بخشی از مقاله
چکیده
یکی از بهترین روش هاي احیا خاکهاي آلوده استفاده از توانایی میکروارگانیسم ها در تجزیه ترکیبات سمی، طی فرآیند پاکسازي بیولوژیکی می باشد.لذا تحقیق حاضربا هدف جداسازي باکتري هاي تجزیه کننده ترکیبات آروماتیک چند حلقه اي از خاك هاي آلوده به مواد نفتی انجام گرفت.جهت نیل به این هدف ابتدا نمونه هایی از خاکهاي آلوده به مواد نفتی درمنطقه پالایشگاه تهران تهیه شده و با استفاده از روش غنی سازي، جداسازي میکروب هاي تجزیه این ترکیبات صورت گرفت. بکارگیري آزمون هاي مختلف بیوشیمیایی بیانگر آن بود که باکتري هاي جدا شده متعلق به گونه هايPseudomonas sp ، Micrococcus sp و Bacillus sphaericus می باشند.
در ادامه بهینه سازي شرایط فیزیکوشیمیایی موثر بر تجزیه بیولوژیکی ترکیبات آروماتیک چند حلقه اي در آزمایشگاه با بکارگیري غلظتهاي مختلف سوبستراي نفتی و تغییر پارامترهاي ؛ دما،pH و مواد غذایی ضمن اندازه گیري دانسیته نوري با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 540 نانومتر انجام شد. و نتایج بیانگر آن بود که : حداکثر رشد باکتریایی در نسبت 20 درصد آلاینده نفتی، 7.5 pH و دماي 30 درجه سانتیگراد مشاهده می گردد. همچنین با آزمایش بر روي منابع متعدد غذایی همچون اوره، نیترات آمونیوم و سولفات آمونیوم مشخص شد؛ سولفات آمونیوم با نسبت 100 :10 :1 C: N:P بیشترین تاثیر را در رشد باکتري هاي تجزیه کننده هیدروکربورهاي آروماتیک چند حلقه اي داشته است، بطوریکه با تلقیح میکروارگانیسم هاي جدا شده به خاك هاي آلوده و فراهم آوري شرایط فوف در مدت یک ماه روند کاهش هیدروکربورهاي آروماتیک چند حلقه اي در خاك به میزان %70.5 بهبود یافت.
واژه هاي کلیدي: آلودگی نفتی، خاك، هیدروکربورهاي آروماتیک چند حلقه اي، باکتري
.1 مقدمه
تردیدي نیست که هوا،آب و خاك از عوامل اساسی حیات در کره زمین محسوب می شوند روزگاري بود که انسان و سایر موجودات زنده از نعمت آب و هواي پاك برخوردار بودند. اما پدید آمدن انقلاب صنعتی در قرن نوزدهم و توسعه و تکامل آن در قرن بیستم موجب آلودگی تدریجی هوا، آب و خاك شد. از میان تمام آلوده کننده ها، نفت و هیدروکربورهاي نفتی از اهمیت بین المللی خاصی از نظر سیاسی، اقتصادي و علمی برخوردار است.[2] از بین هیدروکربورهاي مختلف نفتی از آنجایی که هیدروکربنهاي آروماتیک چند حلقه اي داراي خاصیت سرطانزایی و جهش زایی بوده و سلامت جامعه را تهدید می نمایند، حذف آنها از خاك امري ضروري است.
هیدروکربنهاي آروماتیک چند حلقه اي یا Polycyclic Aromatic Hydrocarbons که اختصاصاً PAHs نامیده می شوند، گروهی از ترکیبات آلی هستند که داراي 2 یا چند حلقه بنزن و در بعضی مواقع حلقه هاي آروماتیک می باشند. حلقه هاي مجاور توسط دو کربن مشترك با یکدیگر اتصال دارند. منشاء ترکیبات PAH در محیط زیست ناشی از عوامل طبیعی و انسانی است. سازمان بهداشت جهانی 6 ترکیب، فلورانتن، بنزو - - aپیرن، بنزو - - ghiپیرن، بنزو - b - فلورانتن، بنزو - k - فلورانتین و ایندو - 1،2، - cd-3پیرن را بعنوان شاخص آلودگی معرفی کرده و حد مجاز آنها را در مجموع، در آب آشامیدنی 200نانوگرم در لیتر پیشنهاد داده است [1] و .[13]
ترکیبات PAH به دلیل سمیت بالا براي اقدامات تدافعی به منظور مقابله با آلودگی نفتی اهمیت زیادي دارند. روش هاي متعددي جهت کاهش آثار زیست محیطی آلودگی نفتی توسعه یافته است، ولی مطالعه بر روي روش هاي ساده، سریع و ارزان قیمت در این زمینه ضروري می باشد. در تحقیق حاضر در راستاي بررسی فرآیند هاي موثر بر کاهش آلودگی نفتی درخاك و بهینه سازي این فرآیندها، مطالعه بر روي روش تجزیه بیولوژیکی صورت گرفته است. قدمت کاربرد روش هاي زیستی با استفاده از میکروارگانیسم ها به منظور پاکسازي آلاینده هادر محیط زیست، به 600 سال قبل از میلاد بر می گردد.
در آن هنگام رومی ها فاضلاب هاي شهري را به گودال ها یا مخازن بزرگی که در خارج شهر ساخته شده بود، هدایت می کردند و تصفیه فاضلاب ها توسط فعالیت هاي میکروبی انجام می گرفت. این عملیات بطور ناخواسته آغازي در بکارگیري روش هاي پاکسازي زیستی در زندگی بشر بود.[8 ] ما از آغاز انقلاب صنعتی آلودگی خاك و آب در محیط زیست انسان به شدت گسترش یافت. از این رو بتدریج قوانین زیست محیطی شکل گرفت و مقایسه عملکرد روش هاي متنوع پاکسازي محیط زیست، جستجو در یافتن روش هاي پایدار و ارزان منجر به توسعه فناوري پاکسازي زیستی شد مطالعات انجام شده در دهه 1940 نشان داد که اکوسیستم هاي آبی و خشکی داراي میکروارگانیسم هاي پیدایش یافته بطور طبیعی هستند که قادرند انواع متعددي از هیدروکربورهاي موجود در نفت خام را تجزیه کنند از آن زمان تاکنون نشان داده شده است .
که گونه هاي مختلفی از میکروارگانیسم ها - باکتري ها، قارچ ها و مخمرها - داراي قدرت تجزیه هیدروکربنها می باشند که از نظر توان بیوشیمیایی متنوع اند و در تعداد زیادي از محیط هاي آبی و خشکی شامل آبهاي شور دریا، رسوبات دریایی، آبهاي شیرین ورسوبات آن، سطوح رویی و زیرین خاك، آبهاي زیرزمینی و لجن هاي صنعتی و شهري یافت می شوند استفاده از روش بیولوژیکی جهت پاکسازي هیدروکربورهاي نفتی به دلیل سادگی اجرا، قابلیت کاربرد در بسیاري از مناطق، مقرون به صرفه بودن و حذف کامل آلودگی بسیار مناسب می باشد .[4]
لازم به ذکر است که میکروارگانیسم هایی که در محیط هاي آلوده به مواد نفتی به سر می برند قابلیت بیشتري در تجزیه هیدروکربن ها دارند.به این مسئله سازش می گویند و بنا بر این براي حذف آلودگی نفتی، انتخابمیکروارگانیسم ها از محیط هاي طبیعی قابلیت آنزیمی بیشتري از میکروارگانیسم هاي دیگر دارد و با توجه به هزینه هاي مربوط به آزمایشات ژنتیکی، بسیار مقرون به صرفه می باشد، که روي جداسازي و بهینه سازي شرایط کشت میکروارگانیسم هاي طبیعی کار شود. لذا تحقیق حاضر با هدف جداسازي میکروب هاي تجزیه ترکیبات PAH از خاك منطقه پالایشگاه تهران، انتخاب کنسرسیوم میکروبی مناسب و بهینه سازي شرایط تجزیه آلاینده هاي فوق در خاك صورت گرفت .
2.روش کار
2.1.نمونه برداري از خاك و بررسی خصوصیات فیزیکو شیمیایی خاك منطقه
عملیات نمونه برداري از خاك زمین پشت پمپ بنزین پالایشگاه تهران با استفاده از دستکش و قاشقک استریل از خاك سطحی در عمق 20 -0 سانتی متري به روش مرکب انجام گرفته و نمونه ها در فانل هاي استریل بر روي یخ در کمتر از 2 ساعت به آزمایشگاه منتقل گردید. لازم به ذکر است؛ از آنجایی که زمین مورد نظر داراي بافت هتروژنی می باشد، عملیات نمونه برداري در 4 جهت مختلف جغرافیایی و مرکز این زمین صورت گرفت ومشخصات ایستگاههاي نمونه برداري با استفاده از دستگاه GPS مشخص گردید.[3] سپس در آزمایشگاه نمونه ها را پس از خشک شدن، توسط الکی 2 میلی متري الک نموده و بر روي کلیه آنها با 3تکرار، آزمایشاتی جهت اندازه گیري مقادیر پارامترهاي pH، درصد رطوبت اشباع، CEC، موادآلی، بافت خاك، درصد تخلخل، نیتروژن کل و فسفر انجام گرفت.
.2.2 جداسازي و اندازه گیري ترکیبات PAHs در نمونه ها
براي اندازه گیري میزان ترکیبات PAH در نمونه ها، ابتدا این ترکیبات توسط عملیات استخراج توسط حلال دي کلرومتان و استفاده از دکانتوردر مورد نمونه ها پساب و دستگاه اولتراسونیک در مورد نمونه هاي خاك، جداشد. ترکیبات جداشده در مرحله قبل جهت جداسازي حلال و تغلیظ نمونه ها ،درون روتاري توسط خلاء خشک و تغلیظ گردیدند، سپس به روش کروماتوگرافی ستونی با استفاده از ستون سلیکاژل و آلومینا عملیات خالص سازي بر روي آنها انجام شد. در خاتمه میزان ترکیبات PAH در نمونه ها با دستگاه HPLC مدل510 Waters مجهز به دتکتور فلورسانس و ستون Waters PAH C18 S-5 ʽm packing materialsطبق استاندارد ISO اندازه گیري شد .[11]
.3.2 طرز تهیه آلاینده نفتی - سوبسترا -
آلاینده نفتی موردنظر با استفاده از vacuum bottom و نفت خام پالایشگاه تهران به نسبت 5درصد تهیه شده و جهت انجام آزمایشات میکروبیولوژیکی به مدت 5 دقیق در اتوکلاو استریل گردید.
.4.2 غنی سازي باکتري هاي تجزیه کننده ترکیبات آروماتیک چند حلقه اي در نمونه هاي خاك
