بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی خاک ناشی ازموادهیدروکربنه نفتی، به شکل وسیع دراطراف تأسیسات اکتشاف وپالایش، وبه شکل موضعی درمسیرهای انتقال این مواددرسطح استان خوزستان قابل مشاهده است. یکی از مشکلات عمده در مدیریت و اصلاح خاکهای آلوده به هیدروکربنهای نفتی، آبگریزی خاک است. روشهای بیولوژیکی:مانند زیست پالایی وتحریک کردن کرمهای خاکی. استفاده از میکروارگانسیمهای تجزیهکنندهی ترکیبات نفتی و روغنی نظیر باکتریها یکی از استراتژیهای بیولوژیکی موثر و کارا جهت کاهش آبگریزی خاک میباشد. هدف از انجام این آزمایش بررسی خاصیت آبگریزی خاک با استفاده از دو باکتری موثر باسیلوس پومیلوس و سودوموناس پوتیدا میباشد.
همچنین مناسبترین باکتری و زمان بهینه حذف ترکیبات نفتی توسط باکتریهای مورد استفاده نیز گزارش خواهد شد. نتایج حاکی از آن بودکه باکتریهای سودوموناس پوتیدا و باسیلوس پومیلوس منجر به کاهش معنیداری در میزان آبگریزی خاکهای آلوده به ترکیبات نفتی گردید. باکتری باسیلوس در مقایسه با سودوموناس پوتیدا با کاهش زمان نفوذ آب به خاک کارایی بیشتری در کاهش میزان آبگریزی داشت. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از باکتریهای تجزیهکننده ترکیبات نفتی، میتواند به عنوان رویکردی مناسب درکاهش آبگریزی خاکهای آلوده به نفت مورد استفاده قرار گیرد
کلمات کلیدی :آبگریزی خاک،باسیلوس پومیلوس،سودوموناس پوتیدا،زمان نفوذ قطره آب
-1مقدمه
آبگریزی در واقع کاهش توانایی خاک برای جذب دوباره آب بعداز یک دوره خشکی طولانی است - آدامز و همکاران، . - 2007 دکر و ریتسما - 1995 - بر اساس مدت لازم برای نفوذ قطرات آب به یک خاک پنج کلاس مختلف آبگریزی را به شرح زیر پیشنهاد نمودهاند:
استان خوزستان باذخایرعظیم نفت وگازمهمترین مراکزنفتی ایران به شمارمیآید. آلودگی خاک ناشی ازموادهیدروکربنه نفتی، به شکل وسیع دراطراف تأسیسات اکتشاف وپالایش، وبه شکل موضعی درمسیرهای انتقال این مواددرسطح استان خوزستان قابل مشاهده است. یکی از مشکلات عمده در مدیریت و اصلاح خاکهای آلوده به هیدروکربنهای نفتی، آبگریزی خاک است کهمعمولاً پس از یک دوره خشکی طولانی مدت ظاهر میشود - روی و همکاران، . - 2003 به طور کلی روشهای اصلاح خاکهای آبگریز به سه دسته تقسیم میشوند: الف-روشهای شیمیایی: استفاده از سورفاکتانت،افزودن کانیهای رسی به خاک واستفاده از قارچکشها ب- روشهای فیزیکی: شخم،تراکم و هوادهی ج- روشهای بیولوژیکی:مانند زیست پالایی وتحریک کردن کرم-های خاکی. استفاده از میکروارگانسیمهای تجزیهکنندهی ترکیبات نفتی و روغنی نظیر باکتریها یکی از استراتژیهای بیولوژیکی موثر و کارا جهت کاهش آبگریزی خاک میباشد.
تاکنون پژوهشهای متعددی در ارتباط با حذف ترکیبات نفتی توسط باکتریهای صورت گرفته است. در این زمینه کیم و هائو - 1999 - اثرات مثبت حضور سودوموناس و همچنین واچت و همکاران - 1999 - تاثیر چشمگیر باکتری باسیلوس را در تچزیه ترکیبات نفتی گزارش کردهاند. هدف از انجام این آزمایش بررسی خاصیت آبگریزی خاک با استفاده از دو باکتری موثر باسیلوس پومیلوس و سودوموناس پوتیدا میباشد. همچنین مناسبترین باکتری و زمان بهینه حذف ترکیبات نفتی توسط باکتریهای مورد استفاده نیز گزارش خواهد شد
-2مواد و روشها
جهت انجام این مطالعه یک نمونه خاک آلوده به نفت از اطراف چاه شماره 243 در حومه شهر اهواز برداشته شد و پس از تعیین زمان آبگریزی جهت انجام مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. تاکنون از روشهای مختلفی نظیر زاویه تماس، تنش سطحی 90 درجه و تنش سطحی بین جامد و هوا جهت تعیین آبگریزی خاک استفاده شده است؛ حال آنکه این روشها نیاز به صرف هزینه و زمان زیادی دارند. در سالهای اخیر روش زمان نفوذ یک قطره آب - WDPT1 - به عنوان یک روش موثر و قابل اطمینان به منظور تعیین آبگریز بودن خاک مورد استفاده قرار گرفته است.
این روش در مقایسه با روشهای دیگر دارای سهولت و دقت بیشتری بوده و فاقد محدودیتهایی نظیر هزینههای اجرایی و محدودیت زمانی میباشد - کینگ، . - 1981 آزمون فوق مدت زمان نفوذ قطرات آب را به خاک اندازه گیری میکند و نشان میدهد که مقاومت خاک در برابر مرطوب شدن چقدر میتواند طولانی باشد. جهت انجام این آزمون با استفاده از قطره چکان مقدار سه قطره آب دی یونیزه از ارتفاع تقریبا 1 سانتیمتری به سطح خاک اضافه شد و سپس مدت زمان مورد نیاز برای نفوذ کامل قطرات آب به درون خاک با استفاده از کرونومتر برای هر تیمار آزمایشی ثبت گردید. با استفاده از روش WDPT تعیین گردید. محاسبات و رسم منحنیها با استفاده از نرم افزار Excel و بررسیهای آماری شامل مقایسات میانگین با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه شماره 16 انجام شد.
-3نتایج و بحث
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاکمورد استفاده در این مطالعه در جدول 1 گزارش شده است. منحنی های رشد باکتریهای باسیلوس پومیلوس و سودوموناس پوتیدا در شکل 2 نشانداده شده است. با توجه به شکل 2، روند رشد هر دو باکتری یکسان بوده و طی مدت زمان 6 ساعت رشد لگاریتمی داشته لیکن باکتری سودوموناس پوتیدا در مقایسه با باکتری باسیلوس رشد بیشتری را از خود نشان داده است.
باکتری های مورد استفاده در این پژوهش باسیلوس پومیلوس - گرم مثبت و هوازی - و سودوموناس پوتیدا - گرم منفی و بی هوازی - از سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران تهیه و در آگار مغذی 20 - گرم در لیتر - کشت مجدد شدند. کشت شبانهای از باکتریها در محیط کشت مایع مغذی تهیه شد. 10 درصد از کشت شبانه به ارلن حاوی مایع مغذی اضافه شد و روی شیکر با شدت 200 دور در دقیقه قرار داده شد و OD - دانسیته نوری - باکتری در زمانهای مختلف به وسیلهی دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 600 نانومتر اندازهگیری شد و سپس منحنی رشد - برای تعیین میزان رشد باکتری با گذشت زمان - رسم شد. سپس باکتریها تکثیر داده شد و با غلظت 1 گرم توده زنده باکتری بر لیتر به خاک آلوده به نفت که استریل شده تا تمام میکرو ارگانیسمهای آن از بین برود، اضافه شد. خاکها به مدتهای 1 هفته، 2 هفته و 4 هفته در انکوباتور با دمای 28درجه سانتیگراد نگهداری و خاصیت آبگریزی در آنها شکل :2 منحنی رشد باکتریهای باسیلوس پومیلوس و سودوموناس پوتیدا در زمانهای مختلف ابراهیم - 2003 - طی پژوهشی مشابه با توجه به نتایج حاصل از آزمایش جذب نوری، گونه سودوموناس را به عنوان توانمندترین گونه در مجاورت منبع کربنی فنانترون گزارش کرد.
