اصلاح بيولوژيكي خاكهاي آلوده به تركيبات نفتي و بررسي تاثير سرب بر فرآيند بيولوژيكي مربوطه

نويسنده: محمد رضا مهراسبي
استاد راهنما: محمود شريعت، بهزاد حقيقي
استاد مشاور: سيمين ناصري، كاظم ندافي
تاريخ دفاع: 1381/11/13
مدرك: Ph.D مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، گروه مهندسي بهداشت محيط
چكيده: نفت و مشتقات آن هر چند كه از مواد بسيار مهم و ضروري در زندگي بشر مي باشند، آلودگيهاي ناشي از آنها سلامتي محيط زيست انسان را با تهديد مواجه كرده است. ساليانه بين 20 تا 340 ميليون گالن نفت به محيط زيست تخليه مي شود كه اين امر موجبات آلودگيهاي وسيعي را در منابع آب، خاك و اتمسفر فراهم آورده است. در اين تحقيق اصلاح بيولوژيكي خاكهاي آلوده به تركيبات نفتي توسط يك جمعيت ميكروبي جدا شده از خاكهايي كه آلودگي قديمي به تركيبات نفتي داشته اند مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا يك مايع تلقيح از ميكرو ارگانيسمهاي جدا سازي شده تهيه شد. كارائي اين جمعيت ميكروبي در تجزيه تركيبات نفتي، ابتدا در محيط كشت مايع MSM كه حاوي برشهاي نفتي گازوئيل، نفت سفيد، بنزين و مخلوط اين سه برش نفتي بعلاوه مازوت به عنوان تنها منبع كربن بود در ظروف جداگانه مورد بررسي قرار گرفت. در مقابل هر محيط نمونه، يك محيط عاري از هر گونه
ميكرو ارگانيسم بدون انجام تلقيح به عنوان شاهد نيز جهت بررسي ميزان حذف غير بيولوژيكي تهيه شد. در ظروف نمونه عمل تلقيح ميكروبي انجام گرفت. پس از 50 روز دوره كشت، گازوئيل، نفت سفيد، بنزين و مخلوط برشها به ترتيب 86، 65، 9، 80 درصد به شكل بيولوژيكي حذف شوند. حذف غير بيولوژيكي بنزين به دليل فراريت زياد هيدروكربنهاي موجود در آن 72 درصد بود.
پس از اين مرحله گازوئيل، نفت سفيد و مخلوط اين دو برش نفتي بعلاوه مازوت به عنوان مدلهاي نمونه برشهاي نفتي و ايزواكتان، سيكلوهگزان، تولوئن، اتيل بنزن، نفتالين و مخلوط اين هيدروكربنها به عنوان تركيبات مدل هيدروكربنهاي نفتي در محيط خاك در معرض جمعيت ميكروبي قرار گرفتند. هم چنين مخلوط برشها و هيدروكربنهاي مدل در 4 نوع خاك كه حاوي غلظت هاي صفر، 64، 32، 16 ميلي مول سرب در هر كيلوگرم خاك بودند در معرض جمعيت ميكروبي قرار گرفتند. در اين تحقيق آزمون شمارش ميكروبي و فعاليت آنزيم دهيدروژناز به عنوان شاخص هاي فعاليت ميكروبي در طول 5 ماهه دوره كشت هر 10 روز يكبار اندازه گيري شدند و غلظت باقيمانده هر تركيب بروش GC-FID اندازه گيري شد.
در مرحله كشت در محيط خاك نيز ظروفي با همان شرايط ظروف نمونه، ولي بدون تلقيح ميكروبي به عنوان شاهد تهيه شدند.
محدوده فعاليت آنزيم دهيدروژناز در طول دوره كشت در محيطهاي حاوي 3 برش نفتي ذكر شده به ترتيب 138 تا 100، 118 تا 80 و 115 تا 88 بر حسب mgtpf/g خاك بود.
91 درصد گازوئيل، 72 درصد نفت سفيد و 79 درصد مخلوط برشهاي نفتي حذف شدند. ميزان حذف بيولوژيكي اين 3 برش به ترتيب 56، 36، 60 درصد بود. درصد حذف بيولوژيكي مخلوط برشهاي نفتي به ترتيب 56، 9، 14، 48 درصد در غلظتهاي صفر، 64، 32، 16 ميلي مول سرب در كيلوگرم خاك بود.
در محيطهاي حاوي ايزواكتان و سيكلو هگزان شاخص هاي رشد ميكروبي مقادير كمتري را نشان دادند و بيشتر نمونه هاي برداشت شده داراي CFU حدود 10 در هر گرم بودند. ولي فعاليت ميكروبي در محيطهاي حاوي تركيبات آروماتيك بيشتر بود بطوريكه در محيطهاي حاوي تولوئن، اتيلن بنزن و نفتالين ميزان CFU در محدوده 10-10 در هر گرم خاك بود و فعاليت آنزيم دهيدروژناز نيز در اين 3 محيط بين 111-80 ميكرو گرم TPF در هر گرم خام بود. در صد حذف بيولوژيكي در محيطهاي حاوي ايزواكتان و سيكلو هگزان به ترتيب 22 و 32 درصد بود در حاليكه حذف بيولوژيكي تولوئن و اتيل بنزن و نفتالين به ترتيب 69، 45، 51 درصد بود.
در خاك بدون سرب تعداد باكتريهاي قابل كشت در محيطهاي حاوي مخلوط هيدروكربنهاي نفتي در محدوده CFU/g 10 بود و فعاليت آنزيم دهيدروژناز نيز در اين محيط بين 90 تا 83 ميكروگرم TPF در هر گرم خاك بود. با افزايش غلظت سرب هم تعداد باكتريها و هم فعاليت آنزيم دهيدروژناز كاهش يافت. تعداد باكتريها در خاك آلوده به 16 ميلي مول سرب در كيلوگرم خاك در محدوده CFU/g 10-10 بود در حاليكه با افزايش سرب به 32 و 64 ميلي مول در كيلوگرم اين شاخص به ترتيب به محدوده 10 و 10 رسيده و فعاليت آنزيم نيز به 20 ميكروگرم TPF در هر گرم رسيد. درصد حذف بيولوژيكي مخلوط هيدروكربنهاي نفتي نيز در خاكهاي آلوده به صفر64، 32، 16 ميلي مول سرب در كيلوگرم خاك به ترتيب 53، 65، 32، 31 درصد بود.
آزمون آماري اسپرمن در تمام محيط ها نشان دهنده ارتباط بسيار معني دار بين نتايج اندازه گيري فعاليت آنزيم دهيدروژناز و آزمون شمارش باكتريهاي قابل كشت بود به طوريكه rs در كليه محيطها بيشتر از 7/0 ( حداقل 7/0 و حداكثر 9/0) بود. آزمون ويلكاكسون نشان دهنده اختلاف معني دار بين ميزان فعاليت آنزيم دهيدروژناز در خاكهاي حاوي سرب و بدون سرب بود.
كلمات كليدي: