ارزیابی غلظت یون‌های فلزهای مختلف در سرکه چوب تولید شده از گیاهان مختلف در چند نمونه از استان آذربایجان شرقی با تأکید بر ایمنی محیط‌زیست

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

2 مرکز تحقیقات سلامت و محیط‌زیست، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران.

3 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

این پژوهش با هدف شناسایی و ارزیابی میزان عنصرهای فلزی به‌ویژه فلزهای سنگین در سرکه چوب حاصل از آذرکافت (پیرولیز) چوب و بررسی تأثیر نوع چوب بر ترکیب شیمیایی آن در چند نمونه از استان آذربایجان شرقی انجام شد. سرکه چوب با داشتن ترکیبات آلی متنوع در صنایع گوناگون از جمله کشاورزی و تهیه کودها کاربرد دارد، اما احتمال وجود فلزهای سنگین در آن، سبب نگرانی‌های محیط‌زیستی و بهداشتی شده‌است. در این مطالعه، نمونه‌هایی از سرکه چوب تولید شده از کارگاه‌های مناطق مختلف کشور جمع‌آوری و عنصرهای آهن (Fe)، پتاسیم (K)، روی (Zn)، سرب (Pb)، کادمیم (Cd)، کبالت (Co)، کلسیم (Ca)، مس (Cu)، منگنز (Mn) و برخی یون‎های پرکاربرد و متداول شامل پتاسیم، آمونیوم، سدیم، لیتیم،  کلسیم و منیزیم با تکنیک‌های AAS، ICP-OES و کروماتوگرافی تبادل یونی تجزیه شدند. یافته‌های بدست آمده از آزمون‌های آماری تحلیل واریانس (ANOVA) و آزمون t استیودنت نشان داد که غلظت عنصرهای فلزی بسته به نوع چوب و شرایط تولید، تفاوت معناداری داشتند. برخی نمونه‌ها دارای سطوح بالای فلزهای سنگین مانند سرب و کادمیم بودند و از حدود مجاز برای مصارف کشاورزی و محیط‌زیست بیشتر بودند. همچنین، نوع درخت بر غلظت عنصرهایی نظیر آهن و منگنز تأثیر داشت. این نتایج ضرورت پایش و استانداردسازی دقیق سرکه چوب را نشان داد تا ایمنی آن در استفاده‌های کشاورزی و زیستی تضمین شده و فرایندهای تولید بهینه‌سازی شود. به‌طور کلی، نتایج این پژوهش می‌تواند پایه‌ای برای سیاست‌گذاری‌های آتی در زمینه کنترل کیفیت و استفاده ایمن از سرکه چوب در کشاورزی پایدار باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Akkuş, M., Akçay, Ç. & Yalçın, M. (2022). Antifungal and larvicidal effects of wood vinegar on wood-destroying fungi and insects. Maderas. Ciencia y Tecnología, 24, 1–10. https://doi.org/10.4067/s0718-221x2022000100437
Anwar, S., Syed, Q.A., Ullah, A., Arshad, M., Khan, S.N. & Hussain, M.I. (2024). Detection of heavy metals using atomic absorption and emission spectroscopy in drinking water of Faisalabad. Pakistan: Microbial safety and quality status assessment. Toxin Reviews, 43(1), 1-17. https://doi.org/ 10.1080/15569543.2023.2272174
Chenari Bouket, A., Narmani, A., Sharifi, K., Naeimi, S., Afshar Mogaddam, M.R., Hamidi, A.A., Luptakova, L., Alenezi, F.N., & Belbahri, L. (2023). Semi-VOCs of wood vinegar display strong antifungal activities against oomycete species Globisporangium ultimum and Pythium aphanidermatum. Microbiology Research, 14(1), 371–389. https://doi.org/10.3390/microbiolres14010029
Eskina, V., Baranovskaya, V., Karpov, Y.A.  & Filatova, D. (2020). High-resolution continuum source atomic absorption spectrometry: a review of current applications. Russian Chemical Bulletin, 69, 1-16.  https://doi.org/10.1007/s11172-020-2718-6
He, L., Geng, K., Li, B., Li, S., Gustave, W., Wang, J., Jeyakumar, P., Zhang, X., & Wang, H. (2025). Enhancement of nutrient use efficiency with biochar and wood vinegar: A promising strategy for improving soil productivity. Journal of the Science of Food and Agriculture, 105(1), 465–472. https://doi.org/ 10.1002/jsfa.11898

Jun, Mu. Tohru, U., & Takeshi, F. (2003). Effect of bamboo vinegar on regulation of germination and radicle growth of seed plants. Journal of Wood Science, 35: 564-571. https://doi.org/ 10.1007/s10086-002-0472-z

