بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین مسائل دنیای امروز، آلودگی محیط زیست به فلزات سنیگین است. انتشار این فلزات سمی در محیط زیست، دارای اثرات و پیامدهای منفی زیادی بر سلامت انسان و دیگر موجودات زنده بوده و بنابراین، حذف فلزات سنگین از محیط های زیست طبیعی، امری ضروری است. در این مقاله سعی شده که ضمن شرح مختصر انواع روش های حذف فلزات سنگین از محیط، مزایا و معایب هر روش به تفکیک گفته شود. به طور کلی، روش های حذف فلزات سنگین شامل روش های بیولوژیک و روش های شیمیایی بوده، که در این بین، روش های بیولوژیک آسان تر، مقرون به صرفه تر و از جنبه زیست محیطی بهتر می باشند. اما اشکال کار این است که اگر غلظت آلاینده - فلز سنیگین - از یک حد مشخص - بستگی به نوع فلز - بیشتر شود، این روشها کارایی زیادی ندارد. در بین روش های شیمیایی نیز، روش نوین کاربرد نانوفیلتراسیون در تصفیه آبهای سطحی آلوده و فاضلابها دارای کارایی بالاتری بوده، اما اشکال اصلی مربوط به هزینه های اولیه ساخت تجهیزات می باشد. روشهای شیمیایی دیگر، مانند ترسیب، که از قدیمی ترین و ساده ترین روش ها می باشد، دارای عیب تولید لجن با حجم زیاد است. همچنین، اگرچه روش جذب سطحی، روش مهم و دارای مزایایی فراوان و از جمله سادگی کار و تولید لجن با حجم کم است، اما یکی از اشکالات اساسی آن، مشکل کثیف شدن جاذب ها می باشد. بطورکلی، کاربرد هر روش حذف فلزات سنگین از یک محیط طبیعی، بستگی به شرایط محیطی، نوع آلودگی، غلظت آلودگی و تامین هزینه اولیه مورد نیاز دارد.
واژه های کلیدی: فلزات سنگین، حذف، اسمز معکوس، ترسیب،گیاه پالایی،
مقدمه:
رشد جمعیت در سالهای اخیر سبب شده که بشر برای تامین خوراک خود علاوه بر افزودن سطح زمینهای زیر کشت، با استفاده از فنون جدید و مصرف زیاد کودهای شیمیایی و سموم مختلف، میزان محصول در واحد سطح را افزایش دهد. از طرفی افزایش روز افزون کارخانجات و مراکز صنعتی در زمینه صنعت و تکنولوژی نیز غالبا با استفاده بیش از حد از محیط زیست و آلودگی آن همراه میباشد. پساب های صنعتی و کشاورزی، حاوی آلاینده های مختلف است و یکی از آلاینده های مهم فلزات سنگین است. بنابراین، آلودگی محیط زیست، به علت کاربرد کودها و سموم شیمیایی، یا توسعه صنایع آلیاژی، آبکاری فلزات، چرم سازی و... باعث شده که غلظت یو نهای محلول فلزات سنگین، در این پسا بها به نحو چشمگیری افزایش یابد. این در حالی است که بسیاری از این فلزات، حتی در غلظت های کم نیز از ترکیبات سمی به شمار می آیند.
به طورکلی، واژه فلزات سنگین به فلزاتی اشاره دارد که وزن مخصوص آنها بیش از 5 گرم بر سانی متر مکعب باشد. تجمع این فلزات در بدن انسان، ممکن است باعث بروز اختلالات شدید در دستگا ه های کلیوی، کبدی، تناسلی، مغز و اعصاب شود. همچنین، اگر فلزات سنگین مستقیما به سیستم جمع آوری پساب شهری تخلیه شوند، ضمن ایجاد خسارت به واحدهای تصفیه بیولوژیکی، لجن فعال مناسبی برای مصارف کشاورزی به وجود نمی آورند. از آنجا که فلزات سنگین از طریق بیولوژیکی قابل تجزیه نیستند، در بافت های موجودات زنده تجمع یافته و وارد زنجیره غذایی می شوند، بنابراین با توجه به مضرات بسیار این فلزات، حذف آنها از پساب های صنعتی و کشاورزی یک موضوع زیست محیطی بسیار مهم و درخور توجه است.
