توصيفگر ها :
سورفكتانت , سديم دودسيل سولفات , كربن , نيتروژن , آنزيم , مدل سينتيكي , فسفات بافر
چكيده فارسي :
چكيده
ورود آلاينده¬هاي مختلف به خاك و در نتيجه تهديد سلامت خاك و انسان¬ها به يكي از مشكلات اساسي در دنياي امروز تبديل شده است. يكي از آلاينده¬هاي كه امروزه در اثر استفاده زياد از مواد شوينده به محيط خاك وارد مي¬شود، سديم دو دسيل سولفات مي¬باشد. تحقيق حاضر با هدف بررسي تاثيرات سديم دو دسيل سولفات بر روند معدني شدن كربن، معدني شدن نيتروژن و فعاليت برخي آميدوهيدرولازها صورت گرفت. همچنين امكان استفاده از اين ماده به عنوان عصاره گير نيتروژن قابل استفاده خاك نيز مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور از خاك سطحي(صفر- 15 سانتي متري) سه منطقه لورك، شرودان و جوزدان نمونه مركب برداشت گرديد. در گام نخست خاك¬ها با غلظت¬هاي 0، 5، 10، 20 و 50 ميلي مول SDS بر كيلوگرم خاك تيمار شدند و به مدت يك ماه در انكوباتور نگه داري و مقادير كربن معدني آن¬ها در روزهاي معين اندازه گيري شد. در گام دوم به منظور بررسي روند معدني شدن نيتروژن، خاك¬ها با همان غلظت¬هاي فوق الذكر تيمار و در انكوباتور نگه داري شدند و در پايان دوره انكوباسيون 5 گرم خاك از هر تيمار توسط KCl، 2 مولار عصاره گيري شدند. فعاليت آميدوهيدرولازها نيز در پايان دوره انكوباسيون اندازه گيري گرديد. همچنين در گام آخر از سديم دو دسيل سولفات در غلظت 5 ميلي مولار به عنوان عصاره گير نيتروژن استفاده شد و مقادير استفاده شده با شاخص زيستي معدني شدن نيتروژن مقايسه شد. نتايج نشان داد افزايش غلظت SDS در خاك¬هاي لورك و شرودان با پيروي از سينتيك رده يكم و خاك جوزدان با پيروي از سينتيك رده صفرم، سبب افزايش معني دارP <0/05) ) مقادير كربن معدني، پتانسيل معدني شدن نيتروژن (C0) و سرعت پتانسيل اوليه (KC0) و شيب فرايند تجزيه شد. نتايج همچنين نشان داد كه الگوي تغييرات لگاريتم كربن باقي مانده نسب به زمان، با افزايش غلظت SDS از وضعيت دو فازي به تك فازي تغيير مي¬كند. همچنين با افزايش غلظت SDS، درصد SDS تجزيه يافته به شدت كاهش مي¬يابد، به گونه اي كه نسبت تجزيه در خاك لورك از 70 به 41 درصد، در شرودان از 67 به 18 درصد و در جوزدان از 51 به 6 درصدكاهش يافت. معدني شدن نيتروژن در پاسخ به افزايش غلظت SDS در دو خاك لورك و شرودان در تمام دامنه غلظت، به وضوح كاهش يافت P <0/05) ). حال آن كه در خاك جوزدان در فاصله غلظت 0 تا 20 ميلي مول بر كيلوگرم كاهنده و پس از آن بي تاثير بود. در مجموع اثر افزايش غلظت SDS بر سرعت فرايند معدني شن نيتروژن كاهنده ارزيابي گرديد. جهت درك علت اثركاهنده اين ماده بر فرايند معدني شدن نيتروژن، فعاليت آميدوهيدرولازهاي خاك اندازه گيري شد و نتايج نشان داد حداقل بخشي از كاهش سرعت فرايند معدني شدن نيتروژن مربوط به اثر بازدارنده SDS بر سرعت فعاليت آنزيم¬ هاي اوره آز و ال-گلوتاميناز است. عصاره گير SDS با غلظت 5 ميلي مولSDS بر ليتر نتوانست همبستگي قوي و معني داري با شاخص زيستي قابليت جذب نيتروژن نشان دهد. در مجموع نتيجه گيري مي¬شود كه ورود اين ماده به خاك منجر به افزايش تنفس ميكروبي شده كه در واقع نشان مي¬دهد اين ماده به عنوان منبع كربن و انرژي مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به فقدان عنصر نيتروژن در اين ماده، كاهش ذخاير نيتروژن معدني را مي¬توان به ايموبيليزاسيون نيتروژن و همچنين اثر بازدارنده اين ماده بر آنزيم¬هاي اوره آز و ال-گلوتاميناز نسبت داد.
چكيده انگليسي :
Abstract
Soil contamination is an important threat to human and environmental health. Sodium dodecyl sulfate (SDS) is a compound that is widely used in the detergent production and therefore, contaminated soils and sediments. The objectives of this study were to investigate i) the responses of C mineralization kinetics, N mineralization rates and soil amidohydrolases to SDS contamination and ii) the feasibility of SDS as a soil available N extraction procedure. For the first purpose, composite soil samples (0-15 cm) were collected from Lavark, Shervedan, and Jouzdan soils. The soils were separately treated with a range of SDS concentrations (0, 5, 10, 20, and 50) mmol SDS kg-1 soil. Carbon dioxide evolved was measured occasionally during 28 days of an aerobic incubation. In a parallel experiment, N mineralization rates were also measured in an aerobic incubation procedure. At the end the incubation period, the activity of amidohydrolases were measured. A solution containing 5 mmol SDS L-1 was used for available N extraction from 10 calcareous soils. Results indicated that increasing SDS concentrations increased C mineralization in all three soils however, in the Lavark and Shervedan soils C mineralization kinetics was described by a first-order model while in the Jouzdan soil, a zero-order kinetic model conformed well to the data. The cumulative C mineralized, potentially mineralizable C (C0), initial potential rates (kC0) and the degradation rate were increased as the SDS concentration elevated. Furthermore, it was consistently observed that, the SDS decomposition percentages were significantly decreased as the SDS concentrations elevated. In the Lavark , the decomposition percentage decreased from 70 to 41 %, in the Shervedan from 67 to 18 % and in the Jouzdan from 51 to 6 %. Despite the increasing response of C mineralization indices, N mineralization rates responded negatively to the elevated SDS concentrations. Clear decreasing effects were monitored in the Lavark and Shervedan for the whole concentration range of SDS while, in the Jouzdan soil, a decreasing trend was observed in the early concentrations, followed by a constant rate. In order to identify the underlying mechanisms governing the decrease in the N mineralization rates, the activity of amidohydrolases were measured. It was observed that increasing the concentration of SDS has inhibited the activities of urease and L-glutaminase. The extraction of available N with the SDS solution could not be significantly associated with the biological index of N availability. Overall, it is concluded that SDS can stimulate soil microbial respiration as it can be taken as C and energy sources for soil microbiota. Since SDS does not contain N in its molecule, N immobilization was the most expected mechanism considered. Moreover, the inhibitory effects of SDS on urease and L-glutaminase can be considered as boosting factors governing the shortage of N in the SDS-treated soils compared to the control one. A solution containing 5 mmol SDS L-1 could not be considered as a reliable extraction procedure and hence, different concentrations of SDS along with other potential compounds are suggested for future researches.
