بخشی از مقاله
چکیده
عوامل مختلفی با پتانسیل آلودگی بالا در محیط وجود دارند که بر خاک، رسوبات، آب، هوا، ساختارهای میکروبی، گیاهان، حیوانات و انسان تاثیر می گذارند. بنابراین باید در پی یافتن راه حل های مناسب و کم هزینه و با قابلیت بالا برای حذف این الودگی ها بود. با توجه به توانایی بالقوه عوامل بیولوژیکی مانند آنزیم ها در تغییر و حذف آلودگی های محیطی، بکارگیری این عوامل می تواند بسیار مثمر ثمر باشد. این آلودگی ها شامل: ترکیبات فنلی، هیدرو کربنها، علف کشها، رنگها، مواد نیتریلدار، ترکیبات زنوبیوتیک، ترکیبات کلره و ضایعات لیگنوسلولزی و... می باشد. در این مقاله به چگونگی نقش آنزیم ها در حذف آلودگی های محیطی طی فرایند تجزیه زیستی پرداخته می شود.
.1 مقدمه
عناصر آلوده کننده محیط متفاوت هستند و ممکن است در میان یک یا همهی بخش های مختلف محیط توزیع شوند. سرچشمه و منبع این آلودگیها، فعالیتهای صنعتی مانند فرآیندهای معدنی و فلزی مجموعههای پتروشیمی، فاضلابهای صنعتی، فرآوردهی حاصل از سلاحهای شیمیایی، صنایع تولید کاغذ، صنایع رنگ، فعالیتهای بشر در تماس با طبیعت مانند داد و ستد، عملیات کشاورزی و غیره میباشد. این آلودگی ها به دلایل مختلفی بر سلامت بشر، حیوانات و محیط ها تاثیر می گذارند.
بنابراین باید در پی راه حل های برای حذف آلودگی های محیطی بود. یکی از راههای حذف آلودگی های زیست محیطی استفاده از فرایند تجزیه زیستی می باشد. تجزیه زیستی فرایندی است که طی آن میکروارگانیسم ها با تولید آنزیم های ویژه باعث تجزیه و یا حذف آلودگی های زیستی می شوند. استفاده از آنزیم های میکروبی امروزه توجهات زیادی را به سوی خود جلب کرده است.
آنزیمها - کاتالیزورهای بیولوژیک - در مصارف بیوتکنولوژیک متعدد مانند کشاورزی، صنایع غذایی، تصفیه پسابها و موارد دیگر کاربردهای گوناگونی دارند. در میان آنزیم ها انواع تثبیت شده دارای مزایایی فراوانی هستند. آنزیم ها ی تثبیت شده معمولا یک ثبات دراز مدت موثر دارند، که نسبت به عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی واسرشته ساز بسیار پایدار هستند. علاوه بر این، آنها ممکن است و در پایان فرایند بازیافت شده و مورد استفاده مجدد قرار گیرند
.2 پیشینه تحقیق
در سال Suzuki 1907 و همکارانش آنزیم فیتاز را کشف کردند و هشتاد و هفت سال بعد - سالهای - 1993-1994 در اروپا، تولید گردید. همچنین در دههء1930 میلادی برای اولین بار پروژهی بازیافت میکروبی نفت خام سنگین مطرح گردید و در پی آن در سال Moore 1960 و همکارانش، اولین تحقیقات در زمینه مقاومت باکتری ها به جیوه را انجام دادند. در دههء 1980 جهت پاکسازی مقادیر زیادی از نفت خام تخلیه شده در سواحل آلاسکا، از باکتری ها بهره برداری به عمل آمد و سودمندی کاربرد باکتری ها در پاکسازی و تجزیه ی نفت آلوده کننده ی آب دریا و سواحل کاملا به اثبات رسید و در سال 3891 برای اولین بار تجزیه رنگها توسط قارچهای پوسیدگی سفید گزارش شد
.3 آلودگی های محیطی
ترکیباتی که در محیط بعنوان سوبسترا های آلودگی شناخته می شوند بسیار متنوع می باشند. لیستی از این ترکیبات در جدول 1 وجود دارد.
جدول -1 لیستی از آلودگی های محیطی
.4 نقش آنزیم ها در حذف آلودگی های محیطی و حفاظت از محیط زیست
آنزیم های مختلفی در حذف آلودگی های محیطی و حفاظت از محیط زیست نقش دارند که هر یک از این آنزیم ها توسط یکسری ارگانیسم ها تولید می گردد. هر آنزیم دارای یک یا چندین کاربرد در محیط زیست می باشد. هیدرولازها ، د-هالوژنازها، ترانسفرازها و اکسیدوردکتازها بیشترین گروه های آنزیمی موثر در اصلاح محیط های آلوده را تشکیل می دهند
هیدرولازها شامل فسفوترانسفرازها، آمیدازها، پروتئازها، کربوهیدرازها - سلولاز، آمیلازها و کتینازها - ، فسفاتازها، لیپازها، د-پلیمراز ها و اکسیدوردکتازها شامل مونو یا دی اکسیدازها - -PVA اکسیداز - ، ردوکتازها - مانند مرکوریک ردوکتاز، آرسنات ردوکتاز، روبردوکسین ردوکتاز - ، د-هالوژنازها، سیتوکروم مونواکسیداز P 450 ، فنولواکسیدازها - لاکازها و تیروسیناز ها - ، و پراکسیداز ها - لیگنین و منگنز پراکسیدازها - می باشند. در جدول 2 مختصرا به آنزیم ها، منابع و کاربرد های آنها اشاره شده است.
جدول -2 آنزیم ها، منابع و کاربردهای آنها در حفاظت از محیط زیست
اکسیداسیون ترکیبات فنولی، تشخیص حساسیت زیستی فنول
تجزیه ترکیبات آروماتیک و مواد فنولی ، آلودگی زدایی و اصلاح از پساب کارخانه کاغذ سازی. تجزیه فنول ها، لیگنین، پنتا فنول ها و رنگ ها ، تجزیه کلروفنول و diuron حساسیت زیستی، تجزیه فنل ها و آمینها و حذف ترکیبات xenobiotic ، اکسیداسیون کاتکول رنگ زدایی رنگ ها ، تجزیه رنگ های آزو، حذف پساب نساجی، تجزیه کلروفنول و مشتقات اوره ، سم زدایی فنل، تجزیه 4،- 2 دی کلرو فنول ، تجزیه Benzopyrenes ، اتصال یافتن کلرو فنول ها و زنوبیوتیک به هوموس اکسیداسیون کلرو فنول، تجزیه diuron ،پلی کلرونه کردن بی فنیل ها آلودگی زدایی از پساب کارخانه کاغذ سازی، تجزیه ترکیبات کلره در پساب کاغذ
تجزیه مواد نیتریل دار
تجزیه کروم از محیط
در کشاورزی برای تجزیه ضایعات لیگنوسلولزی ، در صنایع غذایی برای کاهش سلولز مواد اولیه غذایی، در صنایع کاغذسازی برای نرم کردن، در پساب سلولزی صنایع کاغذ سازی کاهش %07 از COD پساب سلولزی کاهش آلودگی ناشی از فسفر مازاد در بخش دامپروری و در نتیجه تعدیل اثرات منفی مربوطه در حذف زیستی جیوه از پساب کارخانجات.
