بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه آلودگی ناشی از فلزات سنگین در پساب ها، چالش عظیمی را براي کنترل و تصفیه آنها طلبیده است. روش هاي بسیاري براي تصفیه وجود دارد ولی از میان همه آنها استفاده از میکروارگانیسم ها کم هزینه تر و پربازده تر می باشد.در این تحقیق جذب زیستی یون هاي Pb+2، Cd+2،Zn+2 و Hg+2 از محلول آبی به وسیله ي میکروجلبک نانوکلروپسیس - Nannochloropsis - مورد بررسی قرار گرفت. مهمترین عواملی که روي جذب زیستی فلزات تاثیر گذارند از جمله غلظت اولیه فلز و مقدار جاذب زیستی مورد مطالعه قرار گرفتند و شرایط مطلوب آن ها محاسبه شد. بر اساس نتایج، بهترین شرایط براي جذب زیستی فلزات Pb+2، Cd+2،Zn+2 و Hg+2 به وسیله میکروجلبک، در غلظت اولیه 2میلی گرم بر لیترازفلزات بدست آمدومیزان جذب فلزات با ازدیاد مقدار اولیه میکروجلبک، افزایش یافت.
کلمات کلیدي: نانوکلروپسیس، میکروجلبک، حذف فلزات سنگین، جاذب زیستی
مقدمه:
امروزه حذف و بازگرداندن فلزات سنگین از پساب ها جهت حفظ سلامت انسان و مسائل زیست محیطی، بسیار مورد توجه و اهمیت می باشد. پساب ها باید قبل از بازگشت به چرخه ي طبیعی، تصفیه شوند. با این همه متاسفانه در برخی کشورها به خصوص کشورهاي در حال توسعه به این مساله توجه نمی شود.[1]فناوري هایی چون ترسیب شیمیایی، فیلتراسیون، اکسایش و کاهش، تصفیه الکتروشیمیایی، تبخیر، تعویض یون، واجذبی و اسمز معکوس، روش هاي متداول براي حذف یون هاي فلزي از جریان هاي آبی هستند. با این وجود این فناوري ها علاوه بر پر هزینه بودن در مواردي که غلظت یون هاي فلزي در محلول پایین است و یا نیاز به محلولی با غلظت کم وجود دارد، چندان موثر نیستند. 1]و2و.[3جذب زیستی فناوري جدیدي است که در آن از مواد بیولوژیکی به منظور جمع آوري فلزات سنگین از محلول استفاده می شود. این روش ها امروزه به دلیل هزینه کم مواد اولیه،عملکرد بالا و در دسترس بودن آن ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.
گونه هاي خاصی از میکروجلبک ها می توانند فلزات سنگین ، ترکیبات آلی و مواد بیماري زا را از پساب ها حذف ومواد خام موثري را براي تولید مواد شیمیایی با ارزش مانند انواع متابولیت هاي جلبک - گلیسیرول و استاگزانتین - تولید کنند4]و5و.[6 میکروجلبک ها می تواند به وسیله جذب فیزیکی، تعویض یونی، جذب شیمیایی، پیوند کوالانسی، رسوب سطحی،واکنش کاهش و یا کریستالیزاسیون روي سطح سلول ، فلزات سنگین را جمع آوري کنند.[7]جذب فلزات توسط میکروجلبک ها به دلیل ساختار فیبرمانند سطح سلول، متخلخل بودن پلی ساکارید و نیز تشکیل کمپلکس بین یون فلز و مواد تشکیل دهنده دیواره سلول آنها، بالاست8]و.[9 در این تحقیق به بررسی توانایی میکروجلبک نانوکلروپسیس - - Nannochloropsis براي جذب یونهاي فلزي Pb+2، Cd+2،Zn+2 و Hg+2 در شرایط متفاوتی از غلظت اولیه فلزو میزان میکروجلبک به عنوان جاذب پرداخته شد.
مواد و روش ها میکروارگانیسم
میکروجلبک نانوکلروپسیس از جزیره قشم خلیج فارس تهیه گردید. میکروارگانیسم توسط سانتریفوژ کردن محلول جلبک در دور 6000rpm به مدت 15 دقیقه و سپس سه بار شستشو براي از بین بردن نمک موجود در سطح سلول، به دست آمد.
