مقاله زیست پالایی فلزات سنگین توسط باکتریها

بخشی از مقاله

چکیده:

جذب زيستي فلزات سنگين يكي از مؤثرترين فناوري ها در انتقال فلزات سنگين از مكان هاي آلوده بوده كه در دهه اخير استفاده شده است. جمعيت و فعاليت ميكربي در آبهاي آلوده با فلزات سنگين تغيير يافته و كاهش مي يابد .از طرف ديگر ميكروارگانيسم هاي مقاوم به اين آالينده ها، سازوكار هاي مقاومتي را ايجاد مي كنند كه منجر به ايجاد گونه هاي مقاوم با توانايي تحمل سمي بودن فلزي مي شوند. به منظور انجام موثر آلودگيزدايي توسط فنآوري زيست پااليي، مي بايست كارايي اين فرآيند با توجه به دامنه غلظت متفاوت يون هاي فلزي تعيين گردد .همچنين ميبايست در انتخاب ارگانيسمهايي كه در مطالعات، بهترين عملكرد را در زيست پااليي فلزات مختلف و تركيبات آن را داشته اند، صورت پذيرد.

از ميان روشهاي ميكروبي مختلف، جذب زيستي در مقايسه با فرآيند تجميع زيستي در كاربردهاي مقياس كامل، عملي تر مي باشد .زيرا در تجميع زيستي نيازمند افزودن نوترينتها جهت جذب فعال فلزات سنگين است. استفاده از فرآيندهاي زيست پااليي توسط باكتريها براي تصفيه فاضالبهاي حاوي فلزات سنگين، بسياري از محدوديتهاي بزرگ ساير روشهاي فيزيک وشيميايي را نداشته و از نظر اقتصادي نيز مطلوبتر است .با اين حال مطالعات بيشتري جهت برطرف نمودن محدوديتهاي كنوني اين فنآوري براي استفاده در مقياس عملي مورد نياز است.

مقدمه:

پيشرفت روزافزون صنايع در دهه اخير مهم ترين عامل آلودگي محيط زيست بوده و پساب هاي آلوده صنايع مختلف مانند چرم سازي، استخراج معادن و پتروشيمي باعث ورود مقدار زيادي فلزات سنگين مانند كروم، كادميوم، نيكل، كبالت، روي و سرب به محيط زيست مي گردد .حضور تراكم هاي سمي فلزات در محيط، اثرات زيانباري در سالمت انسان و حيوانات داشته و موجب بر هم خوردن تعادل و نظم اكوسيستم مي شود . ]1[ از اين رو مطالعه راه هاي حذف اين آالينده ها بسيار ضروري است.

بررسي ها نشان داده كه روش هاي شيميايي و فيزيكي مانند اكسيداسيون-احياء، رسوب دادن شيميايي، فيلتراسيون، تيمارالكتروشيميايي، تبخير، تبادل يوني و فرآيند اسمزمعكوس محدوديت هايي دارند و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيستنداوالً. اين روش ها براي پساب هاي حاوي مواد آلي پيچيده مناسب نيست وثانياً اين روش ها براي غلظت هاي باالي فلزات سنگين كاربرد دارند .همچنين بازيافت فلزات از آن ها نسبت به روش هاي ديگر دشوار است .به نظر مي رسد تصفيه زيستي، جانشين و يا دست كم مكمل مناسبي براي ديگر روش ها باشد و در همين رابطه بسياري از ميكروارگانيسم ها مي توانند براي حذف فلزات سنگين از سيستم هاي پساب مفيد باشند.

در فرآيند جذب زيستي توسط ميكروارگانيسم ها، بهره مندي از ميكروارگانيسم هاي مقاوم به فلزات سنگين بهتراست .پژوهش هاي اخير نشان داده كه سويه هاي باكتريايي، مخمري و قارچي جدا شده از مكان هاي آلوده، توانايي بااليي براي فلزپااليي دارند . بعضي از سويه هاي باكتريايي تحمل باال براي فلزات گوناگون داشته ومي توانند براي حذف هم زمان اين فلزات از پساب در نظر گرفته  شوند  .جذب  سرب  در  گونه  های  Pseudomonas  sp.،  Bacillus  subtilis  ،   Citrobacter  ، Saccharomyces cervisiae، Chryseomonas، Bacillus firmus ،luteola MGF-48 ، Anoxybacillus باکتری گرمادوست ،.Pseudomonas aeuroginosa sp  ، Bacillus pumilus ،  flavithermus ، Klebsiella pneumoniae، Sinorhizobium ،Bacillus megaterium مشاهده شده است.

با توجه به اين كه حدود 1% از ميكروارگانيسم هاي كره زمين شناخته شده است، امكان جداسازي و يافتن سويه هاي با توان باال از محيط وجود دارد . سطح جهاني آلودگي محيطي به فلزات در 150 سال گذشته بيش از 4000 برابر شده است ]2[ .هنگامي كه فلزات سنگين درحالت عنصر و يا مواد آلي فلزي در مي آيند، مي توانند تاثيرات قابل توجه اي بر سالمت جوامع بشري داشته باشند .تماس با فلزات سنگين مي تواند سبب اختالالت عصبي، پيري سلولي، نارسايي كبدي و كليوي و سرطانزايي شود.]3[بر اين اساس فلزات سنگين شامل كادميوم، مس، جيوه، سرب، نيكل و روي در ليست اولويت دار آالينده هاي خطرناک مي باشند.]3[

عالوه بر اين فلزات سنگين مي توانند با گرو ههايسولفوهيدريلِ پروتئينها تركيب شوند و باعث كاهش فعاليت آنزيمي نيز گردند . حضور دائمي فلزات سنگين در اكوسيستم هاي آبي، تهديدي هميشگي براي سالمت جوامع بشري مي شوند.]1[ فلزات سنگين - - Heavy metals اصوالً به دسته يا گروهي از عناصر اطالق مي شود كه داراي جرم حجمي بزرگتر از gr/cm3 6 و يا جرم اتمي بيشتر از 50 باشند . اين مواد به دو دسته ضروري و غير ضروري تقسيم بندي مي شوند ضروري ها مقادير جزئي از آن ها در جيره غذايي انسان و ساير موجودات الزم است .

حضور اين عناصر در غلظت هاي بيش از حد مجاز عوارض سوء متعددي هم براي انسان و هم براي ساير موجودات ايجاد مي نمايد فلزات غير ضروري فلزاتي هستند كه در غلظت هاي پايين مضر و خطرناک هستند . فلزات سنگين ضروري مثل : كبالت، مس، آهن، سلنيوم و روي و غير ضروري مثل جيوه، كادميوم، سرب و ... برخي از فلزات سنگين براي رشد ميكروارگانيسم ها در مقادير كم ضروري هستند كه اگر غلظت اين گونه فلزات از حد مجاز بيشتر شود منجر به آلودگي و مسموميت مي شود و از طرفي اگر در محيط حضور نداشته باشند باعث بيماري موجودات زنده مي شوند.

پس مي بايستي حد متعادل فلزات ضروري را در نظر گرفت و تعادلي برقرار كرد1[و2و.]9 صنايع متعددي وجود دارند كه حجم زيادي آب را در فرآيندهاي فيزيكو شيميايي خود مصرف كرده و در كنار آن حجم عظيمي از پساب هايي كه حاوي مقادير قابل توجهي از آالينده هاي زيستي هستند را توليد مي كنند كه گروهي از آن ها فلزات سنگين هستند . اختالالت و عوارض آن ها شامل سرطان زايي، اثر بر سيستم اعصاب مركزي و محيطي ، اثر بر روي پوست ، اثر بر سيستم قلبي و عروقي و كليه ها و تجمع در بافت ها مي باشد.]4[