بخشی از مقاله
مقدمه
هیدروکربنهای نفتی از عمدهترین آلایندههای اکوسیستمهای آبی و خاکی در سراسر دنیا محسوب میشود. هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقهای 1PAHs از دو یا چند حلقه بنزنی تشکیل شده است و جزء آلایندههای گسترده زیست محیطیاند که به دنبال فرآیند احتراق ناقص سوختهای فسیلی، دود سیگار، دود خروجی از اگزوز موتورهای دیزلی، آلودگیهای نفتی و فرآیندهای صنعتی به وجود میآیند. کاربرد روشهای معمول حرارتی، شیمیایی- فیزیکی و ... جهت پاکسازی این نوع آلایندهها صوصاًخ در خاک که یک محیط جامد معدنی متخلخل است، به دلایلی نظیر؛ پایین بودن حلالیت، غیر قطبی بودن و آبگریز بودن، همواره با مشکلاتی مواجه بوده است . - Yaghmaei, 2001 -
زیست پالایی آلایندههای آلی "کنترل،کاهش یا حذف آلودگی از محیط زیست با استفاده از فعالیتهای بیولوژیکی محیط"، یک روش مفید و مؤثر در جهت اصلاح خاکهای آلوده به مواد نفتی محسوب میشود . - Espinoza and Dendooven, 2004 - بنابراین استفاده از روشهای بیولوژیکی برای پاکسازی آلایندههای هیدروکربنی خاک به دلیل؛ سادگی اجرا، مقرون به صرفه بودن و حذف کامل آلودگی، بسیار مناسب میباشد. در این پژوهش باکتری نفت خوار سودوموناس پوتیدا انتخاب گردید و تأثیر آن در کاهش و حذف بیولوژیک آلاینده هیدروکربنی نفت گاز - گازوئیل - مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روشها
-1 آمادهسازی و اندازهگیری برخی پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در آزمایش؛ بدین منظور خاکی با بافت لومی شنی از اطراف منطقه اردبیل نمونهبرداری و در دمای آزمایشگاه، هواخشک، کوبیده و از الک 2 میلیلیتر عبور داده شد. سپس، یکسری آزمایشات و اندازهگیریها، جهت تعیین برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک انجام پذیرفت. این آزمایشها شامل؛ تعیین pH، EC، درصد کربن آلی خاک - روش والکی بلک - ، رطوبت ظرفیت زراعی، درصد نیتروژن کجلدال، درصد فسفر قابل جذب - روش اولسن - و میزان گچ خاک میباشد. تمامی این آزمایشات بر اساس روشهای استاندارد انجام پذیرفت . - Page et al, 1982 -
-2 آلودهسازی خاک و تلقیح سوسپانسیون باکتری نفت خوار به واحدهای آزمایشی: این تحقیق با دو سطح باکتریایی - واحدهای آزمایشی تلقیح شده با باکتری سودوموناس پوتیدا واحدهای آزمایشی بدون تلقیح باکتری سودوموناس پوتیدا یا همان شاهد - با سه تکرارمجموعاً - 6 واحد آزمایشی - درالبق طرح کاملاً تصادفی - CRD - اجرا شد. شش ظرف پلاستیکی در ابعاد یکسان انتخاب و سپس در هر ظرف،600 گرم خاک ریخته شد و سپس خاکها به وسیله نفت گاز %4 - وزنی - آلوده گردید. جرم حجمی نفت گاز، 0/89 گرم بر سانتیمتر مکعب است، لذا چهار درصد وزنی آلاینده نفت گاز برای 600 گرم بسترهای آزمایشی، معادل 26/9 گرم یا 27 میلیلیتر میباشد.
