بخشی از مقاله
چکیده
هیدروکربنهای نفتی از ذخایر مهم انرزی در جهان میباشند اما به دلیل افزایش فعالیتهای صنعتی و عدم رعایت قوانین زیست محیطی ، منشا مهم آلودگی در محیطهای خشکی و دریایی محسوب میشوند. آلودگیهای زیست محیطی به دلیل حمل و نقل دریایی، نشت آلایندهها از مخازن زیر زمینی، حوادث نفتکشها، پالایش نفت و استخراج نفت صورت میگیرد و یک تهدید جدی برای سلامت اکوسیستم و انسان محسوب میشوند. روشهای پاکسازی این آلودگی ها شامل: روشهای فیزیکی، شیمایی و طبیعی میباشند. روشهای فیزیکی و شیمیایی به طور کامل آلایندهها را حذف نمیکند و در برخی مواقع برای اکوسیستم مضر میباشد.
تجزیهزیستی آلودگیهای نفتی در محیط به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه و موثر میباشند و آلودگی را به صورت ریشهای از بین میبرد. در این روش میکروارگانیسمها از ترکیبات هیدروکربن به عنوان منبع انرژی استفاده کرده و موجب تجزیه و حذف آنها از محیط میشوند. تصفیه زیستی به دو صورت تحریک میکروبی و افزایش میکروبی صورت میگیرد در روش اول با استفاده از ترکیبات مغذی رشد میکروارگانیسمهای بومی منطقه افزایش یافته و آلودگیها حذف میشود اما در روش دوم میکروارگانیسمهای موثر در منطقه وجود ندارد، بنابراین این میکروارگانیسمها به محیط اضافه میشوند.
کلمات کلیدی:آلودگیهای نفتی- تجزیهزیستی-تحریک میکروبی- افزایش میکروبی
-1 مقدمه
نفت خام قسمت اعظم نیاز انرژی دنیا و ماده خام اولیه در اکثر صنایع شیمیایی را فراهم میکند و مهمترین نقش را در توسعه اقتصاد مدرن دارد. هیدروکربنهای نفتی به طور عمده از هیدروژن و کربن ساخته شدهاند و به علت از دست دادن گروههای عملکردی و حلالیت کم در آب واکنشناپذیر بوده و به طور عمده در 4 گروه: ترکیبات سیر شده1 یا هیدروکربنهای آلیفاتیک2 ، ترکیبات آروماتیک، رزینها3و آسفالتن4 قرار میگیرند.[1] کشور ما ایران به عنوان یکی از تولیدکنندههای عمده نفت، همواره با مشکل آلودگیهای نفتی اکوسیستمهای آبی خود روبهرو بوده و در سالهای اخیر این آلودگیها افزایش نیز یافته است. خلیج فارس، خلیجی نیمهبسته است که در 30 سال اخیر 3 جنگ را تجربه کرده و بزرگترین آلودگی نفتی در طول تاریخ، ناشی از آتش گرفتن چاههای نفت کویت در سال 1991، در آن اتفاق افتاده است و تخمین زده میشود هر ساله بیش از 800 میلیون بشکه نفت خام به طور مستقیم به آن وارد میشود.[2]
همچنین با توجه به این که در حال حاضر حدود 60% از انتقال نفت در دنیا از طریق خلیجفارس انجام میشود، نشت نفت در آن همیشگی بوده و حذف آنها سالها طول خواهد کشید. بنابراین توجه به روشهای بیولوژیک تصفیهزیستی آلودگیهای نفتی، از اولویتهای دوستداران محیط زیست میباشد.[3] میکروارگانیسمهای تجزیهکننده هیدروکربنها همواره در محیطهای دریایی پس از ریزشهای نفتی توزیع شده و هر کدام میتوانند ترکیبات خاصی را تجزیه کرده و به طور طبیعی اقیانوسها را پاکسازی نمایند.[2]پژوهشهای فراوانی در رابطه با حذف آلودگیهای نفتی توسط میکروارگانیسمها صورت گرفته است که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
ماینتنیس5 و همکاران در سال 2006 تعداد 150 باکتری ترموفیل را از مناطق آتشفشانی جداسازی کردند که مزیت سویههای ترموفیل، رشد سریع آنها بوده و همچنین آنزیمهای جداشده از آنها بسیار پایدار است. در این مطالعه ژن alkj را در 10 سویه شناسایی و جداسازی کردند. این ژن کد کننده الکلدهیدروژناز6 است و برای رشد روی هیدروکربنهای نفتی ضروری میباشد. این سویهها همچنین توسط توالی 16 SrDNA و رشد در محیط مایع با نفت خام، به منظور بررسی میزان تجزیه نفت خام بررسی شدند و نتایج نشان داد که توانایی تجزیه 46-64 % از آلکانهای بلندزنجیره را دارا هستند. این سویهها متعلق به گونههای Bacillusp. وsp.Geobacillus بودند.[4]میتال7 و همکاران در سال 2009 باکتریهای تجزیهکننده را از خاکهای آلوده شده با نفت خام جدا کردند و نتایج نشان داد که پتانسیل تجزیه هیدروکربنها را به میزان مناسبی دارا بوده و سویه PS-I میتوانست آلکانها و ترکیبات آروماتیک را تا 70/69% و 45/37% تجزیه نماید.
