18 تیر 1394 منتشرشده در مقالات نوشته شده توسط 

هدایت آلاینده در خاک

این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

چکیده :

خاك یکی از منابع مهم و ارزشمند طبیعت است که حدود 95 درصد غذاي انسان از آن حاصل می شود . بدون داشتن خاك سالم حیات و زندگی روي زمین امکان پذیر نخواهد بود ، بنابراین برنامه ریزي براي داشتن خاکی سالم لازمه بقاي انسان است . خاك ها با داشتن قدرت خود پالایی به عنوان پالاینده طبیعت محسوب می شوند . علاوه بر اینکه تأمین کننده مواد غذایی هستند ، خاصیت تصفیه کنندگی نیز دارند و این خاصیت خاك در اثر خواص فیزیکی ، شیمیایی و زیستی آنها حاصل میگردد . با این وجود یکی از انواع مهم آلودگی هاي محیط زیست ، آلودگی خاك است . هرگونه تغییر در ویژگیهاي اجزاي تشکیل دهنده خاك به طوري که استفاده از آن ناممکن گردد آلودگی خاك نامیده می شود . آلودگی خاک باعث از بین رفتن پوشش گیاهی و کاهش رشد و نمو گیاهان و در نهایت منجر به فرسایش خاک و بیابان زایی می شود . بسیاري از آلودگی هاي ایجاد شده در خاك ناشی از تخلیه یا نشت مواد آلی است . مدت هاست مواد نفتی و مشتقات آن در اثر حمل و نقل یا ذخیره سازي موجب آلودگی خاك میشود ، این در حالی است که هر قدر مواد نفتی به عمق بیشتري از خاك نفوذ کند ، رفع آلودگی آن مشکل تر و هزینه آن چندین برابر خواهد بود . هدف از این تحقیق شناسایی انواع آلاینده هاي خاك از جمله فلزات سنگین ، مواد نفتی ، آفت کش ها و آلاینده هاي صنعتی و نیز روش هاي حذف آنها از محیط خاك می باشد .

 

1 - مقدمه :

خاك پیکره اي طبیعی و پویاست که بر اثر فرایندها و عوامل خاکساز تشکیل شده و در برگیرنده مواد معدنی و آلی است که پوسته خارجی زمین را می پوشاند و گیاهان قادر به روییدن در آن می باشند . خاك یکی از منابع مهم و ارزشمند طبیعت است و حدود 95 درصد غذاي انسان از آن حاصل می شود ، به عبارت دیگر خاك اساس هستی ، تولید و انبار مواد خام است لذا نقش بسیار مهمی در زندگی انسان ایفا می کند و بدون داشتن خاك سالم حیات و زندگی روي زمین امکانپذیر نخواهد بود . به طور کلی خاك مخلوطی از جامدات معدنی و آلی ، هوا ، آب و میکروارگانیسم ها است . واکنش هاي مواد جامد بر کیفیت هوا و آب اثر می گذارند و میکروارگانیسم ها تعدادي از واکنش هاي خاك را تسریع می کنند . شیمی خاك هر چند تمام این واکنش ها را در بر می گیرد ، اما تأکید آن بیشتر بر محلول خاك ، یعنی غشاي نازك محلول در اطراف ذرات خاك است .

خاک ها علاوه بر اینکه تامین کننده مواد غذایی هستند ، خاصیت تصفیه کنندگی نیز دارند . این خاصیت خاک ها در اثر خواص فیزیکی آنها ( عمل نفوذ آب از منافذ ) ، خواص شیمیایی آنها ( جذب سطحی و تبخیر ) و خواص زیستی آنها ( تجزیه و فساد مواد آلی ) حاصل می گردد .

خاک از دو بخش تشکیل شده است . یکی بخش زنده و دیگری بخش مرده خاک می باشد . بخش مرده خاک شامل سنگهای هوازده و مواد معدنی حاصل از پوسیدگی گیاهان و جانوران می باشد ( که مواد آلی یا هوموس نامیده می شود ) و هوا و آب نیز در این بخش قرار می گیرند . اما خاک زنده ، خاکی است که دارای جانوران کوچک همچون حشرات و کرمها است و در آن گیاهان ، قارچها ، باکتریها و سایر میکروبها قرار دارند . نمونه بارز خاک 50 % مواد معدنی و آلی و 50 % هوا و آب دارد که فضاهای خالی موجود در خاک را پر می کند و ارگانیسم های زنده خاک را نگه می دارد .

