بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی زیست بومهاي دریایی که شامل خلیجها، خورها و دیگر نواحی ساحلی نیز میباشند، در اثر تماس نادرست بشر با طبیعت بوجود آمده و یک معضل زیست محیطی بزرگ جهانی میباشد که نیاز فوري به توجه دارد. جلبکهاي دریایی از طریق جذب و سم زدایی قادرند چندین نوع آلاینده را از محیطهاي آبی خارج کنند که شامل توانایی در خارج کردن مقادیر بالاي مواد غذایی مانند نیتراتها با فسفاتها، آلایندههاي آلی، فلزات سنگین و نوکلئوتیدهاي رادیواکیتو از طریق تصفیه زیستی میباشد. متاسفانه در ایران در مورد استفاده از جلبکها در حذف آلودگیها مطالعات بسیار کمی صورت گرفته است. پژوهش حاضر به بررسی برخی از مشخصات جلبکهاي دریایی مفید، کشت جلبکهاي دریایی و استفاده از آنها براي تصفیه زیستی در زیست بومهاي دریایی پرداخته است.
کلمات کلیدي: جلبک، زیست بوم هاي دریایی، تصفیه زیستی، آلودگیها، سم زدایی
.1 مقدمه
آلودگیهاي زیست بومهاي دریایی که شامل خلیجها، خورها و دیگر نواحی ساحلی نیز میباشند، در اثر تماس نادرست بشر با طبیعت بوجود آمده و یک معضل زیست محیطی بزرگ جهانی میباشد که نیاز فوري به توجه دارد. فناوري زیست محیطی راههاي روش شناختی - متدولوژیکی - زیادي را براي کشف و شناخت تنوع طبیعی میکروارگانیسمها و قابلیتهاي متابولیسمی عظیم آنها بکار میگیرد. تلاشهاي مداوم و پیشرفته در مؤسسات تحقیقاتی و دانشگاههاي سراسر دنیا بیانگر کاربرد جمعیت انبوه و وسیع جلبکی در فناوري نوین و با ارزشی در جهت متوقف کردن و یا عدم توسعه آلایندهها در آبها میباشد. این آلایندهها شامل فلزات سنگین، مواد غذایی - Nutrientes - با منشاء فاضلابی و پسابی با غلظت بالا، عوامل بیماریزاي باکتري و ویروسی و عناصر رادیواکتیو است.
یک مرکزبین المللی تحقیقاتی باید هماهنگ کننده اجراي پروژه هاي تحقیقاتی در محیطهاي واقعاً آلوده باشد تا عملی بودن این تصور و نظر را نشان دهد. در حال حاضر چنین مناطق بالقوه اي براي پروژه هاي تحقیقاتی زیست محیطی دریایی وجود دارند مانند نواحی ایالات متحده آمریکا، سواحل اقیانوس آرام دور از Tijuanan ,San Diego، خلیج Chesapeake، جزایر کوچک مرجانی فلوریدا و گوام، دریاهاي بالتیک و شمال، برخی نواحی در دریاي مدیترانه، شامل: سواحل مارسیل و مالتا. نتایج تحقیقات نشان میدهد که در هر موقعیت مکانی، نیازها و منابع فیزیکی وزیست محیطیمتفاوت است. این مراکز هرگز قبل از محاسبه احتمالات، اقدامی در زمینه بررسیهاي مقایسهاي - نسبی - و توسعه مطالعات تکنولوژي انجام نمیدهند.[2]
راهکارهاي زیادي بمنظور تصفیه زیستی دریاچهها و رودخانههاي آب شیرین، جریانهاي دریایی و آبهاي زیرزمینی وجود دارند، ولی براي زیست بومهاي دریایی راهکارهاي کمتري داراي قابلیتهاي اجرایی میباشند. برخی از قابلیتهایی که در زیست بومهاي آب شیرین استفاده میشوند، در زیست بومهاي دریایی مناسب نیستند. حجم زیاد آب در خلیجها، مصبها و دریاها یک مانع اقتصادي براي پمپاژ حجم آب به راکتورهاي زیستی واقع در خشکی بمنظور تصفیه زیستی میباشد. همچنین استفاده از نیزارهاي دریایی، محدود به حاشیه باریک نواحی ساحلی بوده و در سم زدایی در دریا کاربردي ندارد. بنابراین براي سیستمهاي دریایی، از راهکارهاي وسیعتر همچون مزارع جلبک دریایی که در پهنه دریا قرار میگیرند، استفاده می شود و لازمه این امر سازگاري و تابعیت سیستم هاي پرورش گیاهان دریایی با اهداف تصفیه زیستی است.[15] در این مقاله به برخی از مشخصات جلبکهاي دریایی مفید براي تصفیه زیستی پرداخته شده است. جلبکهاي دریایی از طریق جذب و سم زدایی قادرند چندین نوع آلاینده را از محیطهاي آبی خارج کنند که شامل توانایی در خارج کردن مقادیر بالاي مواد غذایی مانند نیتراتها با فسفاتها، آلایندههاي آلی، فلزات سنگین و نوکلئوتیدهاي رادیواکیتو از طریق تصفیه زیستی میباشد.
