دانشگاه تهران محیط شناسی 1025-8620 مقالات آماده انتشار 2026 03 06 Using the Soil Washing and Stabilization Approach with Siderite Magnetic Biochar to Treat Soils Contaminated with Heavy Metals (As, Cd, Cr, and Pb). (Case Study: Highly Contaminated Soil Samples from West Azerbaijan Province, Iran) استفاده از روش خاکشویی و تثبیت با بیوچار مغناطیسی سیدریت برای پاک‌سازی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین (آرسنیک، کادمیوم، کروم و سرب). (مطالعه موردی: نمونه‌های خاک با آلودگی بالای استان آذربایجان‌غربی، ایران) 106246 10.22059/jes.2025.387895.1008568 FA سعید گیتی پور گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکده محیط‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. مهسا سنایی گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکده محیط‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. راضیه لک پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران، تهران، ایران. عبدالرضا کرباسی گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکده محیط‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. Journal Article 2025 01 05 <strong>Objective</strong>: Magnetic biochar can be applied for heavy metal adsorption due to its low cost, high efficiency, large surface area, good thermal stability, and environmental friendliness. Due to porous structures and a larger specific surface area, magnetic biochar can serve as a very effective adsorbant during soil washing. The siderite magnetic biochar absorbent predominantly consists of magnetite, a ferrimagnetic substance characterized by notable magnetic properties. Thus, this absorbent suspension will get separated by using a simple magnet. The magnetic biochar composites serving as the adsorbent during soil washing were pyrolysed of siderite and sawdust under N₂ conditions. The characterizations indicated that magnetic biochar has been synthesysied.<br /><strong>Method</strong>: By pyrolysing siderite and sawdust together, magnetic biochar absorbent was synthesised. Soil samples with high contamination of considered heavy metals from previous research and area monitoring and sampling were prepared for soil-washing tests. The co-washing process of contaminated soil samples with magnetic biochar composites and weak acid elution was set up. The heavy metal adsorption on magnetic biochar during soil-washing remediation was conducted in a range of pH (2-8) and temperature (15-45 °C). After shaking for 10 hours and giving the rest time, solid-liquid phases were easily separated from the supernatant using a magnet. The analysis of heavy metal concentrations was conducted at the Geological Survey of Iran using inductively coupled plasma (ICP) methodology.<br /><strong>Results</strong>: The characterization results demonstrated that magnetic biochar possessed porous structures and exhibited an increased specific surface area. The siderite magnetic biochar absorbent was determined to be primarily comprised of magnetite, a ferrimagnetic material recognized for its substantial magnetic properties. At a pH of 5 and a temperature of 45°C, maximum adsorption of the magnetic biochar was gained, which was 154.45 for Pb, 272.08 for Cr, 378.35 for As and 3.29 for Cd. The rapid adsorption process could likely be attributed to the active sites present on the biochar. Furthermore, it was concluded that the primary mechanism governing the adsorption of heavy metals onto magnetic biochar was chemisorption and surface complexation.<br /><strong>Conclusions</strong>: According to the results, the pyrolysis of magnetic biochar was proven to be a cost-effective, highly efficient, and environmentally sustainable approach for soil remediation. The co-washing technique applied to contaminated soil samples significantly decreased the bioavailability of cadmium (Cd), lead (Pb), arsenic (As), and chromium (Cr) without markedly altering the soil's chemical properties. Consequently, this washing method incurs minimal ecological risks. Owing to its straightforward synthesis process, affordability, enhanced adsorption capacity, ease of separation, and overall environmental compatibility, magnetic biochar emerges as an effective adsorbent for soil remediation.  <strong>هدف</strong>: جذب فلزات سنگین با بیوچار مغناطیسی به دلیل هزینه کم و کارایی بالای آن و همچنین سطح بالای پایداری حرارتی، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق، بیوچار مغناطیسی که به‌عنوان جاذب در طول خاکشویی عمل می‌کنند، با پیرولیز سیدریت و خاک اره تهیه شدند. آنالیزهای آزمایشگاهی نشان داد که بیوچار مغناطیسی به خوبی سنتز شد. به دلیل ساختارهای متخلخل و سطح ویژه بزرگتر، بیوچار مغناطیسی می‌تواند به‌عنوان یک جاذب بسیار موثر در هنگام خاکشویی عمل کند. جاذب بیوچار مغناطیسی سیدریت عمدتاً از مگنتیت، که یک ماده فری‌‌مغناطیسی با ویژگی‌های مغناطیسی برجسته است، ساخته شده و همین ویژگی باعث می‌شود سوسپانسیون بیوچار مغناطیسی به‌سادگی با بهره‌گیری از یک میدان مغناطیسی خارجی (مانند مگنت) تفکیک گردد.<br /><strong>روش پژوهش:</strong> نمونه‌های خاک با آلودگی بالا به فلزات سنگین که از پایش و نمونه‌برداری منطقه در نظر گرفته شده بود برای آزمایش‌های خاکشویی آماده شدند. آزمایش‌های شستشوی هم‌زمان نمونه‌های خاک آلوده با جاذب بیوچار مغناطیسی و شستشوی اسیدی ضعیف انجام شد. جذب فلزات سنگین بر روی بیوچار مغناطیسی در گستره‌ای از pH (2-8) و دما (°C 45-15) انجام شد.<br /><strong>یافته‌ها:</strong> به دلیل آن که بیوچار مغناطیسی ساختارهای متخلخل و سطح ویژه بزرگ تری دارد، راندمان جذب را بالا برده و به همین دلیل آزمایش‌های جذب ناپیوسته، خواص جذب بالایی را برای بیوچار مغناطیسی نسبت به یون‌های فلزات سنگین نشان دادند. مشخص شد که جذب شیمیایی/ ترکیب سطحی مکانیسم غالب برای جذب بر روی بیوچار مغناطیسی سیدریت است. حداکثر ظرفیت جذب در بیوچار مغناطیسی در 5 = pH و دمای C° 45 بود، که این مقدار برای سرب، 154.45 و کروم، 272.08 و آرسنیک، 378.35 و کادمیوم، 3.29 به‌دست آمد.<br /><strong>نتیجه‌گیری: </strong>روش شستشوی هم‌زمان نمونه‌های خاک آلوده به‌طور مؤثری غلظت فلزات سنگین منتخب مانند کروم، کادمیوم، سرب و آرسنیک را در خاک کاهش داد و تأثیر زیادی بر ویژگی‌های شیمیایی خاک نداشت. از این‌رو، این شیوه شستشو خطرات محیطی کمی به همراه دارد. بیوچارهای مغناطیسی به‌عنوان جاذب‌های مناسب برای بهبود خاک‌های آلوده به فلزات سنگین عمل می‌کنند.<strong> </strong>این مشاهدات همچنین نشان داد که بیوچار مغناطیسی می‌تواند به‌عنوان جاذب جایگزین در بسیاری از کاربردهای محیطی برای کاهش خطرات آلودگی فلزات سنگین استفاده شود. با توجه به فرآیند سنتز ساده، هزینه کم، راندمان جذب بالا، سهولت جداسازی و سازگاری با محیط‌زیست، بیوچار مغناطیسی می‌تواند به‌عنوان یک جاذب برای جذب و کاهش فلزات سنگین از محیط‌زیست استفاده شود.