بخشی از مقاله
مقدمه:
کشور ایران یکی از مناطق مهم نفت خیز جهان می باشد. در مناطقی از ایران که استخراج نفت انجام می شود، همواره خطر آلودگی خاک به نفت خام و مشتقات آن وجود دارد. مواد نفتی در خاکهای آلوده، آب و رسوبات، خطر قابل توجهی برای محیط زیست و سلامت انسان ایجاد میکنند؛ ترکیبات هیدروکربنی گروه بزرگ و متنوعی از مولکولهای آلی دارای طیف گسترده ای از خواص متفاوت از نظر وزن مولکولی، ساختار، حلالیت آبی، درجه فرار بودن، ضریب جذب، و غیره میباشند
از مهمترین آلاینده-های متداول محیط زیست، می توان به؛ نفت خام، گازوئیل، حلالها - حلالهای کلردار و - 1BTEX و 2PAHs اشاره کرد
لذا تحقیقات بر روی روشهای مختلف رفع آلودگی های هیدروکربنی، از جمله چالش های اساسی پیش روی کارشناسان محیط زیست در اقصی نقاط دنیا می باشد
روشهای بیولوژیکی حذف آلاینده -در مقایسه با روشهای فیزیکی و شیمیایی- به علت توانایی آنها در حذف کامل آلاینده های آلی و سمی و تبدیل آنها به ترکیبات معدنی غیر سمی، بی ضرر و سازگار با محیط زیست، بسیار مورد توجه قرار دارند. "پالایش زیستی" روشی است که بر مبنای تخریب زیستی ذاتی ریزموجودات، همراه با کاهش محدودیت های زیست محیطی برای میکروارگانیزم های تجزیه کننده، بنا نهاده شده است
اصطلاح "پالایش زیستی"، بیان کننده مراحل تجزیه آلاینده ها در محیط زیست به وسیله روشهای بیولوژیکی است، که بر مبنای پتانسیل متابولیکی میکروارگانیزم ها استوار است، پالایش زیستی می تواند برای محدوده متفاوتی از ترکیبات آلی به کار گرفته شود . از آنجا که"دما" یکی از مهمترین عوامل موثر بر رشد میکروبی و بالطبع موثر بر راندمان تجزیه زیستی نفت خام می باشد
لذا هدف از این تحقیق بررسی شرایط دمایی مختلف بر راندمان زیست پالایی نفت خام توسط باکتریهای سودوموناس پوتیدا می باشد.
مواد و روشها:
-1 آماده سازی و اندازه گیری برخی پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در آزمایش؛
بدین منظور، خاکی با بافت لوم، از منطقه شهریار-تهران نمونهبرداری و در دمای آزمایشگاه، هواخشک، کوبیده و از الک 2 میلی لیتر عبور داده شد. سپس، یکسری آزمایشات و اندازهگیریها جهت تعیین برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد نظر انجام گرفت. این آزمایشها شامل؛ تعیین pH، EC، ، درصد کربن آلی خاک - روش والکی بلک - ، رطوبت ظرفیت زراعی، درصد نیتروژن کلدال، درصد فسفر قابل جذب - روش اولسن - ، میزان گچ و آهک خاک می باشد. تمامی این آزمایشات بر اساس روشهای استاندارد انجام پذیرفت
-2 اندازه گیری میزان حذف بیولوژیک نفت خام در خاک، بوسیله گونه باکتریایی سودوموناس پیوتیدا:
18 ظرف پلاستیکی در ابعاد یکسان انتخاب گردید و 500 گرم خاک توزین و درون هر ظرف ریخته شد. سپس بوسیله نفت خام - به میزان % 4 وزنی - آلوده گردید. نهایتا در 9 واحد آزمایشی، اقدام به تلقیح باکتری سودوموناس پوتیدا گردید. جهت تلقیح باکتری مذکور، 10 میلی لیتر از باکتریهای خالص شده که بر محیط کشت "نوترین براث"1 رشد کرده بودند - باکتریهای فعال، 24 ساعت پس از رشد بر روی محیط کشت مذکور و در فاز لگاریتمی - 2 با جمعیت Bacterial number/ ml 3×109 بر بستر های آماده شده تلقیح گشتند.
