and minimize their adverse effects on the geomechanical and environmental properties of soil and groundwater contamination around heavy metal sources, the use of stabilizing agents is essential. Urea-formaldehyde resin, owing to its valuable properties, is a prime candidate for heavy metal stabilization. Cadmium, as a toxic heavy metal, in addition to its harmful biological effects, also significantly affects the physical and mechanical properties of soil. These effects can directly or indirectly impact the stability of structures, civil engineering operations, and environmental quality. The presence of cadmium can reduce the shear strength of soil. This reduction in strength decreases the stability of slopes and structures built on cadmium-contaminated soils. Cadmium can also reduce the modulus of elasticity of soil. This reduction in modulus increases soil deformation under loading and reduces the stability of structures. Therefore, a thorough understanding of these effects and the adoption of appropriate measures to mitigate the detrimental effects of cadmium on soil are of paramount importance. In this study, urea-formaldehyde resin was used to improve the geomechanical and environmental performance of soil. Studies have shown that by adding urea-formaldehyde resin, the leaching of heavy metals from the soil is reduced through a stabilization mechanism. The cadmium stabilization rate in this research was determined in the laboratory using the Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) test. Samples were treated with 1, 2, and 3% urea-formaldehyde resin for curing periods of 1, 3, 7, and 14 days, and demonstrated a significant performance in preventing the leaching of heavy metals. Compared to untreated soil samples, the stabilization rates were 84%, 91.2%, and 94.3%, respectively. Uniaxial and triaxial tests also indicated that by adding resin to contaminated soil, the strength parameters, namely cohesion, increased, and the internal friction angle decreased by about 10%. Based on the results, adding 2% urea-formaldehyde resin helped improve the geomechanical properties and prevent the leaching of heavy metals into the surrounding environment.