  

2 - آلودگی خاک :

آلودگی خاك عبارت است از وجود ، پخش یا آمیختن یک یا چند ماده خارجی به خاك به مقدار و مدتی که کیفیت فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی آن را به طوري که براي انسان یا سایر موجودات زنده یا گیاهان و یا آثار و ابنیه زیان آور باشد ، تغییر دهد . به عبارت دیگر هرگونه تغییر در ویژگی هاي اجزاي تشکیل دهنده خاك به طوري که استفاده از آن ناممکن گردد آلودگی خاك نامیده می شود . آلودگی هاي خاك می توانند از نوع مواد مضر جامد یا مایع باشند که با خاك طبیعی مخلوط شده اند . این آلاینده ها عموماً طی یک فرایند فیزیکی یا شیمیایی به ذرات خاك چسبیده اند و چنانچه به ذرات خاك نچسبیده باشند در لابه لاي آنها جاي گرفته اند . این آلاینده ها می توانند به دلیل دفع مواد آلوده در خاك یا ریختن این مواد روي خاك و یا شسته شدن خاك با آب هاي آلوده ، به خاك منتقل شوند . آلودگی خاك در مواردي می تواند به حیوانات ، گیاهان و انسان ها صدمه وارد نماید . صدمه به گیاهان توسط خاك هاي آلوده بسیار ساده و از طریق رشد گیاهان در این خاك ها و جذب آلاینده هاي خاك از طریق رشد گیاه رخ می دهد . در مورد صدمه به انسان و حیوان نیز آلودگی میتواند توسط بلعیدن ، استشمام و یا تماس پوستی با خاك هاي آلوده منتقل شود . گاهی خوردن گیاهان یا حیواناتی که در معرض خاك هاي آلوده قرار داشته و صدمه دیده اند نیز می تواند براي انسان زیان آور و صدمه زننده باشد . همچنین در مواردي کار با خاك آلوده و حفاري آن نیز می تواند براي انسان آلوده کننده و زیان آور باشد .

استفاده از خاک به عنوان بستری برای دفع مواد آلی زاید از جمله فضولات دامی ، زباله ها و پساب های مختلف و لجن فاضلاب ، یکی از مقرون به صرفه ترین روش های مدیریت دفع مواد آلی است ، که در صورت به کارگیری تنها به صورت یک بستر فیزیکی بلکه به عنوان یک صافی زنده توانایی زیادی در پالایش مواد آلی دارد .

با این وجود عدم مدیریت صحیح دفع مواد آلی می تواند پیامدهایی مثل افزایش غلظت املاح ، فلزات سنگین و ریز جانداران بیماری زا را به دنبال داشته باشد . ورود این ریزجانداران از طریق محصولات کشاورزی ، آبهای سطحی و مخصوصاً آبهای زیرزمینی به چرخه غذایی انسان ، می تواند باعث شیوع بیماری های مختلف و با منشا ناشناخته گردد . در بین عوامل موثر در بقا و انتقال عوامل بیماری زا ، نوع ماده دفعی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مربوط به خاک و نوع بیماری زا از اهمیت زیادی برخوردار هستند و شناسایی ابعاد مختلف آنها در بخش کشاورزی . به عنوان یکی از مهم ترین بخش های مصرف مواد آلی مختلف نقش به سزایی در کاهش آلودگی های ناشی از آنها خواهد داشت .

 

3 - منابع آلوده کننده خاک :

آلاینده ها معمولاً در اثر فعالیت هاي انسان پدید می آیند . افزایش جمعیت ، درآمد سرانه ، پیشرفت تکنولوژي و بالا بودن استاندارد زندگی از عوامل مهم افزاینده آلاینده ها به حساب می آیند . آلودگی خاك به عنوان یکی از معضلات زیست محیطی عمده در دنیا شناخته می شود . درحال حاضر در کشورهاي اروپایی براي جلوگیري از آلودگی خاك عامل بازدارنده اي تحت عنوان "قانون خاك" وجود دارد که موجب شده تا حد زیادي از افزایش آلودگی هاي خاك جلوگیري شود . منابع مختلف ایجاد آلودگی مانند نشت از صنایع مختلف ، لوله هاي انتقال به صورت انواع آلاینده ها شامل ترکیبات نفتی ، فلزات سنگین ، ضایعات صنعتی و غیره باعث کاهش کیفیت خاك ، گسترش در سطح آب هاي زیرزمینی و بروز سایر مشکلات زیست محیطی می گردد .

ماده آلاینده ماده ای است که در جایی قرار گیرد که بطور طبیعی نمی بایست آنجا قرار گیرد و یا دارای غلظتی بیش از غلظت طبیعی باشد بنحوی که بر روی موجودات زنده اثر نامطلوب داشته باشد . در جدول 1 شمایی از طبقه بندی مواد آلاینده بر اساس مصارف این مواد و ویژگیهای عمومی آنها آورده شده است . هر گروه می تواند اعضای مختلفی داشته باشد و فرایندهای مختلفی را طی کند . برای مثال گروه عناصر کمیاب در برگیرنده 20 عنصر است ، اسیدی شدن شامل فرایندهای زیادی است که برخی از آنها در جو و برخی دیگر در لیتوسفر انجام می شود .