شرح کار:
این مقاله بر اساس مطالعات میدانی و کتابخانه ای، و تجربیات نویسندگان مقاله تهیه و تنظیم شده است. با توجه به نقطه نظرات نویسندگان مقالات مختلف و تجزیه و تحلیل آنها، روش های مختلف حذف فلزات سنگین از محیط های زیست طبیعی به طور مختصر تعریف و شرح داده شده، تا ضمن بیان مزایا و معایب هر روش، مجریان بتوانند با توجه به شرایط محیطی، نوع آلودگی، غلظت آلودگی و تامین هزینه اولیه مورد نیاز بهترین روش را جهت حذف فلزات سنگین از محیط آبی طبیعی انتخاب کنند.
نتایج:
به طور کلی روش های حذف فلزات سنگین به دو دسته زیستی - بیولوژیکی - و شیمیایی تقسیم بندی می شوند. روش های زیستی از طریق کاربرد میکروب ها و گیاهان صورت می گیرد. روش های شیمیایی نیز خیلی گسترده بوده و در شرایط خاص بکار می روند.
-1 روش های بیولوژیک:
جذب فلزات سنگین توسط میکروارگانیسم ها - باکتری ، جلبک ، قارچ - و یا توسط گیاهان و اجرام آلی مانند سبوس برنج ، پوست میوه ، برگ درخت و ... را روش بیولوژیک می نامند. از جمله مزایای این روشها مقرون به صرفه بودن، خاصیت انتخابی، قابلیت احیای بیوجاذب، امکان بازیافت فلزات، بالا بودن سرعت فرآیند و عدم تولید لجن را نام برد.
-1-1 گیاه پالایی - استفاده از گیاهان - : - Phytoremediation -
گیاه پالایی با استفاده از مهندسی گیاهان سبز، شامل گونه های علفی و چوبی، برای برداشت مواد آلاینده از آب و خاک، یا کاهش خطرات آلاینده های محیط زیست، نظیر فلزات سنگین ، عناصر کمیاب ، ترکیبات آلی و مواد رادیواکتیو به کار برده می شود. عکس العمل گیاهان رشد یافته در خاک های آلوده به سه حالت کلی تقسیم می شود که عبارتند از: گونه های اجتناب کننده - Excluder - ، گونه های شاخص یا متحمل - Indicator - و گونه های تجمع دهنده . - Accumulator - انتخاب گونه گیاهی مناسب در عملیات گیاه پالایی بستگی به نوع آلودگی، غلظت آلودگی، شرایط محل آلوده و عوامل محیطی دارد. در این بین، از جمله گیاهان مفید در گیاه پالایی می توان به آفتابگردان، خردل هندی، تنباکو، چاودار کوهی و ذرت اشاره کرد.
-2-1 استفاده از میکروب ها :
به طور کلی میکروب ها - به خصوص باکتری ها - از چهار طریق می توانند فلزات سنگین را از محیط حذف کنند:
الف - پیوند با سطح سلول: دراین روش که ساده ترین روش می باشد، باکتری های گرم مثبت دخالت دارند. این باکتری ها به دلیل داشتن کربوکسیلات در دیواره سلولی خود، به راحتی می توانند با فلز مورد نظر پیوند برقرار کرده و سبب کاهش آن در محیط های آبی شوند.
ب - ترسیب برون سلولی: این روش، شامل مکانیسم های مختلفی است که در این بین، مکانیسم ترسیب فلزات سنگین به صورت سولفیدهای فلزی نامحلول، در حذف فلزات سنگین مهم و دارای اهمیت است. در روش ترسیب فلزات سنگین - به صورت سولفیدهای فلزی نامحلول - باکتری های احیاکننده سولفات - تبدیل کننده سولفات به سولفید - ، با تولید سولفید هیدروژن و سپس تولید سولفید فلزی نامحلول، در کاهش فلزات ایفای نقش کنند.
ج - تجمع درون سلولی: در این روش، باکتری مورد نظر به راحتی فلز سنگین را به درون بدن خود انتقال داده و آن را از محیط حذف می نماید.