جهت تلقیح باکتری سودوموناس پوتیدا در تیمارهای تلقیح شده با باکتری، 10 میلیلیتر از باکتریهای خالص شده در فاز لگاریتمی2 که بر محیط کشت "نوترین براث"3 رشد کرده بودند با جمعیت Bacterial number/ 1/4×108 ml استفاده شد. نمونهها به مدت 40 روز در محدوده دمایی 27-29 درجه سانتیگراد نگهداری گردیدند و روزانه فاکتورهای محیطی دما و رطوبت نمونهها کنترل شد. در این مدت به منظور ایجاد شرایط محیطی مناسب برای فعالیت ریز جانداران تجزیه کننده نفت گاز، رطوبت نمونهها در حد ظرفیت مزرعه - %7-%8F.C - نگه داری شد و همچنین به منظور رفع کمبود اکسیژن و ایجاد شرایط هوازی، خاکها هر روز به صورت دستی به هم زده میشدند.
-3 اندازهگیری میزان مصرف نفت گاز توسط گونه باکتریایی سودوموناس پوتیدا: پس از طی مدت زمان 40 روز، 5 گرم از بسترهای واحدهای آزمایشی توزین و میزان نفت گازباقیمانده در واحدهای آزمایشی اندازهگیری گردید. در این تحقیق، از "هگزان نرمال" به عنوان حلال استخراج کننده هیدروکربن، استفاده گردید. به ازاء هر 5 گرم بستر، 25 میلی لیتر هگزان نرمال به آن اضافه و به مدت 2 ساعت با سرعت 200 دور در دقیقه شیک و سپس به لولههای سانتریفیوژ ریخته شدند. نمونهها درون دستگاه سانتریفیوژ، به مدت 15 دقیقه و با سرعت 3500 دور در دقیقه - rpm - ، قرار داده شد. پس از گذشت مدت زمان مذکور، میزان نفت گازباقیمانده در نمونهها، به روش"EPA 413.1" اندازهگیری گردید USEPA, 2001 - ؛ . - Eaton and Franson, 2005 دادههای حاصله توسط نرم افزار SPSS تجزیه و تحلیل آماری شدند و مقایسه میانگین تیمارها به روش آزمون دانکن در سطح احتمال 0/01 انجام پذیرفت.
نتایج و بحث
برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک نمونه برداری شده در جدول - 1 - ارائه شده است. پس از اندازهگیری میزان "نفت گاز" باقیمانده در واحدهای آزمایشی، میتوان "راندمان زیست پالایی سودوموناس پوتیدا" را در هر واحد آزمایشی به دست آورد. از آنجا که در این روش، 5 گرم از بستر واحدهای آزمایشی توزین شده و میزان نفت گاز باقیمانده در آن اندازه گیری میشود، لذا آلودگی اولیه %4 - وزنی - برای 5 گرم بستر، برابر با 0/2 گرم است. در تیمارهای بدون تلقیح با باکتری سودوموناس پوتیدا نیز بعد از گذشت مدت زمان 40 روز، مقداری از آلودگی نفت گاز اولیه کاهش یافتهاست، که احتمالاً به دلیل تجزیه خودبخودی نفت گاز طی این مدت است، که جهت برآورد میزان نهایی راندمان پالایش زیستی میبایستی این مقدار از سایر تیمارها کسر شود. نتایج مربوط به میزان نفت گاز باقیمانده در واحدهای آزمایشی در شکل - 1 - آورده شده است.
نتایج جدول تجزیه واریانس نفت گازباقیمانده بین تیمارهای تلقیح شده با گونه باکتریایی سودوموناس پوتیدا و تیمارهای بدون تلقیح با باکتری - شاهد - اختلاف معنی داری در سطح احتمال 0/01 مشاهده می شود. میانگین میزان نفت گاز باقیمانده بعد از گذشت 40 روز در تیمارهای حاوی گونه باکتری سودوموناس پوتیدا؛ 0/043گرم میباشد و در تیمارهای بدون تلقیح با باکتری - شاهد - 0/195 گرم می باشد. میانگین نفت گاز باقیمانده در تیمارهای مذکور در شکل - 2 - نشان داده شده است. در واقع تیمارهای حاوی باکتری سودوموناس پوتیدا % 77 درصد از آلودگی نفت گاز را پالایش داده اند. نتایج بدست آمده حاکی از توانایی باکتریهای گونه سودوموناس