سپس رطوبت بسترها به %55 درصد ظرفیت نگهداری آب - WHC - رسانده شد و در تمام مدت زمان آزمایش، در همین رطوبت حفظ گردید. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی - CRD - با دو سطح باکتریایی - واحدهای آزمایشی تلقیح شده با باکتری سودوموناس پوتیدا - B1 - و واحدهای آزمایشی بدون تلقیح باکتری سودوموناس پوتیدا یا همان شاهد - - B0 - ، سه سطح دمایی T1 - ، T2 و T3 به ترتیب؛ تیمار 25، 30 و 35 درجه سانتیگراد - در سه تکرار، یعنی مجموعا 18 واحد آزمایشی اجرا گردید. جهت بررسی تاثیر دما بر قابلیت پالایش زیستی نفت خام، تیمارهای آزمایشی شماره گذاری شده و به درون انکوباتوری با دمای ثابت مورد نظر 25 - ، 30 و 35 درجه سانتیگراد - انتقال داده شدند.
تیمارهای آزمایشی به مدت 50 روز درون انکوباتور قرار گرفتند و روزانه فاکتور رطوبت در آنها کنترل گردید. پس از طی مدت زمان 50 روز، 10 گرم از بسترهای واحدهای آزمایشی توزین و میزان نفت خام باقیمانده در آنها اندازهگیری شد. به ازاء هر 10 گرم بستر، 50 میلی لیتر هگزان نرمال - حلال ستخراج کننده نفت خام - به آن اضافه و به مدت 2 ساعت با سرعت 200 دور در دقیقه شیک و سپس به لوله های مخصوص سانتریفیوژ ریخته شدند. نمونه ها درون دستگاه سانتریفیوژ، به مدت 10 دقیقه و با سرعت 5000 در دقیقه - rpm - ، قرار داده شد. پس از گذشت مدت زمان مذکور، میزان نفت خام باقیمانده در نمونه ها، به روش "EPA 413.1" اندازهگیری گردید
داده های حاصله توسط نرم افزار SAS تحلیل آماری شدند و مقایسه میانگین تیمارها به روش آزمون توکی - HSD - در سطح احتمال 0/01 انجام پذیرفت
نتایج و بحث: جهت کنترل کلیه عوامل محیطی موثر بر راندمان فرایند پالایش زیستی در تحقیق، برخی ویژگی ها و خصوصیات مهم خاک مورد نظر به دست آمده است که در جدول 1 ارائه شده است. پس از اندازه گیری میزان "نفت خام" باقیمانده در واحدهای آزمایشی ، میتوان "راندمان زیست پالایی سودوموناس پوتیدا" را در هر واحد آزمایشی به دست آورد.
از آنجا که در این روش، 10 گرم از بستر واحدهای آزمایشی توزین شده و میزان نفت خام باقیمانده در آن اندازه گیری می شود، لذا آلودگی نفتی اولیه برای 10 گرم بستر، برابر با 0/4 گرم است. قابل ذکر است که در تیمارهای بدون تلقیح با باکتری سودوموناس پوتیدا نیز بعد از گذشت مدت زمان 50 روز، مقداری از نفت خام اولیه کاهش یافته است، که احتمالا به دلیل تجزیه خودبخودی نفت در طی این مدت است، که جهت برآورد میزان نهایی راندمان پالایش زیستی، این مقدار از سایر تیمارها کسر شد.
جدول-1 برخی مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در تحقیق
نتایج تجزیه واریانس میزان نفت خام باقیمانده در داده های آزمایش نشان می دهد که بین تیمارهای مختلف آزمایش - سطوح باکتری و سطوح مختلف دمایی - و نیز اثر متقابل آنها تفاوت معنی داری در سطح احتمال 0/01 وجود. مقایسه میانگین سطوح مختلف دمایی - شکل - 1 نشان می دهد که، بین دمای T2 با دماهای T1 و T3 اختلاف معنی داری در سطح احتمال 0/01 وجود دارد ولی بین دمای T1 و T3 اختلاف معنی داری وجود ندارد.
شکل -1 مقایسه میزان نفت خام باقیمانده در تیمارهای تلقیح شده با باکتری سودوموناس پوتیدا تحت شرایط مختلف دمایی نسبت به شاهد
به عبارت دیگر، حداکثر راندمان پالایش زیستی نفت خام توسط باکتریهای سودوموناس پوتیدا در محدوده دمایی 30 درجه سانتیگراد و در حدود 79/89 درصد می باشد.
