The Kinetic Study of Glyphosate Leachate in Palestinian Soil at Different Concentrations
Date
2011
Authors
Manar Ahmad Attaallah
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
In recent years, pesticides were used heavily in Palestine, which led to the contamination of soil and water and causing many diseases. As a result of increasing environmental issues many centers were established like Water and Environmental Studies Institute (WESI) at An-Najah National University and Birzeit University and Chemical, Biological, Drugs Analysis Center (CBDA) at An-Najah National University. Many studies focused on the impact of pollutants such as pesticides and oil on soil, humans, animals, plants and the environment in general. The aim of this study was to study glyphosate kinetically in soil columns.
Laboratory analyses: Leachate: the samples were analyzed for glyphosate leachate (herbicides moved through the soil), pH and glyphosate were measured. Soil: the soil properties have been tested and classified under two different categories; physical and chemical properties.
- Physical analyses are: pH, sieve analysis, hydrometer test.
- Chemical analyses are: Kjeldahl nitrogen, calcium carbonate, phosphorus, copper and iron. The results of this study demonstrated that:
- Amount of glyphosate in soil decreases with increasing depth of soil, where it is for 0-30cm(11ppm) 30-60cm(6ppm) 60-100cm(2ppm) due to organic content and metal oxides founded in soil that can form stable complexes with glyphosate.
- Glyphosate is highly adsorbed to soil due to metal oxides founded in soil where it is for 0-30cm (2000ppm) 30-60cm (1900ppm) 60-100cm (1800ppm).
- Doubling the concentration of glyphosate increases the amount glyphosate (contaminant) in leachate where it is for 25x (15.96ppm) 15x (3.91) 5x (3ppm) column.
- The amount of glyphosate detected in leachate decreases with increasing time. It takes time for 25x (17days) 15x (13days) 5x (8days) until the inability to detect glyphosate in leachate for concentrations less than 1 ppm.
- Glyphosate fit the first order reaction.
- Isotherm is in accord with the Freundlich adsorption equation with R value 0.947, k value 0.9949 and n value 1.458 which is higher than one indicates good adsorption to soil (Helby, 1952).
- The adsorption isotherms for the soil is of S-type (Giles, 1960), this indicating the easiness of the adsorption, mainly at higher concentrations.
- Glyphosate has relatively rapid degradation; where DT50 values of glyphosate was 2, 3 & 3.75 days for 5x, 15x & 25x column respectively. This study and others help to monitor soil erosion; number and amount of pollutants affect soil. Assessing the extent of soil degradation and identifying hot spots, where many steps and mitigation measures could be taken to reduce soil erosion and maintain soil fertility.
يتزايد الاهتمام حديثا بالآثار السلبية الناتجة عن تراكم المبيدات بشكل عام في التربة وإمكانية انتقالها إلى مصادر المياه الجوفية خاصة في المناطق ذات المستوى المائي القريب من السطح نتيجة لتلوث المياه و التربة بكميات من المبيدات و التي غالبا ما تستعمل بطريقة غير صحيح و دون تطبيق التعليمات اللازمة من حيث الوقاية و الكمية المضافة و عدد المرات اللازمة خلال السنة. تركز هذا البحث حول دراسة حركة الجليكوسايد في التربة في محاولة لفهم آلية حركة و نقل ذلك المبيد العشبي و التفاعلات الحادثة له مع التربة .كما و تهدف الدراسة الى تقييم الخواص الادمصاصية للجليكوسايد للتراب تحت الدراسة ، و تأثير تراكيز مختلفة منه مع ثبات معدل إضافة الماء إلى الأعمدة على حركة الجليكوسايد و توزيعه في عمود التربة . تمت الدراسة الحالية في قسم الكيمياء في جامعة النجاح نابلس و قسمت الدراسة إلى جزأين: في الجزء الأول تمت دراسة عملية ادمصاص الجليكوسايد على نوع من التربة جمعت من ارض مزروعة بأشجار الزيتون في جبل جرزيم في نابلس بغرض التعرف على سلوك الجليكوسايد في التربة . تم رج 25غم تربة مع 200 مل من محلول الجليكوسايد بتركيزات متدرجة من 0-50ملغم/لتر و ذلك لفترات زمنية من 0-72 ساعة و بعد ذلك تم تقدير التركيز في الراشح لحساب الكمية المدمصة من الجليكوسايد و التعبير عنها رياضيا . في الجزء الثاني من الدراسة تم دراسة انتقال وتوزيع الجليكوسايد في أعمدة التربة بعد عملية غسل التربة و تخلص من الفراغات الموجودة في التربة . وقد تم تصنيع وحدة دراسة الانتقال في المختبر حيث تتكون من حامل للأعمدة و عمود من البلاستيك (PVC) و قرص ذو ثقوب على شكل شبكة يوضع أسفل العمود. تم تعبئة أعمدة التربة بطول 100سم وقطر 15سم ، من ثم إضافة المحلول على سطح التربة بعد ذلك تمت عملية اضافة الماء الى الاعمدة و استقبل الراشح إن وجد أسفل العمود على فترات زمنية كل يوم تقريبا وبعد انتهاء و استخلاص الجليكوسايد منه . في التجربة تم تقطيع عمود التربة إلى مقاطع بسمك 30سم، وأخذت هذه المقاطع وقدر فيها المحتوى الرطوبي وتركيز الجليكوسايد المدمص باستخدام الطرق المناسبة للاستخلاص. أخذت النتائج المتحصل عليها وتم جدولتها وإجراء التحليلات الإحصائية والرياضية المناسبة. ويمكن تلخيص النتائج المتحصل عليها في الاتي: تجارب الأدمصاص: أظهرت النتائج الاتجاهات التالية: - زيادة في تركيز الجليكوسايد عند الاتزان مع زيادة تركيز المادة المضافة للتربة - حدوث الاتزان في عملية الادمصاص بعد 24 ساعة. - زيادة الكمية المدمصة مع زيادة تركيز المضاف، ادمصاص الجليكوسايد كان أعلى في التركيز الأعلى من المادة المضافة. - نجحت معادلة فرندليش الخطية و غير الخطية في التعبير عن ادمصاص الجليكوسايد وأظهرت هذه المعادلات توافقا كبيرا مع البيانات التجريبية ( معامل التقدير في حدود ال 95% وأكثر ). أظهرت النتائج أن ادمصاص هذه العناصر يختلف تبعا لاختلاف المواد العضوية و المعادن المتواجدة في التربة تجارب الانتقال أوضحت النتائج النقاط التالية: - تركز الجليكوسايد في الطبقة السطحية للتربة مع وجود تدرج في تركيز ابتداء من السطح ( التركيز الاعلى ) الى العمق المحدد و بعد ذلك يقل التركيز مع ازدياد العمق ليختفي تماما في في العمود المحتوي على خمسة اضعاف الجليكوسايد في العمق الاخير (60-100). - يفسر التركيز العالي للجليكوسايد في الطبقات العليا السطحية الى ارتباط الجليكوسايد بالمعادن المتواجدة في التراب و تكوين رابطة مع المواد العضوية و التي تتواجد اكثر في سطح التربة عنه في المناطق الاكثر عمقا . - أسفرت النتائج أن تركيز الجليكوسايد في الراشح يبدا بالاختفاء مع زيادة الزمن الدراسة الحالية تقدم تصورا لحركة الجليكوسايد في اعمدة التربة بالإضافة الى توزيع وانتقال الجليكوسايد تحت تأثير صفات التربة و التراكيز المختلفة من المبيد. نظرا لخطورة هذه المبيدات على الإنسان والنبات فان الفهم الجيد لآليات انتقال هذه المواد وتوزيعها يؤدى إلى معرفة الطرق الصحيحة لتفادى هذه المخاطر مستقبلا حيث أصبح التلوث بالمبيدات مشكلة بيئية خطيرة في العصر الحالي نظرًا لكثرة مصادر التلوث في البيئة وأهمها استخدام النفايات الصلبة والسائلة أو دفنها بطرق غير سليمة و الاستعمال الخاطئ و المتزايد لها دون سبب مما يؤدى إلى تراكم هذه المواد في التربة أو انتقالها على المدى الطويل إلى المياه الجوفية السطحية مؤدية إلى تلوثها. لابد من وجود دراسات مستقبلية و الاخذ بالاعتبار عكس عملية الإدمصاص للجليكوسايد . لابد من استخدام النتائج و الاستفادة في اخذ الاحتياطات و الإجراءات اللازمة للحد من تلوث المياه و التربة.
يتزايد الاهتمام حديثا بالآثار السلبية الناتجة عن تراكم المبيدات بشكل عام في التربة وإمكانية انتقالها إلى مصادر المياه الجوفية خاصة في المناطق ذات المستوى المائي القريب من السطح نتيجة لتلوث المياه و التربة بكميات من المبيدات و التي غالبا ما تستعمل بطريقة غير صحيح و دون تطبيق التعليمات اللازمة من حيث الوقاية و الكمية المضافة و عدد المرات اللازمة خلال السنة. تركز هذا البحث حول دراسة حركة الجليكوسايد في التربة في محاولة لفهم آلية حركة و نقل ذلك المبيد العشبي و التفاعلات الحادثة له مع التربة .كما و تهدف الدراسة الى تقييم الخواص الادمصاصية للجليكوسايد للتراب تحت الدراسة ، و تأثير تراكيز مختلفة منه مع ثبات معدل إضافة الماء إلى الأعمدة على حركة الجليكوسايد و توزيعه في عمود التربة . تمت الدراسة الحالية في قسم الكيمياء في جامعة النجاح نابلس و قسمت الدراسة إلى جزأين: في الجزء الأول تمت دراسة عملية ادمصاص الجليكوسايد على نوع من التربة جمعت من ارض مزروعة بأشجار الزيتون في جبل جرزيم في نابلس بغرض التعرف على سلوك الجليكوسايد في التربة . تم رج 25غم تربة مع 200 مل من محلول الجليكوسايد بتركيزات متدرجة من 0-50ملغم/لتر و ذلك لفترات زمنية من 0-72 ساعة و بعد ذلك تم تقدير التركيز في الراشح لحساب الكمية المدمصة من الجليكوسايد و التعبير عنها رياضيا . في الجزء الثاني من الدراسة تم دراسة انتقال وتوزيع الجليكوسايد في أعمدة التربة بعد عملية غسل التربة و تخلص من الفراغات الموجودة في التربة . وقد تم تصنيع وحدة دراسة الانتقال في المختبر حيث تتكون من حامل للأعمدة و عمود من البلاستيك (PVC) و قرص ذو ثقوب على شكل شبكة يوضع أسفل العمود. تم تعبئة أعمدة التربة بطول 100سم وقطر 15سم ، من ثم إضافة المحلول على سطح التربة بعد ذلك تمت عملية اضافة الماء الى الاعمدة و استقبل الراشح إن وجد أسفل العمود على فترات زمنية كل يوم تقريبا وبعد انتهاء و استخلاص الجليكوسايد منه . في التجربة تم تقطيع عمود التربة إلى مقاطع بسمك 30سم، وأخذت هذه المقاطع وقدر فيها المحتوى الرطوبي وتركيز الجليكوسايد المدمص باستخدام الطرق المناسبة للاستخلاص. أخذت النتائج المتحصل عليها وتم جدولتها وإجراء التحليلات الإحصائية والرياضية المناسبة. ويمكن تلخيص النتائج المتحصل عليها في الاتي: تجارب الأدمصاص: أظهرت النتائج الاتجاهات التالية: - زيادة في تركيز الجليكوسايد عند الاتزان مع زيادة تركيز المادة المضافة للتربة - حدوث الاتزان في عملية الادمصاص بعد 24 ساعة. - زيادة الكمية المدمصة مع زيادة تركيز المضاف، ادمصاص الجليكوسايد كان أعلى في التركيز الأعلى من المادة المضافة. - نجحت معادلة فرندليش الخطية و غير الخطية في التعبير عن ادمصاص الجليكوسايد وأظهرت هذه المعادلات توافقا كبيرا مع البيانات التجريبية ( معامل التقدير في حدود ال 95% وأكثر ). أظهرت النتائج أن ادمصاص هذه العناصر يختلف تبعا لاختلاف المواد العضوية و المعادن المتواجدة في التربة تجارب الانتقال أوضحت النتائج النقاط التالية: - تركز الجليكوسايد في الطبقة السطحية للتربة مع وجود تدرج في تركيز ابتداء من السطح ( التركيز الاعلى ) الى العمق المحدد و بعد ذلك يقل التركيز مع ازدياد العمق ليختفي تماما في في العمود المحتوي على خمسة اضعاف الجليكوسايد في العمق الاخير (60-100). - يفسر التركيز العالي للجليكوسايد في الطبقات العليا السطحية الى ارتباط الجليكوسايد بالمعادن المتواجدة في التراب و تكوين رابطة مع المواد العضوية و التي تتواجد اكثر في سطح التربة عنه في المناطق الاكثر عمقا . - أسفرت النتائج أن تركيز الجليكوسايد في الراشح يبدا بالاختفاء مع زيادة الزمن الدراسة الحالية تقدم تصورا لحركة الجليكوسايد في اعمدة التربة بالإضافة الى توزيع وانتقال الجليكوسايد تحت تأثير صفات التربة و التراكيز المختلفة من المبيد. نظرا لخطورة هذه المبيدات على الإنسان والنبات فان الفهم الجيد لآليات انتقال هذه المواد وتوزيعها يؤدى إلى معرفة الطرق الصحيحة لتفادى هذه المخاطر مستقبلا حيث أصبح التلوث بالمبيدات مشكلة بيئية خطيرة في العصر الحالي نظرًا لكثرة مصادر التلوث في البيئة وأهمها استخدام النفايات الصلبة والسائلة أو دفنها بطرق غير سليمة و الاستعمال الخاطئ و المتزايد لها دون سبب مما يؤدى إلى تراكم هذه المواد في التربة أو انتقالها على المدى الطويل إلى المياه الجوفية السطحية مؤدية إلى تلوثها. لابد من وجود دراسات مستقبلية و الاخذ بالاعتبار عكس عملية الإدمصاص للجليكوسايد . لابد من استخدام النتائج و الاستفادة في اخذ الاحتياطات و الإجراءات اللازمة للحد من تلوث المياه و التربة.