.2 روش تحقحیق
تحقیق حاضر از نوع کاربردي و به شیوه توصیفی– تحلیلی میباشد. روش جمع آوري اطلاعات و مباحث مطرح شده بصورت بصورت اسنادي - کتابخانهاي - انجام گرفته است.
.3 نتایج و بحث .1.3 انواع جلبکهاي دریایی
سه گروه از جلبکهاي ماکروسکوپی وجود دارند که در حذف آلودگیها از آنها استفاده میشود. تفاوتهاي بین این سه نوع بر اساس رنگدانههاي فتوسنتزي آنهاست که بدنبال آن، تفاوت در چرخه زندگی حاصل می شود. بطور کل تمامی جلبکهاي دریایی در دریاها با شوري پایین رشد کمی دارند و اغلب در مصبهاي با جریان آب شیرین وجود ندارند.[6] -1 جلبکهاي قهوهاي1 شامل بزرگترین جلبکها و بطور شاخص کلپها2 میباشند. کلپها یک گروه خاص از جلبکهاي قهوه-اي از راسته Laminariales هستند. این گروه خاص جلبکهاي دریایی همچنین بیشترین توده مس - بیوماس - سلولی از جلبک هاي دریایی کشت داده شده و برداشت شده را تشکیل می دهند که اصولاً براي تغذیه و کاربردهاي شیمیایی ترکیباتی مانند پلی ساکاریدها از آنها استفاده میشود. این جلبکها در آبهاي سرد دریایی و درجه حرارت ماکزیمم ْ24 c رشد میکنند. دیگر جلبکهاي قهوهاي مهم از دیدگاه پرورش دریاییو - احتمالاً تصفیه زیستی - شامل گونههایی از Cystoceira و Sargassum است. پراکنش این دو جنس جهانی است.
-2 جلبکهاي قرمز3 نسبت به دیگر گروههاي جلبکی گونههاي بیشتري از جلبکهاي ماکروسکوپی را شامل میشوند. جلبکهاي قرمز بیشترین حجم تولیدات جلبکها را دارند. جنسهایی مانند Porphyra - nori - بعنوان غذا پرورش وسیعی دارند. درحالیکه جنسهاي دیگري مانند Gracilaria، Eucheuma و Kappaphycus بخاطر پلی سکاریدهاي تجاري مفیدشان کشت داده میشوند. جلبکهاي قرمز در طیف وسیعی از شوري و حرارت قادر به رشد هستند و نیز گونههاي کمی در هايآب مطلقاً شیرین زندگی می کنند.
