بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از مواد شیمیایی در فرایندهای صنعتی، کشاورزی، آزمایش های هسته ای و زمینه های مختلف زندگی روزمره ما در انتشار مواد شیمیایی بالقوه سمی به محیط زیست یا با هدف و یا تصادفی منجر میشود. مواد شیمیایی که برای آلوده کردن محیط زیست شناخته شده اند شامل فلزات سنگین،داروها، هیدروکربن ها، حلال هالوژنه، عوامل مختل کننده و مواد شیمیایی کشاورزی میباشند. تجمع آلاینده های آلی - آفت کش ها، PCB ها، - ... DDT و فلزات سنگین - نقره، آرسنیک، طلا، کادمیوم، کبالت، کروم، مس، سرب - در سیستم های آبی می تواند مشکلات جدی بر محیط زیست و موجوداتی که تأثیر منفی بر پایداری بسیاری از اکوسیستم های آبی میگذارد و میتواند باعث مشکلاتی برای حیوانات و سلامت انسان شود. علاوه بر این استفاده از محصولات اصلاح شده ژنتیکی، بذر هیبرید، کودها و آفت کش ها در زمینه کشاورزی نگرانی عمده امروز است.
آفت کشها در حال حاضر یک ابزار ضروری برای افزایش محصول و از لحاظ اقتصادی محافظت محصولات مهم از آفات، حشرات، قارچ ها، نماتدها و علف های هرز میباشد. در سالهای گذشته، تعداد زیادی از ترکیبات بسیار سمی به محیط زیست به دلیل چندین فعالیت صنعتی و یا کشاورزی منتشر شده است. زمینهای آلوده به طور کلی در نتیجه فعالیتهای صنعتی گذشته هنگامی که آگاهی از تاثیرات زیست محیطی و بهداشتی در ارتباط با تولید، استفاده و دفع مواد خطرناک کمتر از امروز شناخته شده بوده است. آلودگی خاک، آب سطحی و زمینی بوسیله آلایندههای آلی یک مشکل بزرگ نگرانیهای زیست محیطی در کشورهای مختلف است. اصطلاح زیست پالایی برای توصیف روند استفاده از عوامل بیولوژیکی برای حذف آلودگیهای سمی محیط زیست معرفی شده است. زیست پالایی موثرترین ابزار مدیریت برای مدیریت محیط زیست آلوده و بهبود خاک آلوده شده است. از این رو، زیست پالایی یک تکنولوژی جدید که دارای پتانسیلی برای کاهش آلودگیهای سمی است.
واژگان کلیدی: زیست پالایی، آفت کش ها، جلبک ها، قارچ ها، آلاینده های خاک.
1 -مقدمه
استخراج منابع طبیعی و صنعتی در مقیاس بزرگ منجر به آلودگی محیط زیست و آلودگی شده است. آلودگی خاک، آبهای زیرزمینی، رسوبات، آبهای سطحی، و هوا با فلزات سنگین خطرناک و مواد شیمیایی سمی یکی از مشکلات عمده امروز است که جهان با آن مواجه شده است. نیاز به اصلاح این منابع طبیعی - آب، خاک و هوا - منجر به توسعه فن آوریهای جدید شده است که تأکید بر تخریب آلایندهها به جای روش مرسوم دفع دارد به دلیل تواناییهای بالقوه شان که به زنجیره غذایی وارد میشوند - Asha et . - al., 2013 نمونههایی از مواد شیمیایی آلی شامل آفت کشها، سوختها، حلالها، آلکانها، هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقه ای - PAHs - ، ترکیبات نیتروژن و فسفر، مواد منفجره، و رنگها هستند در حالی که آلودگیهای غیر آلی عمدتا توسط فلزات سنگین سمی نشان داده میشوند.
آلودگی خاک، آب سطحی و زمینی بوسیله آلایندههای آلی یک مشکل بزرگ از نگرانی های زیست محیطی در کشورهای مختلف است. در حال حاضر فلزات هنگامی که در بدن ما هستند قادر به ایجاد مشکلات جدی در سلامتی، با تداخل عملکرد طبیعی ما میشوند. برخی از این فلزات برای بدن در غلظت کم مانند آرسنیک، مس، آهن، نیکل، و غیره مفید هستند اما در غلظت بالا سمی میشوند . - Suranjana et al., 2009 - فعالیتهای انسانی مانند استخراج معادن فلزی و ذوب، کشاورزی، دفع زباله یا صنعت تخلیه انواع فلزات مانند نقره، آرسنیک، طلا، کادمیوم، کبالت، کروم، مس، جیوه، نیکل، سرب، پالادیوم، پلاتین، قلع، توریوم، اورنیوم و روی، که میتوانند تولید اثرات مضری بر سلامت انسان داشته باشند زمانی که آنها در مقادیری که نمیتوانند بوسیله ارگانیسمها پردازش شوند.
تجمع برخی از فلزات سمی در انسان مانند جیوه، نیکل، مس، کادمیوم، کروم و روی چندین عواقب بد مانند رشد و ناهنجاری های رشدی، سرطان زایی، نواقص کنترل عصبی عضلانی، عقب ماندگی ذهنی، اختلال در عملکرد کلیه و طیف گسترده ای از انواع دیگر بیماری دارد . - Thiele DJ et al., 1995 - مواد شیمیایی برای طیف گستردهای از حشره کشها، قارچ کشها و علف کشها ذکر شده اند. آلاینده های آلی و فلزات سنگین یک مشکل جدی زیست محیطی برای سلامت انسان در نظر گرفته شده اند. آلودگی خاک و سیستم های آبزی بوسیله فلزات سمی و آلاینده های آلی اخیرا به دلیل فعالیت مربوط به پیدایش و تکامل انسان افزایش یافته اند.
آفت کش ها یک گروه بزرگ و متنوع از مواد هستند که به طور خاص برای کشتن موجودات بیولوژیکی از جمله علف های هرز، حشرات و جوندگان طراحی شده اند. با این حال، استفاده گسترده از آفت کشها میتواند به تجمع آنها در محصولات کشاورزی منجر میشود. تجزیه پذیری زیستی پایین این مواد شیمیایی به عنوان مواد پایدار سمی طبقه بندی شده است. . - Tayade et al., 2013 - قارچ کش ها، علف کش ها، حشره کش ها، نماتدکش ها ، جونده کش ها، مواد ضد عفونی کننده، مواد نگهدارنده چوب، و antifoliants نمونه هایی از آفت کش ها میباشند . - Puget Sound Water Quality Authority - PSWQA - , 1991 -
آفت کش ها نیز در محیط های صنعتی، خانگی و دریایی استفاده میشوند. آفت کش ها در سطح جهان و بطورگسترده برای کنترل آفات استفاده میشوند. نظارت منظم و کنترل استفاده از آفت کش ها در کشاورزی به دلیل خطرات ناشی از آفت کشها بر روی سلامت انسان، حیوان، گیاه و بر روی محیط زیست بسیار مهم است. امروزه، بیوتکنولوژی به عنوان علم در حال ظهور برای حفاظت از محیط زیست در نظر گرفته شده است. این فن آوری شامل استفاده از میکروارگانیسمها برای تصفیه بیولوژیکی آلایندههای هوا، آب و خاک میباشند. آلودگی محیط زیست، مانند خاک آلوده یا سطح آب/ زمین را میتوان با زیست پالایی و/ یا گیاه پالایی با استفاده از موجودات زنده بیولوژیکی و گیاهان سبز حل کرد. زیست پالایی با استفاده از عوامل بیولوژیکی، عمدتا میکروارگانیسمها یعنی مخمر، قارچ یا باکتریها برای پاکسازی خاک آلوده و آب انجام میشود . - Strong and Burgess, 2008 -
زیست پالایی میتواند در محل آلودگی - in situ - یا حذف آلودگی از سایت اصلی - ex situ - استفاده شود. زیست پالاییIn situ شامل تیمار آلودگیهایی است که در آنها قرار گرفته اند. در این حالت میکروارگانیسمها در تماس مستقیم با آلایندهها حل و جذبشده و از آنها به عنوان سوبسترا استفاده میکنند. در مقایسه با روشهای دیگر، زیست پالایی یک روش امیدوارکننده تر و ارزان تر برای پاکسازی خاک آلوده و آب است. هدف زیست پالایی خاک " نه تنها به منظور افزایش تجزیه به موقع، تبدیل، بازسازی و یا سم زدایی آلایندهها از طریق بیولوژیکی است، بلکه برای حفاظت از کیفیت خاک" میباشد . - Adriano et al., 1999 - تجزیه بیولوژیکی آفت کش ها توسط باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها و دیگر موجودات دوستدار محیط زیست، کارآمد ترین و روش مقرون به صرفه برای سم زدایی است.
-2آفت کش ها:
آفت کشهای ارگانوفسفره - OP - یک حشره کش وسیع الطیف هستند که در طیف گسترده ای از محصولات از جمله سبزیجات، میوه ها، حبوبات و زینتی ها استفاده میشوند. آنها برای کشتن و یا دفع آفات طراحی شده اند، اما ممکن است برای موجودات دیگر، از جمله انسان مضر و کشنده باشند. آفت کش ها در مرگ و میر و سرطان نقش مهمی دارند. تمام آفت کشهای ارگانوفسفره با مهار آنزیم استیل کولین استراز - AChE - سیستم عصبی عمل میکنند و به عنوان مثال آنتی کولین استراز حشره کش ها نامیده میشوند. فسفوریلاسیون استراز و تجمع حاصل استیل کولین مسئول علائم مسمومیت حاد با ترکیبات ارگانوفسفره میباشند. علاوه بر اثرات بهداشتی حاد، قرار گرفتن در معرض ترکیب ارگانوفسفره میتواند در نتیجه مزمن، اثرات عصبی طولانی مدت بگذارد.
-1-2اثرات مضر آفت کش ها:
افزایش در استفاده از آفت کش ها میتواند در مشکلات مختلف بهداشت و محیط زیست مانند مسمومیت کشاورزان و کارگران مزرعه، قلبی ریوی ، اختلالات عصبی و پوست، ناهنجاری جنینی، سقط جنین، کاهش تعداد اسپرم و غیره کاربرد دارد. استفاده مداوم از سموم مصنوعی نیز به انقراض موجودات مفید موجود در خاک کمک میکند. علاوه بر آلوده کردن محیط زیست، از جمله خاک، باقیمانده آفت کش نیزموجودات مفید مانند کرم های زمین، زنبورها، عنکبوت ها، گیاهان را تحت تاثیر قرار میدهند و مانند پوسیدگی طبیعی، که در غیر این صورت میتوانست جهت جلوگیری از آفات مضر کمک کنند . - Singh et al., 2014 - این تاثیر منفی از آفت کش ها عمدتا به دلیل سمیت بالا، طبیعت پایدار، مواد تشکیل دهنده فعال کمتر محلول آفت کش است. در میان این آفت کش ها، ترکیبات کلر، آلدرین، هپتاکلر، اندوسولفان، DDT، از نگرانی عمیق هستند، به دلیل تمایل آنها به تجمع - Das et al., 2003 - در بافت های زنده باعث بیماری های جدی برای انسان میشوند. اینها اثر مضر بر فلور خاک و جانوران دارند.
-2-2اثرات زیست محیطی باقی مانده های قارچ کش ها
قارچ کش ها در کشاورزی، باغداری، جنگلداری و صنایع برای محافظت محصولات به کار میروند و از ویژگی قارچ انگلی هستند . - Larsson, 1990 - بیماری های منتقله از آب و مواد غذایی در گیاه تاثیر میگذارند، که منجر به پژمردگی و بازده پایین میشوند. باقی مانده های قارچ کش در محیط میتوانند آسیب برسانند به ارگانیسم های غیر هدف مانند قارچ های مفید به عنوان مثال قارچهای میکوریزی و میتوانند صدمه قابل توجهی را به جانداران خاک وارد نمایند . - Larsson, 1990 - یکی از اثرات جانبی شایع باقی مانده های قارچ کش در خاک است که بخش هایی از زیست توده قارچی را مختل میکند که ممکن است اکوسیستم و ترکیب گونه ها در خاک را تحت تاثیر قرار دهد. به عنوان مثال، هنگامی که نسبت قارچ کاهش می یابد، نسبت باکتری افزایش خواهد یافت و در نتیجه جای خالی از قارچها محروم میشود. برخی از قارچ کش ها در خاک متحرک هستند در حالی که دیگران تحرک محدود دارند. برخی ممکن است در خاک برای بیش از یک سال باقی بمانند در حالی که دیگران ممکن است در ماه کاهش یابند . - Larsson, 1990 -
