نویسنده: تلخیص و تنظیم: نازنین نورشاهی، دانشجوی میکروبیولوژی

 
 
مبارزه با آلودگی های نفتی از زمان پیدایش این ماده سیاهرنگ اما گرانبها، بخشی از پژوهش های علمی را به خود اختصاص داده که در گذشته به مراتب کمتر و امروزه به طور روز افزون، توجه متخصصان و کارشناسان را به خود جلب کرده است.
    در میان راهکارهای ارایه شده با نتایج هر چه بهتر و سریعتر، استفاده از میکروارگانیسم ها روشی است که با عنوان پاکسازی زیستی یا تجزیه زیستی Bioremediation در اکثر کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد.


نفت خام با بیش از340 فراورده یکی از اصلی ترین منابع انرژی و نیروی محرکه اقتصادی جهانی است و ایران9 درصد از کل مخازن نفت جهان را در اختیار دارد. نفت خام، کمپلکس پیچیده ای از مخلوط صدها نوع ترکیب مختلف شامل هیدروکربنها، نیتروژن، گوگرد و وانادیوم است که قسمت هیدروکربنی شامل ترکیبات آروماتیک، آلیفاتیک و آسفالتن است. آلودگی های نفتی تقریباً یک پیامد اجتناب ناپذیر از افزایش سریع جمعیت و مصرف انرژی است که بر پایه تکنولوژی نفت قرار دارد. طی سالهای گذشته تمام توجه کارشناسان به آلودگی های نفتی اقیانوس ها ناشی از تصادف نفت کش ها معطوف شده بود که بزرگترین آن در سال1967 در آبهای انگلستان رخ داد.
    در سال1975 در کارولنیای جنوبی از یک مخزن نفت خام در حدود هزار گالن نفت به آب دریا نشت کرد. همچنین در سال1991 بیش از5 تن نفت خام در آبهای خلیج فارس ریخته شد که سبب نابودی گیاهان و اکوسیستم های ساحلی خلیج فارس شد. خلیج فارس به دلیل تردد کشتی های نفت کش، حفر چاه های متعدد و استخراج نفت در آن، سالانه حدود160 هزار تن نفت و مواد نفتی را در خود جای می دهد و به عنوان یکی از آلوده ترین دریاهای جهان شناخته می شود. به طور کلی وقایعی که به برخی از آنها اشاره شد، سبب شد تا توجه بیشتری به ساخت و ابداع روشهای مختلف معطوف شود تا بتوان با آلودگی های دریاها و نواحی ساحلی مقابله کرد.
    روشهای متعددی برای حذف آلودگی های نفتی در محیط زیست ارایه شده که مهمترین آنها عبارتند از:
    1- جمع آوری دستی آلودگی های نفتی از سطح آب
    2- محصور کردن آلودگی های نفتی به وسیله وسایل فیزیکی
    3- استفاده از موادی مانند پر و کاه که ذرات نفت را جذب می کند
    4- آتش زدن
    5- استفاده از حلال های دو قطبی
    6- پاکسازی زیستی یا تجزیه زیستی و یا Bioremediation