-3 جلبکهاي سبز1 شامل فقط تعداد کمی از جنسهاي با اهمیت تجاري هستند، مانند Caulerpa, Monostroma که هر دو داراي مصرف غذایی میباشند. همچنین جلبکهاي سبز داراي پلی ساکاریدهاي خوبی هستند، ولی هیچ کدام در مقیاس وسیع در صنعت استفاده نمی شوند. اما این گروه ممکن است داراي پتانسیل عجیبی در تصفیه زیستی باشند. جلبکهاي سبز مانند Ulva pp در طیف وسیعی از شوري و حرارت رشد میکنند. میزان رشد آنها سریع است و مقادیر زیادي مواد غذایی جذب می کنند. بعلاوه بنظر میرسد احتیاجات طبیعی آنها در حد بالایی نباشد و اغلب در آبهاي آلودهتر از جلبکهاي قهوهاي قرمز رشد میکنند.[6]
3.2. انواع آلاینده ها و نقش جلبکها در حذف آلودگیها
3.2.1. خارج کردن مواد غذایی از محیطهاي آبی
جلبکهاي دریایی مانند دیگر گیاهان براي رشد نیاز به ترکیبات معدنی دارند. رشد سریع برخی گونههاي جلبکهاي دریایی میتواند به علت خارج کردن سریع مواد غذایی از محیطهاي آبی باشد. در حقیقت امروزه از »علفهاي دریایی تمیز کننده« براي خارج کردن منابع نیتروژن غیر آلی از فاضلابهاي آبزي پروري استفاده می شود. یک خصوصیت مهم جلبکهاي دریایی داشتن ترکیبات زیاد نیتروژنی است. مواد غذایی اولیه که جلبکهاي دریایی قادر به مصرف کردن آنها میباشند نیتروژن در فرم آمونیاك یا نیترات است. جلبکهاي قرمز و سبز براي رشد نیاز به %2 نیتروژن دارند. از طرف دیگر، کلپهایی مانند Macrocystis Pyrifera در کل نیاز به نیتروژن کمتري دارند. بطور معمول چیزي معادل %1/5 وزن خشک نیاز نیتروژنی این جلبک است. جلبکهاي قرمز Gracilaria tikvahiae میتوانند %5 وزن خشک خود نیتروژن را جذب کنند. وقتی که ماده غذایی به شکل آمونیوم است، میزان خروج ماده غذایی نیتروژن دار از آب میتواند خیلی سریع انجام شود مخصوصاً زمانی که ساقه دچار کمبود نیتروژن باشدGlacilaria tikvahiae .[1]توانایی تقریباً خروج کامل سطوح میلی مولار نیترات آمونیوم در عرض 24 ساعت را از خود نشان میدهد. در شرایطی که فاکتور نور در نظر گرفته نمیشود معمولاً، نیتروژن جذب شده تبدیل به فرم آلی، مانند پروتئینهایی از جمله رنگدانههاي قرمز جلبکی میشود. همچنین برخی از کلپ هاي قطب شمال نیتروژن را در شکلهاي اولیه غیر آلی مانند نیترات در خود ذخیره میکنند.[3]
.2.2.3 جمع آوري زیستی فلزات سنگین از محیطهاي آبی
توانایی جذب مقادیر بالایی از فلزات سنگین در بیشتر گونههاي جلبکهاي دریایی نشان داده شده است. اغلب این جذب بصورت جذب زیستی میباشد. البته تفاوتهایی در این زمینه با توجه به رادیو اکتیو بودن این عناصر یا عدم رادیو اکتیو بودن آنها وجود دارد، در نتیجه جلبکهاي دریایی میتوانند بعنوان رسوب دهندههاي این آلایندهها عمل کنند.[2] جلبکهاي دریایی طیف وسیعی از فلزات سنگین مانند سرب، مس، نیکل، روي، کادمیوم، طلا، نقره، منگنز، قلع، کروم، آلومینیوم و کبالت را جذب میکنند. سرعت جذب زیستی فلزات سنگین براي هر عنصر، خاص همان عنصر بوده و طریقه خارج کردن فلزات سنگین در گونههاي مختلف متفاوت است. مقدار جذب زیستی متفاوت است اما جذب زیستی به میزان 1000 میلی گرم وزن خشک توده سلولی جلبک، نشانه آبهایی با آلودگی بالا است. طیف شاخص در آبهاي دریایی طبیعی بین 5 تا 100 میلی گرم بر گرم آلودگی است. این جذب زیستی باعث تجمع زیستی عمدهي فلزات سنگین در جلبکهاي دریایی میشود که در مقایسه با تجمع آنها در آب دریا، گاهی تا 1000 برابر است. بخشی از علت نرخ بالاي جذب زیستی، ترکیبات دیواره سلولی جلبکهاي دریایی است.[2]
