외인성 유기물과 무기염을 혼합한 제올라이트 복합재의 혼합물을 통해 PAH로 오염된 토양을 복원합니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14227(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

토양 악화(오염, 침식, 압축)의 주요 원인은 농업, 즉 지속 불가능한 농업 관행과 밀접하게 연관되어 있으며, 이는 토양 유기 탄소 저장고의 고갈, 토양 생물 다양성의 손실 및 탄소 흡수원 용량의 감소에 반영됩니다. 토양. 따라서 탄소가 풍부한 물질을 토양에 적용하는 농업 관행은 기후 변화 완화와 토양 생태계 지속 가능성을 위한 매력적인 솔루션입니다. 이 논문은 제올라이트-탄소(NaX-C) 또는 제올라이트-질석(NaX-Ver)과 혼합된 외인성 유기물(갈탄)을 포함하여 무기염(NPK)에 유기-미네랄 혼합물을 첨가하는 효과를 평가하는 것을 목표로 했습니다. PAH로 오염된 토양을 복원하는 데 사용되는 복합재입니다. 비료에 제올라이트 복합재를 첨가하면 NPK를 별도로 적용한 경우에 비해 수확량에 영향을 주지 않으면서 토양 PAH 수준이 크게 감소하고 그에 따라 식물 조직 함량도 감소했습니다. PAH와 pHH2O, pHKCl, EC 및 탈수소효소 활성(DhA) 사이에 유의미한 상관관계가 토양에서 발견되었습니다. 갈탄과 함께 제올라이트 복합재를 첨가하면 특히 NaX-C를 적용한 후 빨대의 PAH 함량이 크게 감소했습니다. 그러나 곡물의 경우 NaX-Ver의 최고 투여량에서 NPK 대비 가장 높은 감소율이 관찰되었다.

세계 토양의 3분의 1이 중간 정도에서 매우 심하게 악화된 것으로 추산됩니다1. 모든 유형의 토양 황폐화 중에서 화학적 토양 황폐화(중금속, 유기 오염물질 등의 존재로 인해 발생)는 전 세계적으로 가장 널리 퍼진 것 중 하나로 인식되며, 그 수가 증가하는 것은 고갈에 반영되는 지속 불가능한 농업 관행과 밀접하게 연관되어 있습니다. 토양 유기 탄소(SOC) 풀의 감소, 토양 생물 다양성의 손실, 토양 비옥도 및 원소 불균형의 감소3.

다환방향족탄화수소(PAH)는 두 개 이상의 방향족 고리를 포함하는 지속성 소수성 유기 화합물의 큰 그룹입니다4. 벤젠 고리 번호에 따라 저분자량(LMW)의 경우 2~3-고리, 고분자량(HMW)의 경우 4-,5-,6-고리의 두 그룹으로 분류할 수 있습니다5. 토양에 PAH가 광범위하게 축적되면 전 세계적으로 심각한 농업 및 환경 문제가 발생합니다6. 작물에 함유된 PAH는 농산물의 품질과 안전에 직접적으로 부정적인 영향을 미칠 수 있으며 인간의 건강에 잠재적인 위험을 초래할 수 있습니다7. 이러한 오염물질은 토양 미생물에 매우 독성이 있습니다8. 미생물과 토양 효소는 PAH9의 벤젠 고리 사슬을 분해할 수 있습니다. 예를 들어 탈수소효소 활성(DhA)을 사용하여 분해 성능을 평가할 수 있습니다10. 또한 미생물이 SOC 분해 및 저장 조절에 참여할 수 있어 유기물 전환 및 영양분 순환에 중요한 역할을 한다는 것이 입증되었습니다11. 심하게 오염된 토양은 일반적으로 토양 유기물(SOM)과 미생물 활동이 좋지 않습니다. 종종 SOC12로 추정되고 표현되는 SOM은 대규모 탄소 흡수원 역할을 하며, 탄소 농업은 온실가스 배출을 줄이고 토양과 식생에서 탄소의 격리 및 저장을 증가시키는 토지 관리 관행 중 하나로 작용합니다13,14. 또한, 이는 높은 수준의 식량 생산을 유지하는 데 필수적인 토양의 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다15. 불행하게도 현재의 탄소 손실률은 이로 인해 발생합니다. 지속가능하지 않은 농업 관행은 연간 1.5(1.0/1.8)GT 탄소에 해당합니다16.