    
    پاکسازی یا تجزیه زیستی
    25 درصد از نفت رها شده در آب از طریق تبخیر از بین می رود و بقیه به وسیله عمل اکسایش نوری و اکسایش میکروارگانیزم ها شکسته می شود که به این عمل Bioremediation یا تجزیه زیستی گفته می شود. حضور میکروارگانیزم های تجزیه کننده هیدراتهای کربن در آب دریا و خاکها سبب شده که تجزیه به عنوان یکی از موثرترین روشهای حذف آلودگی های نفتی معرفی شود و Bioremediation کاربرد سیستم های بیولوژیک برای نابود کردن یا کم کردن غلظت مواد سمی نظیر هیدروکربورهای نفتی را تسریع می کند. این عمل در حضور اکسیژن و مواد غذایی به خصوص نیتروژن و فسفر تسریع می شود. فراورده های حاصل از تجزیه زیستی معمولاً Co2 و مواد آلی کوچک مولکول با سمیت بسیار کم است.
    روش های متعددی در این فرایند نقش دارند که از جمله مهمترین آنها می توان به Biovention-Bio augmentation-Biostimulation-Bioreactor اشاره کرد. انواع روش های فوق در کشورهای صنعتی نظیر آمریکا، ژاپن، آلمان، انگلستان، کره جنوبی و روسیه به طور معمول استفاده می شود و در سایر کشورهای به خصوص حوزه خلیج فارس در مرحله تحقیقاتی است. از محدودیت های این روش ها می توان به محدودیت در تعیین میزان شوری، دما، PH و نوع ترکیبات نفتی اشاره کرد.
    میکروارگانیزم های متعددی در این عمل نقش دارند که مهمترین آنها عبارتند از:
    باکتری ها: Pseudomonas- Bacillus- Rhodococcus- Mycobacterium- Acinetobacter- Staphylococcus- Clostridium- Proteus- Micrococcus
    اکتینومسیت ها : Actinomyces- Nocardia
    قارچها: Phanerochaete Chrysosporium
    اصولاً تجزیه پذیری ترکیبات نفتی به صورت زیر است:
    آلکان<آلکن= آلیکن< هیدروکربورهای آروماتیک< هیدروکربوهای پلی آروماتیک
    در میان میکروارگانیزم های فوق سودوموناس ها از اهمیت بیشتر برخوردارند زیرا با وجود پلاسمیدهای متعدد قادر به تولید آنزیم های متعدد و تجزیه نفت هستند. سودوموناسها هم ترکیبات آلیفاتیک و هم ترکیبات آروماتیک موجود در نفت را تجزیه می کنند ولی تاثیر این میکروارگانیزم ها بر روی -n آلکانها بسیار بیش از حد تصور است، به طوری که با داشتن کمپلکس سیتوکروم P-450 و rubredoxin قادرند اکسیژن را در کنار کربن انتهای -n آلکانها قرار داده و آنها را تجزیه کنند. عمل اخیر توسط آنزیم مونواکسیژناز صورت می گیرد اما در ترکیبات آروماتیک، سودوموناسها توسط یکی از راههای »ارتو« یا »متا«، به حلقه حمله می کنند و در این عمل آنزیم دی اکسیژناز شرکت دارد. از راه ارتو، موکوئیک اسید و از راه متا، هیدروکسی موکوئیک آلدینو تولید می شود. سودوموناسها تنها باکتریی هایی هستند که قادر به تجزیه هیدروکربورهای شاخه ای هستند.
    اصولاً میکروارگانیزم ها با کمک3 فراورده اصلی زیر قادر به تجزیه هیدروکربورهای نفتی می باشند:
    1- آنزیمها: همانطور که در قسمت بالا توضیح داده شد آنزیمهای مونواکسیژناز و دی اکسیژناز مهمترین آنزیمها موثر در تجزیه هیدروکربورهای نفتی بوده و فراورده های حاصل از فعالیت این آنزیمها، الکلها هستند، بنابراین با سنجش میزان الکل ها می توان پی به مقدار تجزیه هیدرکربورهای نفتی برد.
    2- بیوسورفکتانتها: مواد بیولوژیک دارای گروه های آب دوست و آب گریز در سطح سلول هستند و به وسیله تعداد زیادی از میکروارگانیزم ها تولید می شوند. براساس ساختار شیمیایی به گروههای گلیکولیپیدی، فسفولیپیدها، اسیدهای چرب و لیوپلی ساکاریدها طبقه بندی می شوند. بیوسورفکتانتها به وسیله امولسیونه کردن و آزاد کردن هیدروکربورهای جذب شده به مواد آلی خاک، سبب افزایش غلظت آبی ترکیبات هیدروفوبیک شده و باعث افزایش سرعت انتقال جرم می شود و به این وسیله به تسریع تجزیه زیستی کمک می کنند. از بیوسورفکتانتها برای پاکسازی تانکهای ذخیره نفت، تصفیه فاضلاب های نفتی و تجزیه زیستی آلودگی های نفتی در مناطق خشکی و دریایی استفاده می شود.
    3- اسیدها و حلالها: بسیاری از میکروارگانیزمها قادرند با استفاده از هیدروکربورها به عنوان منبع کربن و انرژی، اسیدها و حلال های مختلف نظیر استن، اتر، بنزن و اسید اگزالواستیک تولید کنند که باعث حل شدن هیدروکربورهای نفتی می شود.
    هیچ میکروارگانیزمی به تنهایی قادر به تجزیه کامل هیدروکربورهای نفتی به Co2 و آب به عنوان محلول نهایی نیست. اصولاً از قارچها در محیط خاکی و از باکتری ها در محیط آبی بیشتر استفاده می شود. امروزه با کمک مهندسی ژنتیک چندین پلاسمید را درون باکتری ها به خصوص جنس سودوموناس قرار داده اند تا بتوانند چندین مشتق نفتی را به طور همزمان تجزیه کنند. محققان کانادایی چهار پلاسمید P HG-2 ، PPK2033، PKT230، PAC25 را درون سودوموناس پوتیدا قرار داده و سویه ای از مهندسی ژنتیک شده را تولید کرده اند که قادر است به طور همزمان نفتالین، پارافین، بنزن و آسفالتن را تجزیه کند.
    سودوموناس پوتیدا توانایی تجزیه هیدروکربورهای حلقوی معطر را دارد. سویه ای از TOL پلاسمید است. این پلاسمید را در جهت افزایش قدرت تجزیه کنندگی ترکیبات هالوژن دارِ حلقوی معطر از طریق کونژگاسیون (لقاح) B13 از سودوموناس پوتیدا به سویه TOL تغییر داده اند.
    باکتری Burkholderia Cepacia قادر است تری کلرواتال را به دی اکسید کربن و محصولات غیر قابل تبخیر تجزیه کند و این عمل به کمک آنزیم تولوئن مونواکسیژناز انجام می شود.
    

۱۳٩٠/٢/۱٦ساعت ۸:٤۱ ‎ب.ظ توسط حمیدرضا نظرات ()
تگ ها: