تاريخ : سه شنبه 1392/02/17 | 0:46 قبل از ظهر | نویسنده : بابک

روش های پاکسازی زیستی به 4  گروه طبقه بندی شده اند:

bioremediation  (زیست پالایی)1.

composet (کمپوست کردن)2.

landfarming (آیش)3.

4. .بیو راکتور های بالای سطح زمین.

"Bioremediation  " :

زیست پالایی,ترمیم زیستی,  بهینه سازی بیولوژیکی,تجزیه زیست

زیست پالایی یک اصطلاح کلی در جهت رفع آلودگی های زیست محیطی به وسیله  فرایند های بیولوژیکی وتوسط میکروارگانیسم ها خصوصا باکتریها, قارچها و مخمر ها در خاک ها و آب های آلوده است.زیست پالایی هم می تواند در محیط های هوازی و هم بی هوازی انجام گیرد.

تاریخچه استفاده از این تکنیک بر اساس مستندات به حدود 120 سال بیش بر می گردد.

"Bioremediation  " می تواند به دو صورت انجام شود :

: یعنی اصلاح آلودگی آب و خاک درمحیطی که شناسایی کرده ایم(زیست پالایی در جا) .n-situ Bioremediation 

Ex-situ Bioremediation : انتقال آب یا خاک آلوده به محلی دیگروسپس اصلاح آن است . (زیست پالایی دگر جا)  .

مقایسه زیست پالایی در جا و دگر جا:

1. روش درگر جا به دلیل جابجایی نسبت به روش در جا دارای هزینه بیشتری می باشد.

2. روش دگر جا نیازمند نیروی مهندسی متخصص و تجهیزات سبک و سنگین بیشتری نسبت به روش در جا است.

3. قطعیت بیشتری در خصوص یکنواختی حذف در روش دگر جا وجود دارد.

4.کنترل و بهینه سازی برخی پارامترها در روش دگر جا نسبت به در جا آسانتر است.

5.در روش درجا , زیست پالایی به میکروفلور بومی خاک و آبهای زیر زمینی متکی است.

به عنوان مثال:

پاک سازی چاه نفت Exxon valdez در آلاسکا موثر بودن پاک سازی زیستی تشدید شده در محل را طی آزمایشی بزرگ محک زد.

در ماه مارس 1989 نفتکش بزرگ Exxon valdez به صخرهایی در prince William sound  برخورد کرد. نشت 11 میلیون گالن نفت خام 350مایل سواحل ساند را آلوده ساخت.در این مورد از ترکیبات غنی شده(کودهای شیمیایی) برای سرعت بخشیدن به از بین بردن نفت از سواحل استفاده شد.و با اضافه کردن مواد غذایی اضافی مانع محدود شدن تجزیه شدند.(یکی از اقداماتی که می توان به عنوان روش بیوتکنولوژیک برای تجزیه و پاک سازی آلودگی نفتی توسط باکتری های بومی ساکن آب به کار رود.تهیه کود های مناسب برای فعال کردن این میکرو ارگانیسم ها است).

یک بار مصرف کود معدنی ناپدید شدن نفت را 2تا 3 برابر نبست به مواد غیر معدنی سرعت داد.این سرعت تا چندین هفته حفظ شد.و نمونه های نفتی که در پایان از سواحل برداشته شد.پیدایش تغییرات ناشی از زیست پالایی را تائید کرد.

زیست پالایی یک روش  پراهمیت وتکنیکی برای بهبود نواحی آلوده به ترکیبات نفتی و کمک به رفع آ لودگی های آبهای زیر زمینی است.

زیست پالایی یک روش کاملا اقتصادی و قابل استفاده در مساحت های زیاد است وسبب نابودی کامل آلاینده ها از محیط می شود.

فراورده نهایی از این تکنیک مواد بی ضرری چون دی اکسید کربن ,آب و زیست توده میکروبی(بیومس) است.

پاکسازی آب با کاربرد همزمان فناوری نانوفیلتراسیون و bioremediation :

این تحقیقات توسط پروفسور  Nidal Hialal  مهندس شیمی مرکز فناوری آب پاک هدایت می شود. کارایی فناوری غشایی که در فرایند تصفیه آب به کار می رود به دلیل آلوده شدن غشاء به آلایندها باگذشت زمان کاهش می یابد.استفاده از روشهای bioremediation این امکان را فراهم می کند که در یک سیستم بسته غشاء ها را بدون خارج کردن آن از سیستم تمیز کرد.

غشاء های  اولترا فیلتراسیون و نانو فیلتراسیون هم در فرایندهای تصفیه آب کارایی بالایی دارندو هم به عنوان یک کاربرد جانبی در تبدیل پس مانده های صنعتی آلوده شده به فلزات و روغن ها قابلیت خود را نشان داده اند.

با کاربرد همزمان bioremediation  وفناوری نانو فیلتراسیون  فرایند پاک سازی آب با مصرف انرژی بسیار پایین تر از فرایند هایی که در حال حاضر مورد استفاده اند به اتمام می رسد.علاوه بر آین  می توان محصولات پس ماند را نیز به صورت سوخت, مجددا وارد چرخه سوخت مصرف کنیم و فناوری سبزتری خواهیم داشت.

آلودگی آب به ترکیبات نفتی و پاکسازی آلودگی ها:

در سالهای اخیر آلودگی برخی از منابع آبی به هیدروکربن های نفتی به عنوان یکی از عمده ترین معضلات زیست محیطی در ایران مطرح می باشد.

سالانه در دنیا حدود 6 میلیون تن نفت وارد محیط زیست می شود.نفت خام با بیش از 340 فراورده یکی ازاصلی ترین منابع انرژی مورد استفاده بشر است. ایران 9 درصدد از کل مخازن نفت جهان را در اختیار دارد. نفت خام کمپلکس پیچیدهای از مخلوط صدها نوع  ترکیب مختلف شامل  هیدروکربن ها, نیتروژن , گوگرد و وانادیوم است.که قسمت هیدروکربنی آن شامل ترکیبات آروماتیک,آلیفاتیک و آسفالتن است. ترکیبات مونو آروماتیک شامل بنزن,تولوئن,اتیل بنزن و مخلوط زایلن به عنوان شاخص آلودگی آب ها به مواد نفتی مطرح می باشند.که سمی و سرطان زا نیز هستند.

سیاری از آلودگی نفتی اقیانوس ها ناشی از تصادف نفتکش ها ایجاد می شود.که بزرگترین آن در سال 1967 در آبهای انگلستان رخ داد.در سال 1975 در کارولینای جنوبی  از یک مخزن نفت خام حدود هزار گالن نفت به آب در یا نشت کرد.همچنین در سال 1991 بیش از 5تن نفت خام در آب های خلیج فارس ریخته شد که سبب نابودی گیاهان و اکوسیستم های ساحلی خلیج همیشه فارس شد.شایان ذکر است خلیج فارس  به دلیل تردد کشتی های نفتکش  و چاههای متعدد  نفتی و استخراج نفت یکی از آلوده ترین دریاههای جهان شناخته می شود .روش های متعددی برای حذف آلودگی های نفتی  در محیط ارائه شده که عبارتند از:

 

1.جمع آوری دستی آلودگی های نفتی از سطح آب.

2. محصور کردن آلودگی های نفتی به کمک وسایل فیزیکی

3. آتش زدن

4.استفاده از حلال های دو قطبی

5. زیست پالایی یا ترمیم یا تجزیه زیستی bioremediation

حدود 25% از نفت خام رها شده در آب از طریق تبخیر از بین می رود و بقیه توسط اکسایش نوری و اکسایش میکروارگانیسم ها شکسته می شود که به  bioremediation  معروف است.میکروارگانیسم های متعددی در این عمل نقش دارند که مهمترین آنها عبارتند از:

1.باکتری ها:

Maycobacterium-Rhodococcus-Bacillus-Pseudomonas-Micrococcus-Proteus-Clostridium-Staphylococcus-Acinetobacter

2.اکتینومیست ها:

Nocardia-Actinomyces

3.قارچ ها:

Phanerochaete Chrysosporium

در میان میکروارگانیسم های فوق سودموناس ها از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.و باوجود پلاسمید های متعدد قادر به تولید آنزیم های متعدد وتجزیه نفت هستند.سودوموناس ها تنها باکتریایی هستند که قادرند هیدرو کربن های شاخه ای را تجزیه کنند.آنها هم ترکیبات آلیفاتیک وهم ترکیبات آروماتیک را در نفت تجزیه      می کنند.

به طور کلی میکروارگانیسم ها به کمک 3 فراورده قادر به تجزیه هیدرو کربنهای نفتی می باشند:

1.آنزیم ها:

آنزیم های مونو اکسیژناز ودی اکسیژنازمهمترین آنزیم های موثر در تجزیه هیدروکربن های نفتی به شمار می روند.که حاصل این تجزیه ,الکل ها هستند. بنابراین می توان با سنجش میزان الکل به مقدار تجزیه هیدروکربن ها پی برد.

2.بیوسورفکتانتها:

مواد بیولوژیک دارای گروههای آب دوست و آب گریز در سطح سلول هستند و به وسیله تعداد  زیادی از میکروارگانیسم ها  تولید می شوند.بر اساس ساختار شیمیایی  به گروههای گلیکولپیدی ,فسفولپیدی , لیپوپلی ساکاریدی و اسید چرب طبقه بندی می شوند.بیوسورفکتانتها برای تجزیه زیستی ترکیبات نفتی  در منطق خشکی و دریایی و تصفیه فاضلاب ها کاربرد دارند.

3.اسید ها و حلال ها:

بسیاری از میکرورگانیسم ها قادرند با تولید ترکیباتی مانند اسید اگزالو استیک و حلال هایی مانند استن,اتر باعث حل شدن هیدرو کربنهای نفتی شوند.

همچنین باکتری  Burkholderia Cepacia قادر است تری کلرو اتال را به دی اکسید کربن و محصولات غیر قابل تبخیر تجزیه کندو این عمل را به کمک آنزیم تولوئن مونو اکسیژناز انجام می دهد.

قابلیت ترمیم زیستی فرم آلدئید به وسیله ریز جلبک های   دریاییNannochloropsis oculata  نژاد ST-3.

ازفرم آلدئید به طور گسترده  برای تولید رزین, کاغذ,چسب,و...در صنایع شیمیایی استفاده می شود. این ماده در مراحل مختلف  از شرکت های صنعتی وارد محیط زیست می شود.واین پس ماندهای صنعتی شامل این ماده نهایتا ممکن است به محیط زیست دریایی راه یابد.خسارات ژنتیکی و جهش های ناشی از فرم آلدئید در میکروارگانیسم ها وپستانداران اولین بار توسط  Grafstromدر سال 1985 گزارش گردید. بنابراین دستیابی به راه حل مناسب و کم هزینه برای ترمیم زیستی این ماده از محیط بسیار حائز اهمیت است.تحقیقاتی در موردترمیم زیستی فرم آلدئید در آبهای شیرین در گذشته انجام گرفته است.ازجمله میکروارگانیسم هایی که قادر به تجزیه فرم آلدئید هستند عبارتند از:

Pseudomonas putida - Pseudomonas cepacia - Pseudomonas alcaligenes - Pseudomonas pseudoalcaligenes - trichosporon penicillatum - Methylobacterium extorguens - Halomonas sp.

مقالات اندکی پیرامون تجزیه زیستی فرم آلدئید توسط باکترهایی که از آب دریا جدا شده اند منتشر گردید. ترمیم زیستی فرم آلدئید توسط جلبک های دریایی تا کنون گزارش نشده است.تحقیقاتی توسط آقای یوشیدا و همکاران در سال 2008 منتشر شد .آنهااز ریز جلبک    Nannochloropsis oculata st-3 برای تجزیه فرم آلدئید بهره گرفتند.

طبق نتایج این بررسی کاهش تراکم فرم آلدئید به افزایش تعداد ریز جلبک های سویه st-3 بستگی دارد.ریز جلبک رقم ST-3 به صورت مرحله به مرحله با فرم آلدئید سازگار گردید.که توانست فرم آلدئید 19.5ppm  را تحمل کرده و طی مدت 22روز 93% از آن را در محیط کاهش دهد.این ریز جلبک سبب تبدیل فرم آلدئید به Formate می شود.

باتوجه به نتایج این بررسی که برای اولین بار انجام گرفت انتظار بر این است که از ریزجلبک های در یایی به عنوان ترمیم کننده زیستی فرم آلدئید در محیط های دریایی استفاده شود.

 

منابع:

 

1.بیوتکنولوژی میکروبی دکتر ملک زاده

2.نقش میکروارگانیسم ها در حذف هیدروکربن های نفتی.دکتر عباس اخوان



  • خراسان
  • ریه