زیست پالایی Bioremediation

مقدمه

خاک اساس هستی ، تولید و انبار مواد خام است و نقش بسیار مهمی در زندگی انسان ایفا می کند . نقش عمومی خاک نسبت به هوا و آب از اهمیت بیشتری برخوردار است.حفاظت خاک به عنوان یک وظیفه سیاست محیطی مانند آب و هوا واجب و ضروری می باشد . انسان هرچه بیشتر سعی می کند هوا وآب را تمیز کند به همان نسبت در نتیجه این اقدام پاک کننده خود ، خاک را آلوده تر می کند و بر بار آلودگی خاک اضافه می شود .هرگونه تغییر در وی‍ژگی های اجزای تشکیل دهنده خاک به طوری که استفاده از آن ناممکن گردد آلودگی خاک نامیده می شود .خاک منبع درآمد و تولید و اساس جمیع تمدن مادی است حفظ خاک همانند حفظ آب و هوا ضروری می باشد . از آنجایی که خاک روز به روز به قبرستان مواد زیانبخش و دریافت کننده مواد زیان آور تبدیل شده است و نیز بیشتر از آب و هوا بر بار آلودگی خاک افزوده می شود و توان خود پالائی خاک به علت کم بودن مبادله ی آن کمتر از توان خود پالائی هوا وآب است و از طرفی به طور روز افزون بر اثر ایجاد ساختمان و راه وتاسیسات شهری و صنعتی مقدار زیادی از خاک از گردش طبیعی و نیز از حوزه زراعتی خارج می گردد و تبدیل به خاک مرده می شود .


  در صورتی که خاک بر اثر فعالیت های بشر وضعیتی پیدا کند که دیگر نتوان بهترین کاربری را از آن داشته باشیم در اصطلاح می گویند خاک آلوده شده است.
یا به عبارتی دیگر:
هر فعالیتی که توسط بشر صورت پذیرد، بطوریکه نتوان ازآن خاک بهترین استفاده را داشت،اصطلاحا آلودگی خاک می گویند.
 خاک یکی از منابع مهم و ارزشمند طبیعت است و هم اکنون ۹۵ درصد غذای انسان ها از زمین به دست می آید، با این وجود یکی از انواع مهم آلودگی های محیط زیست، آلودگی خاک است.
 خاک، پالاینده طبیعت محسوب می شود که علاوه بر تامین موادغذایی، ویژگی تصفیه کنندگی نیز دارد، اما مدت هاست که مواد نفتی و مشتقات آن در اثر حمل و نقل یا ذخیره سازی موجب آلودگی خاک می شود، این درحالی است که هرچقدر مواد نفتی به عمق بیشتری از خاک نفوذ کند، رفع آلودگی آن مشکل تر و هزینه آن چندین برابر خواهد بود .

  خاصیت پالایش پذیری خاک:
می توان گفت خاک به سه دلیل خاصیت پالایش پذیری دارد:
1) خاصیت فیزیکی: وجودمنافذ وخلل وفرج و..
 2) خاصیت جذب سطحی: وجود بارهای ناهمنام
3) خاصیت بیولوژیکی: وجود میکروارگانیسم ها (باکتری، قارچ، کرم)

 

 استان اصفهان، جنوب تهران، عسلویه بوشهر ،زمین های اطراف مس سرچشمه، استان سیستان و بلوچستان و مناطق زیادی از خوزستان به ترتیب بالاترین میزان آلودگی خاک را دارند.آلودگی خاک باعث از بین رفتن پوشش گیاهی و کاهش رشد و نمو گیاهان و در نهایت فرسایش خاک و بیابان زایی می شود.

  انواع مواد آلوده کننده خاک:

  الف-آلودگی از طریق صنعت

  دود کارخانه ها و سوخت موتور ها

  فاضلاب ها و مواد زائد صنعتی کارخانه ها

 ب- آلودگی خاک از طریق زباله و فاضلاب های شهری

 زباله های بیمارستانی

  زباله ها و آشغال ها و فاضلاب های شهری

  ج- آلودگی از طریق مواد مورد استعمال در کشاورزی

 مصرف بی رویه و نامناسب کود شیمیایی

 استعمال حشره کش ها

  سموم دفع آفات


  مختصری بر مشکلات آلودگی نفتی :

از جمله آلاینده های خاک، آلاینده های نفتی را می توان نام برد. متداولترین آنها شامل؛ نفت (Oil)، گازوئیل، حلالهای کلردار، BTEX (بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن)، PHA (پلی هیدرو آروماتیک حلقوی) و ... می باشند. در میان اینها، نفت ازمعمولترین آلاینده هاست که هم اکوسیستم های آبی و هم خشکی را به خطر می اندازد. از جمله علل آلودگی نفتی، تصادف تانکرهای نفت، بمباران، پخش مواد نفتی و نشت گاز در اطراف چاههای نفت و برخی فعالیتهای بی ملاحظه انسان و ... می باشد. در واقع نفت خام روی خاک، تهدیدی جدی و گسترده برای هوا، آبهای زیرزمینی، کیفیت خاک و ریز جانداران گیاهی و جانوری است و پالایش خاکها و رسوبات و آبهای آلوده به نفت، یک چالش جدی و اساسی برای تحقیقات محیط زیست است.


  در کشور ما ایران نیز به دلیل نفت خیز بودن و مصرف بالای مواد نفتی ، آلودگی خاک به مواد نفتی یکی از معضلات اساسی می باشد.تاثیرات منفی ناشی از آلودگی منجر به ارائه برنامه ها و دستورالعمل ها یی برای حفظ و حمایت از محیط زیست شد. که در این میان کاربرد روشهای زیستی از میان گزینه های اصلاح خاک برتری دارد.

  آلودگی نفتی یکی از معمولی ترین و شایع ترین نوع از آلودگی ها ، هم در اکوسیستم خشکی و هم در اکوسیستم آبی است .به دلیل نشت مقادیر عظیم نفتی، فعالیتهای صنعتی و همچنین کاربرد ترکیبات مختلف شیمیایی مثل هیدروکربنهای آروماتیکی و مواد سوختی ،امکان آلودگی خاک و نهایتا آبهای زیرزمینی با نفت بسیار محتمل است .

  آلودگی خاکهای کشور به مواد نفتی موجب می شود که:

 ز یک سو به لحاظ آلودگی های زیست محیطی و انتقال این هیدروکربن های نفتی به آب های زیرزمینی مشکل ساز باشد و از یک سو ، پتانسیل بالفعل این خاکها را برای استفاده های بهینه در زمینه کشاورزی و تولید محصول ،بسیار کاهش می دهد.

اثرات آلاینده های نفتی:

1-اولین اثراتی که پخش مواد نفتی یا نفوذ گازهای طبیعی، در خاک می گذارد، جایگزین شدن هوای خاک با گازهای مذکور و بوجود آمدن یک محیط بی هوازی است که نهایتا منجر به نابودی M.O ها و پوشش گیاهی خواهد شد.

2-از دیگر مضرات پخش مواد نفتی، سمیت خاص برخی از هیدروکربنهای حلقوی روی رشد و نمو گیاهان می باشد. لذا خارج کردن ضایعات و آلاینده ها به طریق ایمنی از محیط زیست انسان، برای ادامه تمدن به عنوان ضرورت شناخته شده است.

  روشهای پالایش خاکهای آلوده:

  خاکهای آلوده به جهت طبیعت ناهمگن خاک و حجم بالای موادی که باید اصلاح شوند محیطی پیچیده و پرهزینه برای پاکسازی هستند.به طور کلی چهار روش برای اصلاح خاکهای آلوده ارائه شده است که هر کدام از این روشها به طرق مختلف انجام می شود.

 روشهای فیزیکی مانند سوزاندن ،افزایش تهویه و جذب دمایی و ... میباشد.

  روشهای شیمیایی شامل رسوب دادن ،استخراج از طریق حلال ها ، اکسایش و احیا و ... می باشد.زیست پالایی نیز می تواند با یکی از مکانیزمهای استفاده از راکتور زیستی ،تهویه زیستی،افزایش زیست توده میکروبی و... انجام شود.

  روشهای پالایش خاکهای آلوده:

  جهت اصلاح خاکهای آلوده به نفت استفاده از bioreactors مورد توجه قرار گرفت اما برای این کار خاکهای آلوده باید منتقل شوند و این فرآیندها هم هزینه بالایی دارد و هم اینکه برای بافت و ساختمان طبیعی خاک خطرناک می باشد.(huang 2004)

   استفاده درجا از ریز جانداران (bioremediation) جهت اصلاح خاکهای آلوده نیز مورد توجه قرار گرفت اما اغلب برای تولید زیست توده کافی در یک خاک طبیعی جهت کاهش آلاینده های نفتی به حد قابل قبول با مشکل مواجه هستند.

  آلودگی های صنعتی فشار مضاعفی بر اکوسیستم‌ها و به‌عبارتی تنوع زیستی وارد می کنند و بدون اتخاذ تدابیر فوری این روند برگشت ناپذیر، جهانی فقیر از لحاظ زیستی را برای نسل های آینده به ارث خواهد گذاشت. صنایع مختلف از جمله صنایع پتروشیمی خود می بایست پیش قدم در مسیر حفظ محیط زیست و اکوسیستم در اقلیم جغرافیایی خود باشند.

با شدت یافتن آلودگی محیط زیست با مواد خطرناک در نیم قرن اخیر، استفاده از زیست‌فناوری برای رفع آلودگی محیط زیست، مورد توجه قرار گرفته و موفقیت های بدست آمده در ابعاد صنعتی در این زمینه از مهمترین دستاوردهای زیست‌ فناوری است.

l فعالیتها در حوزه زیست فناوری به عنوان یکی از حوزه های فناوری های نوین بعضا تجاری نشده و در سطوح آزمایشگاهی و نیمه تجاری می باشند اما در حوزه زیست فناوری محیطی و زیست پالایی بسیاری از صنایع از جملع صنایع پتروشیمی دنیا از فناوری های تجاری شده زیست پالایی استفاده می کنند. در برخی از مجتمع های پتروشیمی ایران نیز از فناوری های نوین زیست پالایی جهت حذف آلاینده ها از پساب استفاده می گردد.

   زیست پالایی به عنوان راهکاری مناسب ...
 
  زیست پالایی یک اصطلاح کلی در جهت رفع آلودگی های زیست محیطی به وسیله فرآیندهای بیولوژیکی و توسط میکروارگانیزمها (خصوصا باکتری ، مخمر و قارچ) در خاکها و آبهای آلوده می باشد.زیست پالایی هم می تواند با تکیه بر میکروارگانیزمها ی اندوژن (بومی خاک) وهم میکروارگانیزمهای اگزوژن(جداسازی شده از محیط های دیگر) صورت گیرد.تکنولوژی زیست پالایی محیط را بهینه می سازد که میکروارگانیزمهای اختصاصی بتوانند رشد کنند و حداکثر مقدار آلودگی را تخریب کنند.زیست پالایی هم می تواند در محیط های هوازی و هم در محیط های غیر هوازی رخ دهد.