 

جدول 1 طبقه بندی مواد آلاینده و زمینه اثر آنها

شمار آلاینده

مثال

زمینه اثر

خاک

آب

زیرزمینی

آب سطحی

هوا

عناصر غذایی گیاه

نیتروژن و فسفر در کودهای دامی ، لجن فاضلاب و زباله های جامد شهری

+

+

+

-

افت کش ها

حشره کش ها ، علف کش ها و قارچ

+

+

+

-

مواد خطرناک

انواع سوخت ، حلال ها ، مواد آلی فرار

+

+

+

+

اسیدی شدن

باران های اسیدی ، زهاب های اسیدی معادن

+

+

+

+

شور و سدیمی شدن

نمک پاشی جاده ها ، آبیاری با آب شور

+

+

+

-

عناصر کمیاب

فلزات کاتیونی ، اکسی آنیونها و فلزاتی که در غلظت های کم در خاک و گیاه موجودند

+

+

+

-

رسوبات

هدر رفت خاک از طریق فرسایش آبی

-

-

+

+

 

3،1 - آلاینده های صنعتی :

آلاینده هاي صنعتی شامل کلیه آلاینده هایی است که توسط فعالیت کارخانجات و کارگاه ها به خاك وارد می شود . فضولات کارخانه های صنعتی ، شیمیایی ، پتروشیمی ، نساجی و معادن به دلیل وجود فلزات سنگین از جمله وجود سرب ، جیوه ، نیکل و کبالت در آنها از مهم ترین آلوده کنندگان محیط زیست و به خصوص خاک می باشند . بحث عمده آلودگی هاي صنعتی تجمع فلزات سنگین در خاك است . از نظر تاریخی آلودگی به این عناصر ابتدا از معادن استخراج و سپس کارخانه هاي ذوب این مواد آغاز شد . آلودگی هاي خاك ناشی از کارخانجات ذوب فلزات ، زباله هاي شهري و صنعتی ، حشره کش ها و ترافیک اتومبیل ها همگی می توانند غلظت هاي عناصر سنگین خاك را به حد سمی برسانند . علاوه بر این رسوب این مواد در حفره ها و گودال ها و به دنبال آن تجمع رواناب سطحی در این گودال ها سبب آلودگی آب هاي زیرزمینی می شود . غبار حاصل از طوفان در این مناطق سبب گستردگی دامنه آلودگی خواهد شد .

بعضی از اثرات زیانبار فلزات سنگین شامل : اختلال فعالیت های بیولوژیک خاک ، اثرات سمی بر گیاهان و اثرات زیانبار بر انسان در اثر ورود مواد به زنجیره غدایی . سوپر فسفات ها و سنگ آهک معمولاً داراي مقادیري از کادمیوم ، مس ، منگنز ، نیکل و روي بوده و بکارگیري آنها آلودگی خاك را به دنبال دارد . آرسنیک در حشره کش ها مورد استفاده قرار گرفته و به علت پایداري دراز مدت در محیط از آن استفاده نمی شود . فلزات سنگین در ترکیب قارچ کش هاي آلی ، علف کش ها و حشره کش ها حضور دارند که با کاربرد آنها ، موجبات آلودگی را فراهم می آورند . برخی  از فلزات سنگین به طریق زیر تولید و وارد محیط می شوند :

  • کادمیوم و روي حاصل از فرسایش لاستیک ها
  • سرب ناشی از احتراق بنزین
  • وانادیوم ، کرم و تنگستن حاصل از خوردگی فلزات

 

3،2 - آلاینده های نفتی :

