بخشی از مقاله
چکیده
فنل یکی از هیدروکربنهای آروماتیک و حلال در آب است. این ماده در صنایع مختلف - از قبیل لاستیک سازی، فولاد سازی، صنعت چوب خودروسازی،پتروشیمی - ، کشاورزی - تهیه حشره کشها، قارچ کشها و علف کش ها - و صنایع آرایشی- بهداشتی و پزشکی کاربردهای فراوان دارد. این ماده از طریق دفع فاضلاب صنایع مذکور باعث آلودگی محیط زیست بخصوص منابع آب می شود. این ماده پس از جذب، اثرات سمیت زیادی از قبیل توانایی ایجاد سرطان را در بدن انسان را دارد. تاکنون روشهای پالایش مختلفی برای این ماده درنظر گرفته شده است که از بین آنها حذف زیستی بیشتر مورد توجه محقیقن بوده است. مطالعات انجام شده نشان داده است که از بین روشهای زیستی، حذف توسط آنزیمها به ویژه پراکسیدازها کارایی بالایی دارد. در این مطالعه، ضمن معرفی فنل و اثرات زیستمحیطی آن به روشهای حذف زیستی آن پرداخته شده است.
کلمات کلیدی: فنل، پالایش، حذف زیستی
مقدمه
فنل یا هیدروکسید بنزن یکی از هیدروکربن های آروماتیک و از مشتقات بنزن بوده وحلالیت بسیار بالایی در آب دارد و در طبیعیت بسیار سمی است. حلالیت فنل در آب 98-93 گرم در لیتر - بسته به درجه حرارت از 25- 20 درجه سانتی گراد - می باشد 5 - و . - 6 فنل و مشتقات آن علاوه بر اینکه به طرق مصنوعی - در اثر حرارت دادن سولفات بنزن سدیمی باسود آبدار در فشار بالا - در اثر کاربرد در صنایع متعددی از جمله در ساختلاستیک، صنایع فولاد سازی، آلومینیوم سازی، کاغذ سازی، صنعت چوب، صنایع تولید منسوجات مصنوعی،ساخت رزین، صنایع رنگ، خودروسازی، صنایع پتروشیمی، ساخت مواد منفجره، نگهدارند های مواد غذایی، سموم، حشره کشها، قارچ کشها، علف کش ها، سیگار، اگزوز وسایل نقلیه، تهیهمحصولات خانگی، محصولات آرایشی- بهداشتی، پزشکی و صنایع مختلف دیگر تولید می شود، از طریق طبیعی از قطران زغال سنگ و تقطیر بنزین نیز تولید شده و از طریق دفع فاضلاب صنایع مذکور باعث آلودگی محیط زیست بخصوص منابع آب می شود 1 - و7و 8 و . - 9
فنل به دلیل ویژگیهای خاص نظیر سمیت، خاصیت سرطانزایی، اثر بر طعم و بوی آب و اثر سوء بر سلامت انسان و موجودات زنده، براساس طبقه بندی آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا جزء آلاینده های دارای تقدم میباشد و توجه بسیاری از متخصصان محیط زیست را به خود جلب کرده است 1 - و 2 و . - 3 آلاینده های متقدم به آلاینده هایی گفته میشود که دارا و یا مشکوک به دارا بودن یکی از اثرات سرطانزایی، جهش زایی، آسیب رسانی به جنین یا سم زایی بسیار شدید باشد . - 4 - از آنجاییکه فنل یک ماده سمی است و حذف بیولوژیکی آن بسیار مشکل است، حدود سختگیرانه ایبرای تخلیه مواد فنل دار به محیط زیست در نظر گرفته شده است. رهنمودهای سازمان جهانی بهداشت11برای غلظت فنل در آب آشامیدنی کمتر از 0/1 میکروگرم در لیتر - ppb - می باشد که این رهنمود بر مبنای تولید بو و مزه ناشی ازترکیبات کلر و فنل است - - 10 وزارت حفاظت ازجنگلها و محیط زیست22 غلظت حداکثر 1 میلی گرم بر لیتر برایخروجی صنایع به آبهای سطحی را در نظر گرفته است - . - 11
همچنین سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا3 3مقدارفنل در آب آشامیدنی را برای بزرگسالان در طول حیات آنها در حدود 4 میلی گرم در لیتر و مقدار آن را در آب سطحی3/5 میلی گرم در لیتر پیشنهاد میکند - . - 12استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران برای تخلیه فنل به آبهای سطحی، مصارف کشاورزی و آبیاری مقدار1 میلی گرم بر لیتر می باشد - . - 11 موسسه استاندارد ایران نیز حد مجاز غلظت فنل در آب آشامیدنی را مقدار 0/5 میکروگرم در لیتر تعیین کرده است - . - 13اثرات بهداشتی ناشی از مواجه با فنل بستگی به میزان جذب و مدت زمان تماس با آن دارد و از تحریک مخاطی، سوزش و سوختگی های پوستی تا مسمومیت های سیستماتیک همراه با کاهش فشار خون، افزایش ضربان قلب و کما متغییر است . - 10 -
تحقیقات نشان داده است کهمصرف بین 8 تا 15 میلی گرم فنل می تواند چنان مسمومیتی در انسان ایجاد نماید که منجر به مرگ شود - . - 14 تماس بافنل به هر صورت که باشد - چه تماس پوستی و چه جذب مخاطی - به دلیل خاصیت نفوذ پذیری بالای فنل، این ماده بهسرعت وارد گردش خود می شود . - 15 - ورود فنل به آب آشامیدنی که با ترکیبات کلر گندزدایی شده است، سبب ایجادترکیبات کلر و فنل می شود که این مواد ایجاد طعم و بوی نامناسب در آب کرده و آب را برای مصرف نامناسب می سازد - . - 16فرآیندهای متداول حذف ترکیبات فنلی از محلول های آبی شامل استخراج، جذب سطحی با کربن فعال،تقطیر با بخار،روشهای الکتروشیمیایی،پرتودهی، اکسیداسیون پیشرفته،اکسیداسیون شیمیایی،جذب سطحی و تصفیه بیولوژیکی است. - 14 -
غالب این روشها دارای معایبی نظیر هزینه بالاتصفیه،نیاز به تصفیه اضافی،تولید فرآورده های جانبی خطرناک،راندمان پایین و قابلیت کاربرد برای غلظت های محدود از این آلاینده می باشد . - 8 - تا به امروز در فرآیند های جذب از موادمختلفی مانند کربن فعال،سیلیکا، آلومینای فعال و... به عنوان جاذب استفاده شده است ولی مشکلات مختلف از قبیل هزینهبالا و امکان فعالسازی و احیای جاذب که از نظر اقتصادی قابل توجه می باشند محققان را بر آن داشته تا به فکر یافتن جاذب های جدید باشند - 18و. - 9
مواد و روشها
در این مقاله مروری ضمن پرداختن به خطرات فنل برای انسان، روشهای حذف زیستی آن از محیط زیست موردبررسی قرار گرفته است.
نتایج
تجزیه زیستی - biodegradation - یکی دیگر از روشهای مورد استفاده در تجزیه فنل است که در این روش فنل توسط کشت های باکتری، قارچی یا جلبک تجزیه میشوند . - 1 - این روش بعلت استفاده از محیطهای کشت گران قیمت و وجود مهار گرهای موجود در پساب که ممکن است رشد باکتری، قارچ یا جلبک را مهار کننده و بعلت وابسته بودن تجزیه فنول به مرحله رشد موجود که معمولا زمان براست، کمتر استفاده می شود . - 17 - از دیگر روشهای زیستی حذف فنل، استفاده از آنزیمهای اکسید وردکتازمانندلاکاز، تیروزیناز و پراکسیدازهامیباشد. ازبین آنزیمهای، پراکسیدازها دامنه وسیعی از ترکیبات آلی و غیر آلی را در حضور پراکسید هیدروژن تجزیه می کنند. بهاین صورت که آنها را به رادیکالهای آزاد تبدیل می کنند که بطور خودبخودی بهم متصل می شوند و تولید الیگومر یاپلیمرهای غیر قابل حل شدن می کند که با فیلتر یا رسوب کردن قابل جدا شدن هستند . - 18 -
از بین پراکسیدازها، پراکسیدازهای قارچی کلاس شامل lignin perox-idase - LiP - و manganese peroxidase - MnP - , و پراکسیدازهای گیاهی کلاسsoybean peroxidase, horseradish peroxidase - III bitter gourd peroxidase - 1 - , turnip peroxidase - 18 توانایی بیشتری در زدودن ترکیبات فنولی نشان دادند - Hammer. - 4و همکارانش توانست200میلی گرم بر لیتر فنول را پس از240 دقیقه با نسبت % 84.3باروشاوزناسیون بزداید.Kurni و همکارانش در سال2012 گزارش دادند که با استفاده از 400 میلیگرم آنزیم پراکسیدازگرفته شده از خمیر سیب زمینی - - Potato pulp peroxidase به میزان %99 غلظت 1تا3 میلی مو لار فنول را در مدت زمان 2 تا 3 ساعت درحضور پراکسید هیدروژن در دمای آزمایشگاه حذف نمایند. در شرایط و زمان مشابه درتحقیق قبلGonzálezو همکارانش - - 2012میزان 80 تا%100 مقدار اولیه0/1 تا 2/65 میلی مو لار فنول را با استفاده ازآنزیم پراکسیداز گرفته شده ازBrassica napusزدود. Bevilaqua و همکارانش - 2002 - با استفاده از آنزیم تیروزینازموفق به زدودن فنول با غلظت 420 میلی گرم بر لیتر تا %75 در مدت 4ساعت با میزان 46U.mL-1آنزیم و mg. L-1