آماده سازي محیط کشت
از محیط کشت - F/2 - که شامل: 75 گرم NaNO3 ،5 گرم NaH2PO4.H2O ،30 گرم Na2SiO3.9H2O، 0/0001 سی سی - محلول فلزات و ویتامین بر اساس مقدار تعریف شده در محیط کشت - F/2 است استفاده شد.دماي آزمایش در 25 C و pH محیط توسط تزریق گاز دي اکسید کربن روي عدد 7 نگه داشته شد. نسبت شب/روز برابر با16:8، مقدار تابش که توسط لوکس متر اندازه گیري شد به طور متوسط - 530 - mole.photon.m-2.S-1 بود. مقدار اولیه فلز 5mg/ml در نظر گرفته شد.ظروف آزمایش ارلن مایر با حجم 2 لیتر بود که توسط هوادهی با کمک پمپ و اسپارجر هم زده می شد. آزمایشات دو نسخه اي بوده ونمونه گیري ها هر روزانجام می شد و زمان پایان آزمایش 5 روز پس از شروع آن بود.
سنجش میزان حذف آلاینده
نمونه ها در دماي 4 درجه سانتی گراد نگهداري شدند. غلظت یون ها توسط دستگاه اسپکتروفتومتر - - ICP جذب اتمی انجام شد. تعداد سلول ها به وسیله هموسیتومتر - Spectra AA-20 plusTvarianTaustralia - و میکروسکوپ نوري - Olympus,transmission,LM - اندازه گیري شد. بحث و نتایج اثر مقدار اولیه فلز بر جذب فلزدر این تحقیق تاثیر مقدار اولیه فلزات بر میزان جذب آنها مورد آزمایش قرار گرفت. طبق نمودار 1 با افزایش مقدار اولیه فلزات در ابتدا میزان جذب فلزات بیشتر شده است و پس از مدتی به مقدار بیشینه خود رسیده است و پس ازآن با افزایش مقدار اولیه فلزمیزان جذب کاهش یافته است. همچنین همانطور که مشاهده می شود یون سرب بیشترین جذب را دارد و پس از آن کادمیوم ، جیوه و روي قرار دارند که جذب آنها در شرایط مساوي به ترتیب بیان شده ، کاهش میابد.
وجود فلزات در ابتدا شانس بیشتري براي جانشینی فلزات در جایگاه هاي فعال میکروارگانیسم فراهم می کند و تعداد فلز بیشتري جذب خواهد شد. در واقع وجود فلزات در ابتداي رشد بار مثبت بیشتري در محلول به وجود می آورد واین موجب ایجاد جاذبه میان این بارهاي مثبت با سطح میکروارگانیسم که داراي بار منفی است شده و جذب فلزات بیشتر خواهد شد.از طرفی میکروارگانیسم به سایر یون هاي مثبت به عنوان ماده مغذي نیاز دارد و وجود این فلزات مانع از جذب آنها توسط میکروجلبک می شود.بنابر این رشد میکرو جلبک با افزایش فلزات سنگین کاهش میابد که با کاهش رشد میکروجلبک میزان فلز کمتري جذب خواهد شد.اثر مقدار جاذب بر جذب فلز تاثیر مقدار جاذب - میکروآلگ - بر میزان جذب فلزات مورد بررسی قرار گرفت. طبق نمودار 2 بدست آمده از آزمایشات، با افزایشمقدار جاذب، میزان جذب فلزات نیز افزایش یافت. در حقیقت با افزایش توده سلولی - میکروآلگ - ، تعداد سایتهاي فعال هم بیشتر می شود در نهایت میزان جذب فلز بیشتر می شود. بیشترین مقدار جذب مربوط به سرب و پس از آن کادمیوم، جیوه و روي بود.این تفاوت اندك می تواند به دلیل نیاز میکروارگانیسم به فلزات به عنوان ماده مغذي و یا جاذبه بالاتر فلز با میکروجلبکباشد.