مواد نفتی و مشتقات آن ممکن است در اثر حمل و نقل یا ذخیره سازي موجب آلودگی خاك شود . هر قدر مواد نفتی به عمق بیشتري از خاك نفوذ کنند رفع آلودگی مشکل تر و هزینه آن چندین برابر خواهد بود . آلودگی های نفتی یک پیامد اجتناب نا پذیر از افزایش سریع جمعیت و فرایند صنعتی شدن است که به دنبال آن آلودگی خاک توسط مواد هیدروکربنه نفتی به شکل وسیع در اطراف تاسیسات اکتشاف و پالایش و به شکل موضعی در مسیر انتقال این مواد قابل مشاهده است . برخی از باکتری ها و میکرواگانسیم ها در خاک می توانند موجب تجزیه مواد نفتی شوند . علاوه بر انتشار مستقیم این آلاینده ها ، غبارات حاصل از سوخت گازهای همراه نفت ، طی سالیان متمادی توانسته مواد سمی به خاک های منطقه اضافه کند . متداولترین آلاینده هاي نفتی در خاك شامل نفت ، گازوئیل ، حلال هاي کلردار ، ترکیبات بنزن ، تولوئن ، اتیل بنزن ، زایلن ( BTEX ) ،  هیدروکربن هاي آروماتیک چند حلقه اي ( PAHS ) و ... می باشد . از جمله علل آلودگی نفتی، تصادف تانکرهاي نفت ، بمباران ، پخش مواد نفتی و مشتقات آن و برخی فعالیت هاي بی ملاحظه انسان و ... می باشد .

سهم صنایع پتروشیمی و نفت در تولید پسماند خطرناك و سمی 5 درصد در بین کل صنایع می باشد . عناصر رادیواکتیو نیز از آلاینده هاي خطرناك به شمار می روند . پس از حادثه چرنوبیل در آوریل 1986 که باعث آزاد شدن عناصر رادیواکتیو به محیط شد تحقیقاتی در مورد این رادیو ایزوتوپ ها در سیستم خاك آغاز گردید . حرکت عناصر رادیواکتیو در خاك به نوع ایزوتوپ ، تراکم آنها و همچنین ماهیت فیزیکوشیمیایی خاك مورد نظر بستگی دارد . بعد از حادثه چرنوبیل ، عناصر رادیواکتیو و مورد توجه قرار گرفتند . سزیم و استرانسیوم محصولات واکنش هاي شکستن هسته ها می باشند و به طور دائم در اثر آزمایش سلاح هاي اتمی ، نیروگاه هاي هسته اي و باز فرآیند سوخت هاي هسته اي وارد محیط می شوند . سزیم و استرانسیوم که شبیه پتاسیم و کلسیم هستند در موجودات زند ه شدیداً فعال بوده و به آسانی توسط موجودات زنده خاك جذب می شوند .

 

3،3 - آلاینده های شهری ( مواد زائد و زباله ) :

یکی از مهمترین منابع آلوده سازي خاك ها زباله ها می باشند . شیرابه زباله ها می تواند به داخل زمین نفوذ کرده و منابع آبی را نیز آلوده کند . این در حالی است که همه کشورهای پیشرفته زباله ها را طلای کثیف می نامند و با بازیافت و تولید کمپوست به زباله ها ارزش افزوده می دهند . پتانسیل آلودگی فضولات آلی اعم از اینکه خانگی یا روستایی باشد زیاد بوده و می تواند به عنوان یکی از عوامل مؤثر آلوده کننده منابع آب ، خاك و در شرایطی هوا به شمار آید . از معایب بکارگیري خاك به عنوان انبار فضولات آلی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

  • آلودگی خاك ناشی از فلزات سنگین و دیگر عناصر سمی محتوي آنها
  • آلودگی آب هاي سطحی و زیرزمینی ناشی از آب دویدگی سطحی و آب شویی فضولات به ویژه از نوع دارنده نیترات در مناطق مرطوب و نیمه مرطوب
  • آلودگی هوا ناشی از پراکندگی ذرات فضولات آلی در شرایط خشک
  • اشاعه بیماري هاي مختلف به وسیله موجودات زنده میکروبی فضولات آلی

 

3،4 - آلاینده های کشاورزی :

استفاده بیش از حد سموم و کودهای کشاورزی ، آنتی بیوتیک ها و هورمون ها در دام و آبیاری مزارع با فاضلاب های آلوده از عوامل کشاورزی موثر در آلودگی خاک است . مصرف غیر بهینه کودهاي شیمیایی و سموم دفع آفات نباتی با تجمع فلزات سنگین ، ترکیبات آلی پایدار و .... خاك را آلوده می سازد . آلودگی خاك ناشی از بکارگیري کودها از طریق تغییر در خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی خاك به وجود می آید . کودهاي معدنی از سه طریق خصوصیات شیمیایی خاك را تحت تأثیر قرار داده و آلودگی آن را سبب می شوند : تغییر غلظت املاح ، تغییر pH و ایجاد مسمومیت .

