بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
HEAVY METALS
اسلاید 2 :
الودگی فلزات سنگین در خاک
فلز سنگین: اصطلاح فلز سنگین معمولا به گروهی از فلزات و شبه فلزات با جرم اتمی نسبتا بالا ( بیشتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب ) گفته می شود که می تواند موجب بروز مشکلات سمیت در موجودات زنده شود.
از نظر بعضی از متخصصین تعریف فوق فلزات سنگین را مناسب نمی دانند بنابراین تعریف دقیق فلزات سنگین مشکل است و با این حال از سوی دیگر بسیاری از متخصصین که با آلودگی خاک سر و کار دارند بر این باورند که اصطلاح فلز سنگین در رابطه با فلزات و شبه فلزات که موجب مشکلات سمی می شوند و کیفیت خاک را کاهش می دهند مورد استفاده قرار گیرد.
البته این نظر هم اشکالی که دارد این است که بعضی از فلزات سنگین برای حیوانات و گیاهان ضروری است.
اسلاید 3 :
فلزات سنگین
از نظر زمین شناسی فلزات سنگین عناصر کمیابی هستند که به صورت طبیعی در مقادیر کم (معمولا کمتر از 1000 میلی گرم در کیلو گرم) در سنگها و خاکها وجود دارد ( به استثناء غلظتهای طبیعی در کانیهای معدنی که تشکیل رسوبات معدنی می دهد)
با این حال تعریف بیولوژیکی از اصطلاح عناصر کمیاب برای عناصری که به طور طبیعی در غلظتهای نسبتا کم ( معمولا کمتر از 100 میلی گرم در کیلوگرم) در ماده خشک موجودات زنده به کار می رود.
اسلاید 5 :
منابع فلزات و شبه فلزات سنگین در خاکها
مقدار کل فلزات سنگین در یک خاک، مجموع عناصر حاصل از کانیهای موجود در مواد مادری که خاک از آن تشکیل شده (منبع سنگ زاد) و نیز عناصر ورودی احتمالی آلودگی انسانی است.
این آلودگی ها شامل ریزشهای اتمسفری ذرات ( قطر کمتر از 30 میکرون)، قطرات باران حاوی فلزات سنگین، اشکال گازی عناصر، کاربرد مستقیم کودهای کشاورزی، مواد شیمیایی کشاورزی و مواد آلی مختلف شامل لجن فاضلاب، کودهای حیوانی، ضایعات غذایی و کمپوستها است.
مواد صنعتی از قبیل خاکستر، ضایعات معادن و تخریب سنگهای ساختمانی خاکهای موجود را الوده کنند و یا مواد مادری خاکهای جدید دست ساز بشر را تشکیل دهند.
غلظت کل فلزات در یک خاک، مجموع ورودی ها منهای هدر رفت از طریق مصرف گیاهان برداشت شده یا چرا شده، فرسایش بادی یا آبی ذرات خاک، آبشویی پروفیل خاک و هدر روی به وسیله تبخیر اشکال گازی عناصر است.
Mtotal=(Mpm+Matm+Msed+Mf+Mac+Mtm+Mom+Mic)-(Mcr+Me+Ml+Mv)
که در این معادله pm مواد مادری، atm ریزشهای اتمسفری، sed رسوب، f کود، ac مواد شیمیایی کشاورزی، tm مواد صنعتی، om مواد آلی، ic سایر الوده کننده های غیر آلی، cr برداشت محصول، e فرسایش، l آبشویی و v تبخیر است.
اسلاید 6 :
روشهای زیستی برای حذف فلزات سنگین
1- استفاده از جاذبهای فلزی بیولوژیک یا Bioadsorbents :
پروتئینهایی در داخل سلول وجود دارند که میتوانند فلزات را به خود جذب کنند. مثل:
گلوتاتیون یا glutathione یا GSH به دلیل داشتن گروه تیول(sh-) و تمایل فلزات به جذب به آنها
فایتوکلاتینهای متصل به GSH (GSH-Phytochlatins)
Metalothionin: پروتئین غنی از سیستئین
این پروتئینها با فلزات سنگین لیگاند تشکیل میدهند و آنها را جذب میکنند.
بهترین روش برای جذب فلزات، زمانی است که این پروتئینها متصل به غشا باشند و نه رها در داخل سلول.
قدرت جذب این پروتئین ها برای فلزات سنگین، متفاوت است.
پروتئینهای غنی از هیستیدین تمایل بالاتری برای جذب فلزات دارند.
اسلاید 7 :
پروتئینهای موجود در غشا خارجی باکتری Escherichia coli
اسلاید 8 :
1- فایتوکللایتینها میتوانند به شکلهای مختلف طراحی شوند و به این طریق تمایل متفاوتی به فلز نشان دهند.مثل:
(GLU-SYS)n-GLY
2- نوترکیبی در ژن مولد این پروتئن ها
3 -استفاده از پروتئین های Pili باکتری
4 استفاده از پروتئین هایی که در سیستم مقاومت باکتری به فلزات نقش تنظیمی دارند.(Metalo-Regulatory Protein) . در غلظتهای خیلی کم فلز در محیط، میتوانند وجود آن را تشخیص دهند. و تولید آنزمهای را تغییر خاص را فعال کنند و سمیت فلز را تغییر دهند.
5 -استفاده از پروتئین باکتریهای دیگر
6- طراحی پروتئینها با گرایش بالا برای جذب فلز سنگین
نوترکیبی در روشهای زیستی برای حذف فلزات سنگین
اسلاید 9 :
2- Metal Percipitation :بعضی باکتریها بوسیله واکنشهای احیا ، فلز سنگین را از حالت فعال به غبرفعال تبدیل کرده و آن را رسوب می دهند. و از سیستم حدف میکنند.
مثل باکتریهای احیا کننده سولفات یا Sulphate reduction bacteria
آزاد شدن فسفر از فسفاتهای آلی بوسیله آنزیم فسفاتاز تولیدی از میکروارگانیسم ها
تغییر آنزیمی فلز یا تغییر فلز سنگین از طریق آنزیم: یعنی از یک آنزیم که اختصاصی روی یک فلز عمل میکند، برای تغیییر فلز استفاده شود. مثلا در رابطه باجیوه از آنزیم Mercury reductase استفاده شود تا Hg2+ را که سمی است به Hg0 تبدیل کند که غیرسمی است.
روشهای زیستی برای حذف فلزات سنگین
اسلاید 10 :
زیست پالایی آلاینده های آلی
اسلاید 11 :
در زیست پالایی آلاینده های آلی از روشهای مختلف نوترکیبی استفاده میشود:
استفاده از آنزیم ها :مثل استفاده از آنزیم ارگانو فسفو هیدرولاز که روی علفکشهای آلی فسفره اثر دارد.
تعویض میزبان و نوع باکتری
تثبیت باکتری یا immobilization: باکتری روی یک تکیه گاه مانند کانیها، سلولز، نشاسته،سبوس، دانه های شن، سفال می چسبند.تثبیت باکتری باعث تولید آنزیم بیشتر می شود.
تثبیت آنزیم: از تکیه گاه پلیمری استفاده میشود. مانند آلجینات که پلیمر گلوکز است. از تکیه گاه معدنی هم میتوان استفاده کرد. مثل: کانیها
قبل از چسبیدن آنزیم به تکیه گاه، تکیه گاه یا supporter بوسیله عوامل شیمیایی با گروهای عامل خاص مثل عامل آمین یا هیدروکسیل باید فعال شود. یکی از این عوامل شیمیایی گلوتارآلدئید است که دارای عامل آمین میباشد.
اسلاید 12 :
چه عواملی باعث میشود که میکروارگانیسم ها در محیط سراغ آلاینده های آلی روند و بقیه ترکیبات را رها کنند؟
1- ترکیبات آلی موجود در خاک بخش عمده آنها هوموس است و بنابراین همیشه عناصر غذایی آن و غلظت کامل آنها در دسترس میکروارگانیسمها نیست. به خصوص درمورد کربن و سپس ازت، فسفر و گوگرد
2- شباهت ساختار سلولی میکروارگانیسمها با آلاینده
3- کاهش فشار سمیت آلاینده
4- تجزیه آلاینده ها بوسیله میکروارگانیسم ها یک امرتصادفی است.
اسلاید 13 :
عوامل موثر در توانمند شدن باکتریها در زیست پالایی آلاینده های آلی
1- داشتن آنزیمهای خاص: بخصوص اکسیدوردکتاز ها،لاکاز، اکسیژنازها،هیدرولاز، لیگنیناز، پراکسیداز
2- تولید عوامل کلات کننده: مثل سیدروفور
3- داشتن اجسام ذخیره ای یا storage body در داخل سلول: مثل پلی فسفات ها
4- تولید عوامل سطحی یا surfactant مثل biosurfactant که در پالایش ترکیبات نفتی بسیار تاثیر دارند.
اسلاید 14 :
biosurfactants
