مقاله کاربرد جلبک ها در فرایند جذب زیستی آلاینده های آلی از محیط آبی

بخشی از مقاله

چکیده

آب مهم ترین عامل برای حیات روی زمین و یک منبع ضروری برای تمدن بشر می باشد. دستیابی قابل اطمینان به آب تمیز و قابل استفاده یکی از مهم ترین اهداف بشر می باشد و به عنوان یک رقابت جهانی برای قرن 21 به شمار می آید. ایران از لحاظ منابع آبی جزو کشورهای کم آب و خشک محسوب می شود. بنابر اظهار نظر کارشناسان طی چند سال آینده آب در مناطق خشک دنیا نظیر خاورمیانه از چارچوب یک مشکل محلی و یا حتی ملی خارج شده و ابعاد بین المللی به خود می گیرد و این ماده ی حیاتی را در ردیف محصولات استراتژیک قرار می دهد.

با توجه به محدود بودن منابع آب و گسترش روزافزون جمعیت و توسعه شهری، توسعه واحدهای صنعتی، گسترش فاضلاب های صنعتی و شهری، آلوده شدن منابع آب یکی از معضلات اجتماعی- اقتصادی روز به حساب می آید. در سالیان اخیر شاهد استفادهی روزافزون از پتانسیل مواد زیستی زنده یا غیرزنده به عنوان جاذب برای حذف و بازیابی مواد از محلول های آبی هستیم. جلبک ها شامل دسته ای وسیع از موجودات هستند که هزاران گونه از آنها با ویژگی های گوناگون در آب های شور و شیرین یافت می گردد.

در این مقاله به بررسی کاربرد جلبک ها در زمینهی جذب برخی آلاینده های آلی از جمله نیتروژن و فسفر، رنگ های نساجی، آلاینده های هیدروکربنی و ... از پساب های شهری و صنعتی می پردازیم و در انتها امکان سنجی استفاده از این جاذب های جلبکی ا ردر بُعد وسیع مورد ارزیابی قرار می دهیم.

-1 مقدمه

با توجه به محدود بودن منابع آب و گسترش روزافزون واحدهای صنعتی، گسترش فاضلاب های صنعتی و آلوده شدن منابع آب یکی از معضلات اجتماعی- اقتصادی روز به حساب می آید.

به وضوح مشاهده می شود که از نیمه دوم قرن بیستم به این سو، توجه جدی تر اندیشمندان جهان به چالش های مرتبط با آب و محیط زیست روزافزون شده و معضل حفاظت از منابع آب و محیط زیست دغدغه اصلی جوامع متمدن بشری گردیده است.

با این حال هم اکنون نیز شاهد کاهش منابع آب و افزایش آلاینده های آب هستیم. بدیهی است بسیاری از موارد آلودگی آب غیرقابل اجتناب و خارج از اراده ما هستند اما موارد بسیاری از آلودگی منابع آب و تخریب های تحمیل شده بر محیط زیست نیز قابل اجتناب بوده و می توان آن ها را کنترل کرد. توسعه صنعتی و اقتصادی اگرچه ظاهرا نشانه بهبود سطح زندگی انسان است، ره آورد دیگر آن آلودگی محیط زیست، تخریب مزارع و منابع آب و آلودگی هواست. اگر بر این وضعیت ادامه پیدا کند و بر میزان آلودگی ها کنترلی وجود نداشته باشد، انسان خود قربانی آن خواهد شد.

در طی سه دهه اخیر از توانایی بیومواد های زنده یا غیرزنده به عنوان جاذب برای حذف و بازیابی آلاینده ها از محلول های آبی استفاده شده است.

اصطلاح جذب زیستی1 برای توصیف هر سیستمی که یک جذب شونده اعم از اتم، مولکول، یون با یک جذب کننده بر هم کنشی انجام دهد و در نتیجه تجمعی در سطح مشترک جذب شونده-جذب کننده ایجاد شود به کار برده می شود.

بدیهی است که این فرایند نیز مانند سایر روش های تصفیه محدودیت هایی دارد ولی با این حال جذب زیستی بالخصوص توسط جلبک ها از مزایایی نیز برخوردار است، از جمله :

-    هزینه عملیاتی و اجرایی پایین

-    کارایی بالا

-    چند منظوره بودن برای دامنه وسیعی از کاربردها

-    موثر بودن در دامنه وسیعی از شرایط

-    انتخاب پذیری بالا

-    توانایی استفاده مجدد زیتوده در چرخه های جذب - واجذب

-    عدم تولید لجن شیمیایی سمی

فیتوپلانکتون ها و جلبک ها در محیط های آبی به عنوان اولین حلقه زنجیره غذایی و تولید کننده غذا از طریق فتوسنتز برای سایر موجودات محسوب می شوند به همین دلیل در سال های اخیر از این موجودات و ترکیبات در سیستم های تصفیه فاضلاب بهره گرفته می شود

با افزایش فتوسنتز توسط جلبک ها در محیط فاضلاب و ازدیاد اکسیژن، شرایط هوازی ایجاد می گردد و در نتیجه شرایط تجزیهی ترکیبات آلی تسهیل می گردد

در این مقاله بر آن هستیم تا مروری بر کاربردهای گونه های مختلف جلبکی اعم از جلبک های آب شور، شیرین، ماکروجلبک ها2 و میکروجلبک ها3 در حذف آلاینده های آلی4 از محیط های آبی داشته باشیم.

-2 آلاینده ها

-1-2 حذف فسفر و نیتروژن

میکروجلبک ها دارای پتانسیل بالایی برای تصفیه پساب هستند و تصفیه پساب توسط میکروجلبک ها به علت مزایایی چون زیست توده با ارزش، عدم ایجاد آلودگی ثانویه، بازچرخش مواد ارزشمند، فرایند ساده، راندمان بالا و هزینه های پایین در حذف نیتروژن و فسفر بسیار حائز اهمیت است

حیدری و همکاران - 1390 - با کشت و پرورش جلبک سبز سندسموس کوادریکوادا 5 و استفاده از آن جهت کاهش آمونیاک و نیتریت مشاهده کردند که این میکروجلبک به تا حد %90 موجب کاهش این دو آلاینده می شود. یافته ها حاکی از آن بود که جلبک سندسموس کوادریکوادا در پساب های غنی از نیتروزن بخوبی رشد کرده و از آنجایی که از میزان بقای بالا و رشد مناسبی برخوردار است میتواند به عنوان گونه ای مناسب برای تصفیه پساب های غنی از نیتروژن بکار رود.

لطفی کتولی و همکاران در بررسی حذف نیتروژن و فسفر توسط میکروجلبک کلرلا6 دریافتند که این میکروجلبک قادر است نیتروژن موجود در شیرابهی رقیق شده ی %1، % 5 و %10 را به ترتیب %90، %90 و حدود %80 کاهش دهد و فسفر کل را نیز با میانگین %65 در هر سه نمونه کاهش دهد.

-2-2 رنگ زدایی

سمیت زیاد، سرطان زایی و جهش زایی از جمله مشکلاتی است که مواد رنگزا برای پستان داران و موجودات آبزی ایجاد می کنند. تصفیه فاضلاب های رنگی با استفاده از روش های موثر یکی از چالش های پیش روی مهندسان محیط زیست است. از جمله روشهای متداول برای حذف مواد رنگزا می توان به روش های فیزیکی و شیمیایی نظیرجذب، انعقاد، ته نشینی و فیلتراسیون اشاره نمود. فرآیند جذب یکی از موثرترین روش های حذف آلاینده های آلی از فاضلاب هاست.

یکی از صنایع مهم مصرف کننده رنگ، صنعت نساجی است که فاضلابهای رنگی قوی با غلظت 10 تا mg/L 200 تولید می کند. پساب حاصل از صنایع چرم، چاپ، دباغی، رزین، پلاستیک، کاغذ، صنایع غذایی و آرایشی نیز از مهمترین منابع تولید فاضلاب های رنگی هستند. این فاضلاب ها حاوی انواع گوناگونی از رنگ های مصنوعی پایدار هستند که اغلب آنها سمی و حتی سرطانزا بوده و خطر جدی برای سلامت انسان ها و موجودات آبزی به شمار می آیند و در صورت تخلیه به محیط باعث ایجاد مشکلات بهداشتی، زیبایی شناسی و زیست محیطی فراوانی می شوند

شیرزاد سیبنی و همکاران - - 1391 در بررسی کارایی جلبک آزولا فیلیکولوئیدوس 7 جهت حذف رنگ های اسید رد 18 و رآکتیو بلک 5 به این نتیجه رسیدند که این جاذب در مدت زمان 120 دقیقه به ترتیب %90,56 و %98,78 عمل جذب انجام می دهد و به طور کلی نتایج نشان داد که می توان از جلبک آزولا فیلیکولوئیدس به عنوان یک روش سریع و موثر در حذف رنگها از محیط های آبی استفاده کرد. همچنین در شرایط ثابت کارایی حذف رنگ AcidRed18 %20 بیشتر از ReactiveBlack5 بود