جلوگیري و محدود کردن آلودگی ناشی از ترکیبات معدنی سمی به دو طریق صورت می گیرد :

  • عدم یا کاهش کاربرد آنها در خاك
  • مدیریت صحیح خاك و نبات در جهت ممانعت از گردش بیشتر آنها

بیشتر پسماند آفت کش هاي جستجو شده در خاك یا مربوط به ترکیبات شیمیایی معدنی پایدار چون آرسنیک ، مس یا سرب بوده که تا قبل از جنگ جهانی دوم از آنها به عنوان حشره کش یا قارچ کش استفاده می شده و یا مربوط به هیدروکربن هاي کلره پایدار است که بعد از جنگ کشف شده و مورد استفاده قرار گرفته اند .

آفت کش ها از راه هاي مختلفی وارد خاك می شوند که عبارتند از :

  • کاربرد مستقیم آنها در خاك
  • از طریق سمپاشی و برگشت مستقیم ذرات سموم معلق در هوا به زمین
  • بقایاي نباتی که به خاك اضافه می شوند
  • سموم جذب شده به وسیله موجودات زنده خاك

تصور می شود ذرات سموم موجود در هوا در سطح ذرات گرد و غبار موجود در هوا متمرکز شده و پس از بارندگی به صورت قطرات حاوي حشره کش به خاك وارد شوند . انتقال ذرات حشره کش از طریق باران به زمین از اهمیت بیشتري برخوردار است و مقدار سمی که از این طریق به خاك می رسد قابل توجه است . کودهای شیمیایی خواص خاک را تغییر می دهند یعنی نفوذپذیری خاک را نسبت به هوا و آب کم می کنند و اصطلاحاً خاک ها را سخت می کنند . سموم شیمیایی نیز در خاک آلودگی ایجاد می کنند .

 

4 - پاک سازی خاک :

دو روش اصلی در پاکسازي خاك هاي آلوده وجود دارد :

  • پاکسازي در محل آلوده ( In situ ) : خاك را در محل واقعی و به صورت درجا ترمیم می نمایند .
  • پاکسازي خا رج از محل آلوده ( Ex situ ) : خاك آلوده را تا عمق مشخصی حفاري و از منطقه دور نموده و در محلی دیگر آن را ترمیم می نمایند .

روش دیگري نیز براي پاکسازي خاك هاي آلوده بر شمرده می شود که عبارت است از ابقاي خاك آلوده در محل و ممانعت از انتشار آلودگی به خاك هاي اطراف ، گیاهان ، حیوانات و انسانها . این روش عموماً توسط قرار دادن یک کاور پلاستیکی حول منطقه آلوده انجام می شود به طوري که از تماس مستقیم آب باران با آن و در نتیجه انتشار آلودگی جلوگیري می شود .

روش هاي اصلاح خاك به طور کلی به 3 دسته تقسیم می شوند که عبارتند از :

  • روش هاي شیمیایی و بیولوژیکی
  • روش هاي انتقال ، جداسازي و استخراج
  • روش هاي جامدسازي ، تثبیت و نگهداري

روش هاي ترمیم خاك شامل استفاده از آب براي خارج کردن آلاینده ها ، استفاده از حلال هاي شیمیایی ، از بین برده آلاینده ها به روش سوزاندن ، کمک به ارگانیسم هاي طبیعی براي شکستن مولکول آلاینده ها ، اضافه کردن مواد به خاك براي محافظت آن و جلوگیري از انتشار آلودگی به سایر نقاط می باشد . در زیر به برخی از این روش ها اشاره شده است .

 

4،1 - خاک شویی :

در این روش براي برطرف کردن آلاینده ها ، خاك در محل خود به وسیله آب و غالباً همراه یک سورفاکتانت ( شوینده ، مواد فعال سطحی ) خاكشویی می شود . محلول خروجی در قسمت پایین محل ، با استفاده از یک سیستم جمع کننده جمع آوري شده و سپس پالایش یا دورریزي می گردد . کارآیی تکنیک خاكشویی بستگی به تخلخل ، همگنی ، بافت و کانی شناسی خاك دارد که همگی این عوامل بر قابلیت آزاد شدن آلاینده ها از خاك و سرعت آب شویی آنها از میان خاك تأثیر می گذارند . از آنجایی که اغلب مقادیر زیادي آب براي زدودن آلاینده ها از خاك مورد نیاز بوده و به تبع آن حجم پساب نیز زیاد و هزینه هاي دورریزي بالاست ، استفاده از این روش محدود شده است .

 

4،2 - پالایش حرارتی :

 در پالایش حرارتی، خاك برداشته شده با استفاده از یک کوره حرارتی در معرض حرارت زیادي قرار می گیرد . حرارت زیاد موجب تجزیه آلاینده ها می شود . مواد فرار آزاد شده نیز جمع آوري و سپس یا براي سوزانیدن از میان یک سوزاننده دیگر عبور داده می شود و یا با استفاده از حلال ها بازیابی می گردد .

 

4،3 - تثبیت :

 در این تکنیک ، یک ماده افزودنی را به خاك آلوده برداشته شده اضافه کرده و آلاینده ها را پوششدار می نمایند . سپس مخلوط حاصله دفن می شود . بنابراین گرچه آلاینده ها از بین نمی روند ولی آزادانه و به تنهایی نیز نمی توانند حرکتی داشته باشند .

  

5 - زیست پالایی ( Bioremediation ) خاك هاي آلوده به ترکیبات نفتی و روشهاي مختلف آن

 یکی از تکنولوژي هاي مهم و به روز دنیا جهت پاکسازي خاك هاي آلوده زیست پالایی می باشد . در این روش به کمک تکثیر و تلقیح میکروارگانیسم هاي مؤثر در تجزیه یک نوع ویژه آلاینده ، خاك هاي آلوده را پاکسازي می نمایند . با توجه به تنوع متابولیکی میکروارگانیسم ها و توان استفاده آنها از آلاینده هاي محیطی ، با یک انتخاب مناسب می توان از آنها در جذب ، کاهش و حذف کامل آلاینده هاي مختلف سود برد . زیست پالایی خاك هاي آلوده به نفت تحت تأثیر فاکتورهاي شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی می باشد . عوامل مؤثردر تصفیه بیولوژیکی هیدروکربن هاي موثر سه دسته می باشند که عبارتند از :

  • ساختار شیمیایی نفت یا هیدروکربن ها : نوع و اندازه ساختمان شیمیایی
  • غلظت نفت و هیدروکربن ها
  • فاکتورهاي فیزیکی و محیطی : در تجزیه بیولوژیکی مواد آلوده نفتی عواملی مانند دما ، مواد مغذي وتقویت کننده ها ، اکسیژن ، فشار ، شوري ، آب و pH مؤثر می باشد .  

زیست پالایی خاك هاي آلوده به ترکیبات نفتی می تواند در محل آلودگی و یا خارج از محل آلودگی انجام گیرد . مهمترین روش ها ي زیست پالایی خاك هاي آلوده به شرح زیر است .

 

5،1 -  تجزیه بیولوژیکی ( Biodegradation ) :

 تجزیه بیولوژیکی عبارت است از شکستن مواد شیمیایی آلی توسط میکروارگانیسم ها به عنوان منابعی جهت تأمین غذا یا انرژي . عموماً میکروارگانیسم هاي موجود در خاك قادر به تجزیه بیولوژیکی آلی در خاك هاي آلوده می باشند که این امر در صورت تأمین مواد مغذي مورد نیاز آنها انجام خواهد شد . عوامل مؤثر در تجزیه بیولوژیکی عبارتند از : رطوبت ، اکسیژن ( شرایط هوازي ) ، درجه حرارت ، pH ، مواد مغذي، جمعیت میکروبی موجود و میزان دسترسی به عناصر غذایی ، و دانستن این واقعیت که یک میکروب ممکن است در تجزیه یک نوع آلاینده مؤثر بوده ولی روي آلاینده دیگر بی تأثیر باشد . علاوه بر این ممکن است میکروب ها در تجزیه یک شکل از نوعی آلاینده خاص مؤثر بوده ولی روي شکل هاي دیگر آن بی تأثیر باشند .

 

5،2 -  معدنی کردن :

 معدنی کردن فرایندي است که طی آن ترکیبات آلی در فرایندهاي هوازي به دي اکسیدکربن ، آب و دیگر ترکیبات معدنی تبدیل می شوند . در خاك ممکن است ترکیبات آلوده کننده به طور کامل معدنی نشوند اما به ترکیبات میانی دیگري قابل تبدیل هستند .

 

 5،3 -  القاء بیولوژیکی :

 هدف ازالقاء یا اصلاح بیولوژیکی سم زدایی از ترکیبات آلی آلاینده مادر و تبدیل آنها به ترکیباتی است که یا بی خطرند یا خطرات کمتري براي محیط زیست دارند .

در روش هاي اصلاح بیولوژیکی سعی می شود از میکروارگانیسم هاي بومی جهت تجزیه آلاینده ها استفاده کنند لذا واژه دیگري به نام القاء بیولوژیکی مطرح می شود . این تکنیک یعنی استفاده از میکروارگانیسم هاي بومی در تجزیه ترکیبات آلی و کنترل و مدیریت آنها تا وقتی انجام می شود که ماده آلی هدف تجزیه گردد .

 

5،4 - ازدیاد بیولوژیکی :

 در صورتی که مشاهدات و آزمایشات نشان دهند استفاده از میکروارگانیسم هاي بومی ، یک سطح تصفیه قابل قبول ارائه نمی دهد از میکروارگانیسم هاي انتخابی استفاده می شود . به این عمل ازدیاد بیولوژیکی می گویند . این میکروارگانیسم هاي انتخابی ممکن است از نواحی آلوده جداسازي شوند و یا به روش هاي ژنتیکی و سلولی شناسایی شده و پس از تکثیر به صورت یک مایع تلقیح به محیط اضافه شوند . هدف اصلی در فرایند اصلاح بیولوژیکی تجزیه کامل ترکیبات آلی یعنی معدنی شدن می باشد . در این روش ترکیب مورد نظر کاملاً تخریب و به مواد پایدار نظیر دي اکسیدکربن و آب تبدیل می شود .

 

5،5 - تغییر شکل بیولوژیکی :

 بعضی از ترکیبات آلی تجزیه کامل نمی شوند و فقط بخشی از آنها معدنی می شود . از طرفی آلودگی هاي فلزي نیز مورد تجزیه کامل قرار نمی گیرند ، چرا که فلزات تخریب پذیر نیستند بلکه به روش هاي شیمیایی و گاهاً بیوشیمیایی ظرفیت اکسیداسیون آنها تغییر می کند . به این فرایندها که ماده آلاینده تخریب کامل نمی شود تغییر شکل بیولوژیکی گویند .

 

5،6 - تصفیه زمینی یا اصلاح به صورت زمین کشاورزي :

 این روش براي حذف هیدروکربن هاي نفت خام کاربرد دارد . تصفیه زمینی اولین بار در آمریکا به کار گرفته شد . اصلاح به صورت زمین کشاورزي احتیاج به حفاري و جابجایی خاك هاي آلوده ، رسوبات و لجن ها دارد . خاك هاي آلوده ، رسوبات یا لجن حفاري شده به صورت لایه هاي نازك حداکثر 1 تا 5/1 متر یا خطوط باریک بر روي زمین قرار داده شده و مرتباً شخم زده و زیر و رو می شوند تا عمل هوادهی صورت گیرد ( شکل شماره 1 ) . در این روش شرایط خاك اغلب تحت کنترل قرار می گیرد تا میزان تجزیه آلودگی بیشتر گردد. شرایطی که معمولاً تحت کنترل قرار می گیرند عبارتند از:

  • میزان رطوبت ( معمولاً توسط آبیاري یا پاشیدن آب )
  • هوادهی ( به وسیله شخم زدن و زیر و رو کردن خاك با تناوب از قبل تعیین شده ، خاك مخلوط شده و هوا داده می شود ) .
  • pH ( نزدیک به pH خنثی به وسیله افزودن سنگ آهک خرد شده یا آهک کشاورزي ) .

  

 شکل 1 -  فرایند Land farming در تصفیه خاک های آلوده

 

5،7 - تهویه بیولوژیکی :

 تهویه بیولوژیکی ترکیبات تجزیه پذیر در خاك را به طور هوازي با اکسیژن رساندن به میکروارگانیسم هاي موجود در خاك بر می انگیزاند . تهویه بیولوژیکی از سرعت جریان هواي کم براي فراهم کردن اکسیژن کافی جهت تقویت فعالیت میکربی استفاده می کند . در این فرایند براي حذف آلاینده ها از خاك ، اکسیژن را به خاك تزریق می کنند ( تزریق مستقیم اکسیژن در خاك ) . در این روش با حفر چاهک هایی در اطراف منطقه آلوده و ایجاد خلاء به وسیله پمپ هوا ، هوا به درون لایه هاي خاك اطراف چاهک ها نفوذ کرده و بدین ترتیب اکسیژن مورد نیاز براي واکنش بیولوژیکی تأمین می شود ( شکل شماره 2 ) . معمولاً به این خاك ها نیتروژن اضافه می شود و مواد آلی فرار به این وسیله از خاك خارج می گردد . تهویه بیولوژیکی یک تکنولوژي درازمدت می باشد . بازه زمانی آلودگی زدایی از چند ماه تا چند سال متغیر است . تکنیک هاي تهویه بیولوژیکی به طور موفقیت آمیزي در اصلاح خاك هاي آلوده به هیدروکربن هاي نفتی ، حلال هاي کلرینه نشده ( ضدعفونی نشده با کلر ) ، بعضی آفت کش ها ، نگاه دارنده هاي چوب و مواد شیمیایی دیگر مورد استفاده قرار گرفته است .

شکل 2 -  سیستم تهویه بیولوژیکی در پالایش خاكهاي آلوده

 

5،8 - توده هاي بیولوژیکی مهندسی :

 این روش زمانی استفاده می شود که فضاي کمی براي تهیه توده کمپوست در اختیار باشد . در نتیجه خاك هاي آلوده با عوامل مختلف مانند کاه ، خاشاك ، و خرده هاي چوب مخلوط و به صورت کوپه در می آید . این کوپه ها با پلی اتیلن پوشیده می شود و آب و مواد مغذي به سطح توده اضافه می گردد و اگر نیاز باشد می توان انواع میکروارگانیسم ها را نیز تلقیح نمود . توسط یک سري لوله هوارسانی انجام می شود و افزایش جریان هوا باعث می گردد ترکیبات آلی از سیستم خارج شوند اما به دلیل پوشش نفوذناپذیري کف این ترکیبات نمی توانند وارد خاك هاي زیرین شوند . توده بیولوژیکی یک تکنولوژي کوتاه مدت است . مدت زمان عملیات و باقی ماندن مواد ممکن است به چند هفته یا چند ماه منجر شود .

 

6 - نتیجه گیري :

 کیفیت زندگی بر روي زمین رابطه نزدیکی با کیفیت محیط زیست دارد . خاك یکی از منابع مهم و ارزشمند طبیعت است و منبع درآمد و تولید و اساس جمیع تمدن مادي است . از آنجایی که خاك روز به روز به قبرستان مواد زیان بخش و دریافت کننده مواد زیان آور تبدیل شده و بیشتر از آب و هوا بر بار آلودگی آن افزوده می شود ، و نیز به طور روزافزون بر اثر ایجاد ساختمان و راه و تأسیسات شهري و صنعتی مقدار زیادي خاك از گردش طبیعی و از حوزه زراعتی خارج و تبدیل به خاك مرده می شود حفاظت و پاکسازي آن از اهمیت بسیار زیادي برخوردار است .

آلاینده ها معمولاً در اثر فعالیت های انسان پدید می آیند و از همراهان دائمی جوامع پیشرفته بشری می باشند از طرف دیگر افزایش جمعیت و به دنبال آن افزایش حمل و نقل در شهرها ، پیشرفت تکنولوژی و بالا بودن استاندارد زندگی از عوامل مهم افزاینده آلاینده ها به حساب می آیند و آثار ناگوار زیادی بر شرایط زیستی محیط دارد .

تصمیم گیري درباره انتخاب نوع روش یا بهترین روش به طور معمول ، بر مبناي هزینه انجام می گیرد و نمی توان با اطمینان گفت کدام روش نسبت به روش دیگر اقتصادي تر است ، زیرا برخی از فناوري ها بسته به نوع خاك منطقه می تواند بسیار پرهزینه باشد . در واقع نوع خاك نقش مهمی در تعیین میزان هزینه تمام شده ایفا می کند . به طور مثال ، روش هوادهی در خاك براي خاك هایی مناسب است که نفوذپذیري آن نسبت به هوا زیاد باشد .


 

7 - مراجع :

 1 -  سمیه اسکندری ، مهران هودجی ، آرزو طهمورث پور ، حذف زيستي فنل به کمک باکتري بومي جداسازي شده از خاک منطقه ذوب آهن اصفهان 23/ 8 / 91

2 - هاشم کنشلو ، علی اقتصادی ، نقش جنگلكاري در كاهش آلاينده هاي نفتي ( عناصر و فلزات سنگين ) 30/4/90

3 - هادی جعفری عظیم آبادی ، تخمين هدايت هيدروليكي و مكش در خاكهاي غير اشباع بر اساس آزمايش نفوذ ، شهریور 1390

4 - سعید گیتی پور ، نیما حیدرزاده ، اصلاح محوطه هاي آلوده به آلايند ههاي آلي فرار با استفاده از روش استخراج بخارات آلايند هها از خاك ، اردیبهشت 1387

5 - امید بهمنی ، هادی معاضد ، اثرات فواصل انتقال كوتاه بر انتشار پذيري آلاينده ها در خاكهاي ماسه اي

6 -  هما شفیعی ، سعید شفیعی ، تاثیر خواص آب حفره ای بر تغییرات هدایت الکتریکی خاک ها

7 - عقیل آزادگان ، علیه آزادگان ، آلاینده های خاک

8 - مسلم بور ، داریوش یوسفی کبریا ، آلاینده های خاک و روش های پاک سازی آنها ، اسفند 1390

 

 

 

بازدید 11302 بار
آخرین ویرایش در پنج شنبه, 18 تیر 1394 ساعت 12:08

موارد مرتبط

ارتباط با ما

آدرس

ایران - تهران - دانشگاه علم و صنعت - دفتر مرکز پژوهش و فناوری علم و توسعه.

تلفن و فکس

77240664 - 021

021 - 77240667

ایمیل

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید