بخشی از مقاله
چکیده
فاضلاب شامل مقادیر بسیار بالایی از مواد مغذی، نیتروژن و فسفراست. ریزجلبکها میتوانند به عنوان جایگزین فرایند تصفیه ثانویه فاضلاب به منظورحذف مواد مغذی ازآنها به کارگرفته شوند. هدف از تحقیق حاضر تعیین بهترین غلظت فاضلاب شهری در رشد ریزجلبک Tetraselmis chuii که بیشترین جذب مواد مغذی و کاهش آلودگی را خواهد داشت بود. در آزمایشگاه میزان رشد ریزجلبک T.chuii در روزهای اول، سوم، ششم، دوازدهم و چهاردهم پس از آغاز آزمایش توسط دستگاه اسپکتروفتومتری با طول موج 680 نانومتر بررسی شد. نتایج نشان داد که رشد این ریزجلبک در طول آزمایش روندی رو به افزایش داشت. تکثیر سریع و افزایش رشد این جلبک در تیمار 5 - محیط کشت متشکل از %60 محیط کشت %40+ f2 فاضلاب شهری - مشاهده و ثبت شد، در صورتیکه بیشترین جذب فسفات و نیترات در تیمار 4 - حاوی %40+ محیط کشت f2 و %60 محیط کشت فاضلاب شهری - به دست آمد. بیشترین مقادیر اسید چرب اشباع در این ریز جلبک در تیمار 4، 0/ 53
50/23± مشاهده شد این در حالی است که، بیشترین مقدار اسید چرب غیر اشباع تک پیوندی و چند پیوندی در تیمار 4، به ترتیب 41/33±0/91 و 25/31± 0/68 می باشد. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که ریزجلبک T.chuii میتواند به طور موثر و کارآمدی جهت حذف ترکیبات نیترات و فسفات از فاضلاب شهری مورد استفاده قرار گیرد، چون که بیشترین میزان نیترات و فسفات را از محیط جذب و حذف مینماید. برای بهره برداری از این ریزجلبک برای مصارف دیگر همچون غذای زنده در آبزی-پروری محیط کشت حاوی 60 درصد محیط کشت %40 + f2 فاضلاب شهری، به دلیل غنای اسیدهای چرب غیراشباع، دارای ارزش غذایی بالایی برای صنعت آبزی پروری خواهد بود.
مقدمه
فاضلاب که نمونه بارز و عمده آلاینده ها است، شامل مقادیر بسیار بالایی از مواد مغذی ازجمله نیتروژن و فسفر است. درشرایط طبیعی، غلظت کم از این مواد مغذی باعث محدود شدن بهره وری از اکوسیستم های آبی می شود که در یک فرایند شناخته شده به پدیده اتروفیکاسیون باعث افزایش بیوماس تولیدکنندگان اولیه یعنی جلبک ها، سیانوباکتریها و گیاهان ماکروفیت و آوندی می شوند و در ادامه آن تکثیر و جمعیت مصرف کنندگان اولیه که همان زئوپلانکتونها و برخی از ماهی های فیتو پلانکتونخوار و گیاه خوار افزایش مییابد .بسیاری از گونه های جلبکی، نسبت به آلودگیهای موجود در فاضلاب ها مقاومند وسریعاً در محیط غنی از نیتروژن و فسفر مستقر میشوند و با استفاده از این مواد جهت رشد و تکثیر خود میتوانند موجب حذف نیتروژن و فسفر فاضلاب گردند و این نشان میدهد که سیستم پرورش ریزجلبکها میتواند به عنوان جایگزین فرایند تصفیه ثانویه فاضلاب به منظور حذف مواد مغذی از آنها به کارگرفته شود . - Sayadi et al., 2011 - آلودگی هایی ناشی از توسعه اقتصادی و صنعتی شدن، و همچنین پسابهای غنی از مواد مغذی و کودهای شیمیایی و آلی بخش کشاورزی که وارد چرخه حیاتی اکوسیستمهای آبی میشوند در بیشتر مواقع سبب شکوفایی یا بلوم پلانکتونی شده و با ایجاد اختلال در توازن زیتوده پلانکتون های گیاهی و جانوری و مصرف کنندگان سطوح بالاتر زنجیره غذایی و نتیجتا عدم توازن بین اکسیژن و گاز کربنیک محلول در آب به خصوص در روزهای ابری و ساعات پایانی شب که در اثر عدم انجام فرایند فوتوسنتز میزان اکسیژن محلول در آب به حد اقل میرسد، و نیاز اکسیژنی موجودات زنده گیاهی و جانوری برای تنفس فرقی ننموده و گاها در اثر استرس ناشی از کاهش تدریجی اکسیژن و افزایش گاز کربنیک احتیاج به اکسیژن بیشتر هم میگردد سبب بروز تلفات ماهی و سایر آبزیان میشود، که علاوه بر از بین رفتن پروتئین تولیدی ماهی و سایر آبزیان اثرات مخرب زیست محیطی، نیز در پی خواهد داشت . - Lavajo et al., 2015 - فاضلابهای شهری حاوی مواد مغذی - به خصوص ازت و فسفر - به عنوان عامل اصلی منجر به تخریب طبیعی آبها در طبیعت شناخته شدهاند که باید قبل از تخلیه و ورود به منابع آبی طبیعی تصفیه شوند. موارد اثر فاضلاب بر جلبکها را میتوان در فرایند رشد و تقسیم سلولی، سرعت رشد زیاد و تکثیر مهار نشده اولیه، بالا بردن نیاز اکسیژن تنفسی ذیتوده جانوری و گیاهی به خصوص در شب و تاریکی و مقارن با اوج شکوفایی جلبکی که گاها توام با ترشح سموم توسط برخی جلبکها سبب تلفات و مرگ دسته جمعی ماهیان میگردد را بر شمرد. متعاقب این پدیدهها جلوگیری از نفوذ نور خورشید به لایه های پایین تر آب و نتیجتا کاهش فتوسنتز و مرگ تدریجی آلگها و کاهش کدورت آب را به دنبال خواهد داشت. تثبیت نیتروژن، فسفر و کربن از مهمترین نقشهای طبیعی و ذاتی ریزجلبک ها است رشد و ارزش غذایی ریزجلبکها تحت تأثیر عوامل مختلفی همانند غلظت مواد مغذی و شرایط فیزیکوشیمیایی قرار دارد . - Seyfabadi et al., 2011 - نیتروژن از مهمترین مواد مغذی موردنیاز است که نقش مهمی را در رشد و تولید ترکیباتی همانند: اسیدهای آمینه، اسید نوکلئیک و کلروفیل ایفا می کند. بنابراین تغییر در غلظت نیتروژن تغییراتی را در میزان رشد و وضعیت بیوشیمیایی ریزجلبک به همراه دارد. ریزجلبکها پاسخهای فیزیولوژیکی متفاوتی را به غلظتهای مختلف نیتروژن نشان می دهند. به طور مثال در شرایط کمبود نیتروژن ترکیبات غنی از کربن همانند چربیها و پلی ساکاریدها ؛ تجمع پیدا کرده و میزان پروتئینها کاهش می یابد . ریزجلبک بیشترین مقاومت دربرابر فاضلاب و به عنوان شاخص زیستی برای ارزیابی آلودگی دریایی است. سیستمهای تصفیه جلبکی میتوانند فاضلاب انسانی، کشاورزی وصنعتی را تصفیه کنند. از فیتوپلانکتون ها برای تصفیه فاضلاب کارخانه های فرآوری مواد غذایی به عنوان یک سیستم تصفیه ثانویه بهره برد . - Abdel-Raouf et al., 2012 - ریزجلبکها علاوه بر توانایی جذب مواد مغذی مانند نیتروژن، فسفر و کربن، قادر به جذب و حذف فلزات سنگین موجود در فاضلاب نیز میباشند .ریزجلبک T.chuii یک فیتوپلانکتون تاژکدار دریایی و متحرک است که حرکت آن توسط 4 تاژک که از بخش قدامی آن خارج شده است انجام میشود . - Brown, 1991 - ریزجلبکها نیازمند به مواد معدنی هستند و نقش مهمی درتصفیه فاضلاب درشرایط اتوتروفی Micotrophic دارند ازمطالعات انجام شده بر روی قابلیت حذف نیترات و فسفات فاضلاب توسط ریزجلبک ها میتوان به مطالعه نقش ریز جلبک Spirollina platensis در تصفیه فاضلاب اشاره کرد. از خواص دیگر ریزجلبک ها می توان به اسیدهای چرب موجود در آن ها اشاره کرد . اسیدهای چرب از اجزای تشکیل دهنده چربی هاست که بدن انسان قادر به تولید برخی از انواع ضروری آن نیست لذا باید از طریق ماده غذایی تامین گردد که امگا 3 و امگا 6 از آن جمله اند. دو نوع از امگا3 یا n -3 وجود دارد :1 دوکوزاهگزنوئیک اسید - DHA - و ایکوزاپنتانوئیک اسید - EPA - ، که هر دو آن ها بیشتر در غذاهای دریایی یافت می شوند. چربی های طبیعی ، مثل تری گلیسریدها، به عنوان منبع ذخیره کننده انرژی در سلول ها هستند. و چربی هایی مثل فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها و لیپیدهای قطبی نقش ساختاری در غشای سلولی، به علاوه به عنوان میانجی و انتقال انرژی در سلول نقش ایفا می کنند. . ریز جلبک تتراسلمیس یکی از گونه های میکروجلبک هاست که به عنوان منبع مطلوب از اسیدهای چرب چنداشباعی PUFAs بویژه ایکوزا پنتانوئیک اسید به شمار می رود و تواناییشان در سنتز و تجمع مقادیر زیادی از اسیدهای چرب چنداشباعی یا امگا 3 بالاست به این دلیل که این ریز جلبک ها به عنوان منبع غذایی باارزش محسوب می شوند در صنعت آبزی پروری بسیار مورد استفاده قرار می گیرد - Meseck . - et al ., 2005; Zaki and Saad, 2010 دراین تحقیق نشان داده شدکه، این ریزجلبک درفاضلاب های غنی ازمواد غذایی رشد می کند و به عنوان جایگزینی برای تصفیه ثانویه مناسب می باشد - چنگانی و همکاران مطالعه حاضر، نقش ریز جلبک تتراسلمیس در حذف آلاینده های نیترات و فسفات ناشی از فاضلاب ورودی به خور گورسوزان و تاثیر این عناصر در مقادیر ترکیبات اسیدهای چرب این ریزجلبک متمرکز شده است.
مواد و روش ها
برای انجام این تحقیق ابتدا استوک میکروجلبک ×T.chuii از آزمایشگاه کشت جلبک پژوهشکده اکولوژی خلیج فارس و دریای عمان واقع در بندرعباس تهیه، و به آزمایشگاه دانشگاه هرمزگان منتقل گردید. نمونه فاضلاب هم از فاضلاب شهری خور گورسوزان واقع در بندرعباس تهیه گردید، و مقداری از آن سریعا برای سنجش میزان اولیه فسفات و نیترات به آزمایشگاه محیط زیست بندرعباس منتقل گردید. فاضلاب شهری قبل از اضافه شدن به محیط کشت توسط صافی تصفیه و سپس جهت جلوگیری از آلودگی احتمالی اتوکلاو شد. لوازم و ظروفی مورد نیاز برای کشت میکروجلبک نیز اتوکلاو شده و به همراه لوازم کشت در معرض اشعه UV قرارداده تا کاملا ضدعفونی شوند. برای کشت میکروجلبکT. chuii ، از محیط کشت f2 با کمی تغییرات، فاضلاب شهری و آب مقطر استفاده شد، و فرآیند زیرنمونه گیری - Sub-sampling - هم در پایان هر هفته به منظور بررسی چگونگی رشد و تکثیر ریزجلبک و جلوگیری از آلودگی آن انجام گردید. در طی یک ماه چند بار فرآیند زیر نمونه گیری جهت حصول اطمینان از وجود حجم کافی ریزجلبک صورت پذیرفت. برای این آزمایش 4 تیمار آزمایشی حاوی ترکیب های مختلف از غلظت محیط کشت f2 و فاضلاب شهری و دو نمونه شاهد شامل - یکی از محیط کشت f2 و یکی از محیط کشت فاضلاب شهری - در نظر گرفته شد. تیمارهای مورد آزمایش عبارتند از :
تیمار 100 :1 درصد محیط کشت
تیمار 100 :2 درصد محیط کشت فاضلاب شهری
تیمار20 :3 درصد محیط کشت f2 و 80 درصد محیط کشت فاضلاب شهری تیمار40 :4درصد محیط کشتf2 و 60 درصد محیط کشت فاضلاب شهری تیمار60 :5 درصد محیط کشت f2 و 40 درصد محیط کشت فاضلاب شهری تیمار 80 :6 درصد محیط کشتf2 و 20 درصد محیط کشت فاضلاب شهری