این سویه همچنین قابل مقایسه با سویه استاندارد Acinetobacter calcoacticus بود.[5]حیدری و همکاران در سال 1392 باکتریهای تجزیهکننده نفت را از خاک و آب آلوده در اطراف مشهد جداسازی کردند و پس از جداسازی، توانایی آنها برای تجزیه مازوت را بررسی کردند که بهترین سویه شناسایی شده Enterobacter cloacae BBRC10061 نام داشت و در شرایط هوازی و در مدت 10 روز، 13% درصد از مازوت را تجزیه میکرد و بررسی تثبیت و شناورسازی مازوت و به کارگیری مخلوط میکروبی نشان داد که شناورسازی مازوت و جلوگیری از چسبیدن آن به محیط باعث افزایش بازده فرایند میشود و مخلوط میکروبی نیز قادر به افزایش تجزیه مازوت به صورت محسوس نیست.[6]
عزیزی نیکو و همکاران در سال 1392 باکتریهای تجزیه کننده آلکانهای بلند زنجیره را از خاکهای آلوده به نفت جداسازی کردند. در این مطالعه نمونههای خاکهای آلوده به نفت از اطراف پالایشگاه نفت جمعآوری شد و 1 گرم از نمونههای خاک به 40 میلیلیتر محیط نمکی حداقل - MSM - 1که حاوی تتراکوزان به عنوان تنها منبع کربن و انرژی بود تلقیح شدند و پس از غنیسازی چند مرحلهای و تکنیکهای غربالگری، در نهایت یک باکتری به عنوان جدایه برتر انتخاب شد و بر اساس ویژگیهای مورفولوژیکی و تستهای بیوشیمیایی و روشهای فیلوژنتیکی به عنوان جنس مایکوباکتریوم شناسایی شد. این سویه قادر به استفاده از تتراکوزان به عنوان تنها منبع کربن بود و نتایج نشان داد که در pH محدوده 4-9 و دمای 35 سانتیگراد و غلظت 5% نمک، بهینه رشد را داشت و در مدت زمان 24 روز قادر به تجزیه 80% تتراکوزان بود.[7]
-2 تاثیر آلودگیهای نفتی بر سلامتی و اکوسیستم
نفت خام به دلیل ویژگیهای شیمیایی خاص خود، آسیبهای جدی به سلامت انسان و اکوسیستم وارد میکند. حضور طولانی مدت و غلظت باﻻی آن در محیط باعث بروز بیماریهای کلیه، کبد و انواع سرطانها میشود.[8] به طور کلی ترکیبات آروماتیک سمیتر از ترکیبات آلیفاتیک بوده و ترکیبات با وزن مولکولی پایین، سمیتر از ترکیبات با وزن مولکولی بالا میباشند. تابش نور خورشید در میزان سمیت نفت تاثیر گذارد بوده و سطح نفت که در معرض نور قرار دارد، نسبت به قسمتهای محلول در آب، دارای سمیت کمتر میباشد. [9]هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقهای 2 آﻻیندههای بسیار سمی هستند و میتوانند از طریق پوست، تنفس، بلع و زنجیره غذایی وارد بدن انسان شوند. تاثیرات اولیه آنها به صورت تنگی نفس، سرفه خشک، درد قفسه سینه و نامنظمی ضربان قلب میباشد. همچنین در محیطهای دریایی در سخت پوستان3 بیشترین سمیت را داشته و در بعضی گیاهان و حیوانات دریایی جذب شده و تجمع مییابد.[11 ,10]تاثیرات مختلف نفت در جانداران وابسته به میزان آلودگی بوده و ارزیابی دورهای و بررسی آلودگیها، برای مدیریت اکوسیستم آلوده، ضروری میباشد.[12]
تاثیر آلودگی نفتی در اکوسیتمهای آبی و موجودات آن، از سطح تولیدکنندههای اولیه تا ثانویه و سطوح بالاتر میباشد. هیدروکربنهای نفتی با جابهجایی ترکیبات لیپید، در نیمه تراوایی غشا تاثیر میگذارند و باعث مهار فتوسنتز و اختلال در رشد و تولید مثل فیتوپلانکتونها4 میشوند. این عمل در نتیجه حل شدن هیدروکربنهای نفتی در فاز لیپیدی کلروپلاست و تداخل در برهمکنش مولکولهای کلروفیل صورت میگیرد.اختلال مشابه دیگر در غشای میتوکندری اتفاق میافتد و باعث مهار چرخه تریکربوکسیلیکاسید5 و فسفریلاسیون اکسیداتیو6 میشود. کروزن7باعث انحراف لیپیدهای غشای سلولی و سپس نفوذ عوامل سمی در جلبک دریایی قرمز شده و نفتالین8 نیز باعث کاهش سطح پروتئین سلولی میشود. نفت همچنین باعث غیرفعال شدن مجرای تغذیهای در خارپوستان9، ایجاد تودههای سرطانی در دهان ماهیها و سوزش چشم و کوری در سیلهای10دریایی میشود.تاثیر نفت در پرندگان شامل نفوذ نفت به پرهای آنها، جایگزین شدن آب به جای هوا، از