Kalasee, W., & Dangwilailux, P. (2021). Effect of wood vinegar substitutes on acetic acid for coagulating natural Para rubber sheets during the drying process. Applied Sciences, 11(17), 7891. https://doi.org/10.3390/app11177891
Khan, S.R., Sharma, B., Chawla, P.A., & Bhatia, R. (2022). Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES): A powerful analytical technique for elemental analysis. Food Analytical Methods, 15, 666–688. https://doi.org/10.1007/s12161-021-02148-4
Kim, B., Park, K.-C., Park, H., & Park, S.-Y. (2022). Quantification of microbial growth pattern on growth medium using image processing program and evaluation of antifungal activities of wood vinegar. BioResources, 17(4), 6532-6541. https://doi.org/10.15376/biores.17.4.1-7
Lei, C., Haifeng, L., Zhenyu, Z., Yue, Z., Kang, W., Deyu, Y., Ziqiang, L., & Jialin, Yu. (2022) Evaluation of wood vinegar as an herbicide for weed control. Agronomy, 12(12), 3120. https://doi.org/10.3390/agronomy12123120
 Li, Z., Zhang, Z., Wu, L., Zhang, H., & Wang, Z. (2019). Characterization of five kinds of wood vinegar obtained from agricultural and forestry wastes and identification of major antioxidants in wood vinegar. Chemical Research in Chinese Universities, 35, 12–20. https://doi.org/10.1007/s40242-019-8207-5
Liu, L., Guo, X., Wang, S., Li, L., Zeng, Y., & Liu, G. (2018). Effects of wood vinegar on properties and mechanism of heavy metal competitive adsorption on secondary fermentation based composts. Ecotoxicology and Environmental Safety, 150, 270–279. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.12.037
 
Mi, Y.K., Kyu, H.H., Joo, H.K., Sun, S.C., Pil, D.S., Cyren, M.R., & Sang, C.L. (2012). Effects of carbonized rice hull and wood charcoal mixed with pyroligneous acid on the yield, and antioxidant and nutritional quality of rice. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 36(1), 45-53. https://doi.org/ 10.3906/tar-1001-640
Mohd Amnan, M.A., Teo, W.F.A., Aizat, W.M., Khaidizar, F.D., & Tan, B.C. (2023). Foliar application of oil palm wood vinegar enhances Pandanus amaryllifolius tolerance under drought stress. Plants, 12 (4), 785. https://doi.org/10.3390/plants12040785

Mmojieje, J.I., & Hornung, A. (2015). The potential application of pyroligneous acid in the UK agricultural industry. Journal of Crop Improvement, 29 (2). https://doi.org/10.1080/15427528.2014.995328

Mungkunkamchao, T., Kesmala, T. Pimratch, S., Toomsan, B., & Jothityangkoon, D. (2013). Wood vinegar and fermented bioextracts: Natural products to enhance growth and yield of tomato (Solanum lycopersicum L.). Scientia Horticulturae, 154, 66-72.  https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.02.020
Nelson, DC. Flematti, GR., Ghisalberti, EL., Dixon, KW., & Smith, SM. (2012). Regulation of seed germination and seedling growth by chemical signals from burning vegetation. Annual Review of Plant Biology, 63(1), 107-30.
Oramahi, H.A., Tindaon, M.J., Nurhaida, N., Diba, F., & Yanti, H. (2022). Termicidal activity and chemical components of wood vinegar from nipah fruit against Coptotermes curvignathus. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 50(5), 315–324. https://doi.org/ 10.5658/WOOD.2022.50.5.315
Ouattara, H.A.A., Niamké, F.B., Yao, J.C., Amusant, N., & Garnier, B. (2023). Wood vinegars: Production processes, properties, and valorization. Forest Products. Journal, 73(3), 239-249. https://doi.org/ 10.13073/FPJ-D-23-00021
Raymond A,. Wuana., & Felix E, Okieimen. (2011). Heavy metals in contaminated soils: a review of sources, chemistry, risks and best available strategies for remediation. International Scholarly Research Notices, 02647, 1-20. https://doi.org/10.5402/2011/402647

Tuntika, M., Thawan, K., Sumran, P., Banyong, T., & Darunee, J. (2013). Wood vinegar and fermented bioextracts: Natural products to enhance growth and yield of tomato (Solanum lycopersicum L.). Scientia Horticulturae,  154, 66-72. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.02.020

Wibowo, S., Syafii, W., Pari, G., Herliyana, E., Saputra, N., & Efiyanti, L. (2023). The effect of pyrolysis temperature stratification on the chemical compound of wood vinegar production from hardwood, softwood, and bamboo. Rasayan Journal of Chemistry, 16(2), 189–197. https://doi.org/ 10.31788/RJC.2023.1625021
Xiandeng, H., & T. Jones, B. (2000). Inductively coupled plasma/optical emission spectrometry. Encyclopedia of Analytical Chemistry, 200, 9468–9485. https://doi.org/10.1002/9780470027318.a5110
Xiaoming, W., Mei, L., & Tongbin, C. (2016). Cost-benefit calculation of phytoremediation technology for heavy-metal-contaminated soil. Science of The Total Environment, 563–564, 796-802. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.080
Xuehan, F., Xiaojun, G., Weiguo, X., & Ling, Z. (2023). Effect of the addition of biochar and wood vinegar on the morphology of heavy metals in composts. Environmental Science and Pollution Research, 30(56), 118928–118941. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30645-y
Zulkarami, B., Ashrafuzzaman, M., & Husni Ismail, MR. (2011). Effect of pyroligneous acid on growth, yield and quality improvement of rock melon in soilless culture. Australian Journal of Crop Science, 5(12), 1508-1514.