토양의 적절한 농업적 적합성을 복원하려면 단순하고 비용 효과적인 접근 방식을 사용하여 악화된 토양을 복원하고 보존해야 합니다17. 이러한 접근 방식에는 지속 가능한 농업도 포함되어야 합니다. 이는 수확량을 저하시키지 않고 해당 부문에서 사용되는 화학 비료의 양을 줄이고 적응, 완화 및 식량 생산 증가 측면에서 공동 이익을 생성하는 기술을 장려하는 것을 권장합니다18.

0.05) were observed between types of fertilization (Table 2). The EC value was the lowest for C9L6 (305.25 ± 60.52 µS cm−3). Generally, in all soils with fertilization, the DhA was lower compared to the control (0.85 μg TPF g−1 h−1), except for C9L6. There were no significant differences in the TOC between control and fertilized objects, except C3L3. Additionally, there was a positive correlation between DhA and TOC (0.60, p < 0.05). The BC varied in soils from 5.49 ± 0.39 for V3L3 to 6.50 ± 0.42 for C3L3. The TN did not vary between variants. The ratio TOC:TN was higher for all variants with fertilization in comparison to the control, with the highest value for V3L3. Pearson’s correlation coefficients of the pH, EC, BC, TOC, DhA and 2, 3, 4, 5, and 6-rings PAHs are summarised in Table 3./p> 0.05) in comparison to the control. (1.45 ± 0.17) and ranged from 0.79 ± 0.05 mg kg−1 for C3L3 to 1.24 ± 0.29 mg kg−1 for V9L6./p> roots > grains. The 4-ringed PAHs were the most predominant group, and their highest content was observed in the straws (from about 72.2% in the C9L6 to 90.0% in the control). The application of both zeolite composites mixed with lignite significantly reduced the Σ16 PAHs in maize roots (from 8.21 to 30.5% and from 17.5 to 37.5% in comparison to control and NPK, respectively) with simultaneously no reduction in mass of roots. The application of both zeolite composites mixed with lignite significantly reduced the content of 6-rings of PAHs in roots by about 78.84% for C3L3 to 87.18% for V9L6 compared to NPK. In straws, the highest reduction of 4-, 5-, and 6-rings PAHs was observed for application of NaX-C, especially when applied at a higher dose (69.26%, 66.13%, 59.44%). For grains, the lowest content of Σ16 PAHs was observed for V9L6 (0.12 ± 0.02 mg kg−1). There was no grain yield in the control variant./p> 99.9% used for chromatographic analyses were purchased from Chemsolute. Standard of 16 PAHs in a 2000 μg ml−1 mixture solution in DCM (CRM47930), deuterated PAHs internal standard solutions (phenanthrene-d10 at concentration 2000 μg ml−1 in DCM) were obtained from Sigma-Aldrich. Standard working solutions of PAHs mixture, internal standard mixture and phenanthrene-d10 were diluted properly with dichloromethane (DCM) and prepared freshly before the analysis./p>

0.99; 0.5–12.5 μg mL−1) in solution, detection limits and procedural blank were carried out. Each calibration standard and sample contained an internal standard (100 μL of phenanthrene-d10 at a concentration of 40 μg mL−1). The recoveries ranged from 76 to 102% for individual PAHs. The reported results have been corrected for losses./p> 0.05) were used to explore differences between the samples. Pearson’s correlation coefficients were also calculated. All of the figures were prepared using OriginPro2022 (OriginLab Corporation)./p>