شکل3 نتایج حاصل از آبگریزی نمونههای خاک آلوده به نفت زمان های تماس مختلف در حضور باکتری سودموناس پوتیدا و باسیلوس پومیلوس را نشان می دهد. که در باتوجه به اینکه مدت زمان نفوذ قطره آب به خاک بیش از 3600 ثانیه میباشد این خاک طبق تقسیم بندی دکر و ریتسما در محدوده بسیار آبگریز تعریف میشود. همانگونه که در شکل نشان داده شده، با افزایش زمان تلقیح باکتری مدت زمان لازم برای نفوذ قطرات آب پومیلوس در حذف ترکیبات نفتی در حضور نفتالین و آلودگی نفتی گزارش در خاک کاهش یافته که حاکی از کاهش خاصیت آبگریزی میباشد. بر دادند.
این اساس مدت زمان نفوذ آب در نمونه خاک آلوده به نفت تیمار شده با شکل - 4 - تاثیر نوع باکتری بر آبگریزی خاک آلوده به نفت را نشان میدهد. باکتری باسیلوس و سودوموناس به مدت 4 هفته، بهترین نتیجه را در همانگونه که مشاهده میشود باسیلوس پومیلوس توانایی بیشتری درکاهش خاصیت آبگریزی داشته است. کاهش آبگریزی خاک داردکه احتمالا این امر به دلیل قابلیت سازگاری
بیشتر این باکتری نسبت به سودوموناس است که با نتایج کفیلزاده و همکاران - 1391 - مطابقت دارد.
همانگونه که در شکل نشان داده شده، با افزایش زمان تلقیح باکتری مدت زمان لازم برای نفوذ قطرات آب در خاک کاهش یافته که حاکی از کاهش خاصیت آبگریزی میباشد. بر این اساس مدت زمان نفوذ آب در نمونه خاک آلوده به نفت تیمار شده با باکتری باسیلوس و سودوموناس به مدت 4 هفته، بهترین نتیجه را در کاهش خاصیت آبگریزی داشته است. مطالعات رحمان و همکاران - 2003 - درخاکهای آلوده نشان دادکه باکتریهای تجزیهگرعمدتامتعلق به جنسهای باسیلوس، میکروکوکوس، مورکسلا، اسینتوباکتر و سودوموناس میباشند. نتایج این مطالعه با نتایج فالکو و همکاران - 2006 - در تاثیر سودوموناس در حذف آلودگی نفتی مطابقت دارد. همچنین کالوو و همکاران - 2004 - قابلیت بالای باکتری باسیلوس
-4نتیجه گیری
کاربرد باکتریهای سودوموناس پوتیدا و باسیلوس پومیلوس منجر به کاهش معنیداری در میزان آبگریزی خاکهای آلوده به ترکیبات نفتی گردید. باکتری باسیلوس در مقایسه با سودوموناس پوتیدا با کاهش زمان نفوذ آب به خاک کارایی بیشتری در کاهش میزان آبگریزی داشت که احتمالا به دلیل رشد بیشتر این باکتری در مدت زمان مشابه نسبت به دیگر باکتری میباشد. نتایج نشان داد که میزان حذف ترکیبات نفتی به شدت به زمان تماس باکتری با خاک وابسته است، به طوریکه هر چه زمان تلقیح باکتری بیشتر باشد آبگریزی خاک کاهش مییابد. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از باکتری های تجزیهکننده ترکیبات نفتی، میتواند به عنوان رویکردی مناسب درکاهش آبگریزی خاکهای آلوده به نفت مورد استفاده قرار گیرد.
-5تشکر و قدردانی
نویسندگان این مقاله، از دانشگاه شهید چمران اهواز و دانشکده کشاورزی و به خصوص مدیر محترم گروه علوم خاک جناب آقای دکتر احمد لندی به واسطه فراهم آوردن امکانات پژوهشی مراتب تشکر و قدردانی خود را اعلام میدارند.
