كاربرد قارچها در حذف بيولوژيكي كروم از فاضلاب صنايع چرم سازي

نويسنده: محمد نوري سپهر
استاد راهنما: سيمين ناصري، مهناز مظاهري اسدي
استاد مشاور: خسروي رستمي، محمود شريعت، كاظم ندافي
تاريخ دفاع: 1380/11/10
مدرك: Ph.D مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، گروه مهندسي بهداشت محيط
چكيده: در سالهاي اخير، علم بيولوژيكي محيط زيست دستخوش تحولات چشمگيري گشته است. قابليت جلبكها، قارچها و باكتريها در حذف فلزات سنگين، آلاينده هاي سمي و دير تجزيه شونده از پسابهاي صنعتي، در مطالعات آزمايشگاهي از جمله اين دستاوردها است. روشهاي متداول در حذف آلاينده ها، به ويژه فلزات سنگين بوده و مبتني بر كاربرد روشهاي ترسيب شيميايي است. در اين روشها علاوه بر مصرف بالاي مواد شيميايي كه خود هزينه بالايي را به صاحبان صنايع تحميل مي نمايد، حجم زيادي لجن توليد مي شود كه دفع آن به محيط زيست، مخاطرات بسياري را براي محيط زيست دارد.
در صنايع چرمسازي از عنصر كروم 3 ظرفيتي براي دباغي پوست استفاده مي شود و بر طبق استانداردهاي زيست محيطي حذف آن از پسابهاي دباغي قبل از دفع به محيط ضروري است. هر چند اين عنصر در شكل 3 ظرفيتي اثرات نامطلوب چنداني براي انسان و محيط زيست ندارد، اما مي توانند در تحت شرايط ويژه اي به كروم 6 ظرفيتي كه عنصري كاملاًسمي براي انسان و محيط زيست است تبديل گردد. سرطانزايي اين عنصر و تركيبات آن، عوارض كبدي، كليوي و پوستي ناشي از دريافت كروم (6+) با استفاده از منابع مختلف تماس، به اثبات رسيده است. در حاضر از روشهاي ترسيب شيميايي براي حذف كروم از پساب صنايع چرمسازي استفاده مي شود، لكن به دليل حجم بسيار زياد لجن توليدي، عمل بالا بردن هزينه هاي تهيه و دفع لجن حاوي مقادير زيادي كروم تغليظ شده است، كه هر گونه كاربرد آن در كشاورزي ممنوع بوده و دفع آن به محيط نيز با مشكلات زيست محيطي عديده اي روبرو است.
در سالهاي اخير مطالعات گسترده اي در مقياس آزمايشگاهي بر روي فاضلاب هاي سنتيك و حاوي كروم (3+) با استفاده از قارچها صورت گرفته است، كه نتايج قابل توجهي نيز به همراه داشته است.
در پژوهش حاضر از 3 گونه قارچ به نامهاي p.chrysosporium, A.oryzae, A. niger به منظور بررسي توان جذب كروم از پساب دباغي در آنها استفاده شده است. قارچهاي فوق از مركز كلكسيون بيوتكنولوژي سازمان پژوهشهاي علمي و صنعتي ايران تهيه گرديده است. مطالعات در 3 مرحله آزمايشگاهي، راكتور ايرليفت و ستون جذب انجام پذيرفت. در مرحله اول ابتدا مناسبترين غلظت كروم در پساب دباغي و بهترين ميزان تلقيح مورد بررسي قرار گرفت و مشخص گرديد، بيشترين ميزان حذف كروم در رقت 20 درصد ( غلظت كروم 240 ميل گرم در ليتر) و بهترين ميزان تلقيح قارچهاي p.chrysosporium, A.oryzae, A. niger به ترتيب معادل 10%، 15% و 10% (درصد حجمي) بوده است. ميزان حذف كروم به ترتيب 8/93، 4/92 و 3/81 تعيين گرديد. مطالعات آماري آناليز واريانس نشان داد كه نوع قارچ، ميزان رقت پساب و تلقيح قارچ به تنهايي و با يكديگر بر رشد توده سلولي و جذب كروم از پساب تاثير معني داري داشته است (p<0.05). در همين مرحله تاثير فاكتورهاي محيطي مانند PH، دما، دور شكير، 7 نوع ماده مغذي و زمان ماند بر رشد توده سلولي قارچها و ميزان كروم باقي مانده بررسي شد. مطالعات آزمونهاي آماري نشان داد كه در PH معادل 6-5 دور 150 دور در دقيقه، ماده مغذي اوره و دي هيدروژن فسفات آمونيوم و زمان ماند 26 تا 30 ساعت بيشترين مقدار رشد و جذب كروم صورت مي گيرد. ميزان جذب كروم در شرايط فوق برايA.Niger ، A.oryzae و P.chrysosporium به ترتيب معادل /99، 8/99، 5/97 بوده است شرايط بهينه به جز عامل PH، بر روي قارچها p.chrysosporium, A.oryzae, A. Niger در پساب غير استريل مورد آزمون قرار گرفت. ميزان PH در نمونه ها 4/3 تنظيم گرديد. ميزان جذب كروم در آنها با ماده مغذي دي هيدروژن فسفات آمونيوم به ترتيب 6/90، 8/93 و 8/77 درصد تعيين گرديد. با استفاده از آناليز، رگرسيوني تاثير زمان ماند مورد مطالعه قرار گرفت. ميزان حذف كروم در قارچهاي A. Niger ، A.oryzae و P.chrysosporium به ترتيب در پساب استريل 2/97 درصد با زمان 26 ساعت، 4/97 درصد در مدت زمان 26 ساعت 8/95 درصد پس از 26 ساعت بوده است. ميزان حذف در پساب غير استريل نيز 89 درصد در 24 ساعت، 5/94 درصد در 28 ساعت و 1/82 درصد در 26 ساعت بوده است. بررسي مكانيسم جذب كروم نشان داد كه سهم جذب داخل سلولي به ترتيب معادل 9/28، 9/28 و 7/41 درصد و سهم جذب خارج سلولي نيز به ترتيب 5/68، 9/68 و 2/51 درصد بوده است.
در مقياس نيمه صنعتي از يك راكتور ايرليفت استفاده شد و تاثير تغييرات ميزان هوادهي بر رشد توده سلولي دو قارچ, A. niger A.oryzaeكه بيشترين مقدار جذب كروم را داشتند، انجام گرفت. آزمون t نشان داد كه اختلاف معني داري بين ميزان حذف كروم از پساب استريل و غير استريل وجود دارد. بهترين ميزان هوادهي براي قارچ A. niger ، VVM 2 و براي قارچ A.oryzae، VVM 5/1 و ميزان حذف كروم به ترتيب 6/99 درصد و 7/99 درصد بوده است. تاثير ميزان هوادهي بهينه در راكتور اير ليفت بر رشد قارچها و ميزان حذف كروم از پساب غير استريل براي قارچ,A.Niger A.oryzae، 4/86 و 92 درصد تعيين شد. در اين مرحله تاثير همزمان ثابت در راكتور اير ليفت بر ميزان جذب كروم از پساب استريل و غير استريل در قارچ A.niger به ترتيب 2/98 درصد و 5/81 درصد و قارچ A.oryzae نيز به ترتيب 8/98 درصد و 90 درصد تعيين شد. مطالعات جذب كروم در سلولهاي مرده تر و خشك قارچهاي فوق نيز بررسي شده و ايزوترمهاي جذب با دو معادل لانگ مير و فروندليخ مقايسه شد. بررسي ها نشان داد كه با جذب سلولي قارچها با مدل جذب لانگ ماير تطابق بيشتري دارد. بيشترين ميزان جذب كروم در سلولهاي مرده تر و خشك در قارچ A.niger، mg/g 45 و 60 و در قارچ A.oryzae ،mg/g 50 و 60 بوده است. بررسي ميزان جذب در اين دو قارچ در ستون با جريان پيوسته نيز بررسي گرديده و معلوم شد، در همان دقايق اوليه اشباع بستر قارچ از كروم اتفاق مي افتد. در قارچ A.niger ، A.oryzaeبه ترتيب پس از 20 و 40 دقيقه، نقطه شكست نمايان مي شود. مطالعات نشان داد ميزان بازيافت كروم از قارچهاي فوق به ترتيب 92-84 درصد و 90-76 درصد بوده است.
كلمات كليدي: