سيده الهام سعادت، نسرين قربانزاده، محمدباقر فرهنگی، محمود فاضلی سنگانی
1. گروه علوم و مهندسی خاك، دانشکده کشاورزي، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.
2 . گروه علوم و مهندسی خاك، دانشکده علوم کشاورزي، دانشگاه گیلان و عضو وابسته پژوهشی گروه مهندسی آب ومحیط زیست، پژوهشکده حوضه آبی دریاي خزر، رشت، ایران.
چکیده
این پژوهش با هدف بررسی زدایش فسفات، نیترات و آمونیوم از شیرابه دفنگاه پسماند سراوان با ریزجلبک کلرلا ولگاریس انجام شد. همچنین پیامد شیرابه بر ویژگی هاي رشدي ریزجلبک شامل وزن خشک یاخته، کلروفیل و کارتنوئید بررسی شد. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی به روش اندازه هاي تکرار شده در زمان و با سه تکرار انجام شد. شیرابه در سه سطح (بدون شیرابه، شیرابه با رقت 1:1 و شیرابه با رقت 2:1) به عنوان کرت اصلی و زمان نمونه برداري (صفر، 2، 4، 6 و 8 روز) به عنوان کرت فرعی در نظر گرفته شد. اندازه کلروفیل کل در تیمار بدون شیرابه بیشترین بود و در تیمار شیرابه 1:1 با تفاوت آماري معنی دار بیشتر از تیمار شیرابه 2:1 بود (p<0). وزن خشک ریزجلبک با گذشت زمان افزایش یافت و با افزایش رشد ریزجلبک، درصد زدایش مواد مغذي نیز افزایش پیدا کرد، به گونهاي که بیشترین اندازه وزن خشک و کمترین اندازه مواد مغذي در شیرابه با رقت 1:1 در روز 8 انکوباسیون دیده شد. درصد زدایش فسفات، نیترات و آمونیوم در پایان 8 روز انکوباسیون به ترتیب 92/76، 56/94 و 98/7 بود. معادله سینتیکی ساخت زیستتوده در رابطه با کاهش غلظت فسفات، نیترات و آمونیوم نیز بررسی شد. نتایج نشان داد زدایش مواد مغذي از مدل درجه اول پیروي می کند و معادله طرح لینویور-برك براي R موود به خوبی توانست رشد ریزجلبک در شرایط محدودکننده با سوبسترا را نشان دهد. اندازه R2 طرح لینوپور-برک برای فسفات و آمینیوم0/992 و 0/972 به دست آمد. بنابراین میتوان از این معادله براي زدایش فسفات و آمونیوم بهره گیري کرد. در نهایت به نظر می رسد ریزجلبک کلرلا ولگاریس می تواند براي پالایش زیستی شیرابه سراوان به کار رود.
واژه های کليدی: آمونیوم، پسماند، تصفیه شیرابه، فسفات، معادله مونود.
مقدمه
رشد روزافزون جمعیت جهان و گسترش فعالیت هاي صنعتی و کشاورزي براي برآوردن نیاز خوراکی مردم مایه پیدایش ضایعات و پساب فراوانی شده است که چگونگی رهاسازي آنها از چالش هاي مهم در زمان کنونی است. Sayadi et al). 2012 )یکی از مهمترین عوامل آلوده کننده منابع آب، نشت شیرابه از مکانهاي دفن پسماند و ورود آن به منابع آب روزمینی و زیرزمینی است. راه یافتن شیرابه ناشی از پسماندهاي دفن شده به آبهاي زیرزمینی مایه آلودگی منابع آبی نزدیک جایگاه دفن پسماند می شود و چنین آلودگی هایی در منابع آبی، آسیب بسیار بزرگی براي مردم بومی و محیطزیست داردMishra et al.,) 2018). یکی از روشهاي رایج دفع پسماند در کشورهاي در حال توسعه دفن آن در خاك است که اگرچه ساده ترین و نسبتاً ارزانترین روش دفع به شمار میرود اما اگر به درستی مدیریت نشود، می تواند منجر به آلودگی جدي محیط شود .(Kim and Owens, 2010; Luo et al., 2019). پسابها و شیرابه ها خاستگاهی سرشار از مواد آلی و کانی بوده که مایه بهبود رشد ریزجلبکها و پدیده شکوفایی جلبکی میشوند (Glibert،2020) . از میان این مواد کانی میتوان به آمونیوم، نیترات و فسفات اشاره کرد که در فرایند یوتریفیکاسیون منابع آبی نقش ویژه ای دارند.( Brennan and Owende،2010). یوتریفیکاسیون منابع آبی میتواند بر ساختار و عملکرد زیستبوم تأثیرگذار باشد و حتی میتواند با تأثیر بر گوناگونی زیستی آن پایداري و هماهنگی زیست بوم را به هم بریزد. از سوي دیگر، با توجه به دگرش ساختار زیست بوم، ورود گونه هایی که بومی نیستند افزایش یافته و مایه از میان رفتن گونه هاي بومی و دگرش آبزیان در آن می شود(Padedda et al.2017) بنابراین انجام کارهاي به سازي در شیرابه ساخته شده در این گونه دفنگاه ها براي مهار و کاهش آلودگی نیتروژن و فسفر و رساندن غلظت آنها به زیر آستانه پذیرفته شده براي ورود به زیست بوم های آبی ضروری است(Camargo and Alanso, 2006). تاکنون روش هاي فیزیکی، شیمیایی و زیستی گوناگونی براي زدایش نیتروژن )بیشتر آمونیوم و نیترات( و فسفات از شیرابه و پسابهاي پسماندها بکار رفته است ولی نیاز است که بهره گیري از روش هاي به سازي زیستی و به کارگیري توان ریز جانداران گوناگون مانند ریزجلبکها در زدایش آلاینده ها از شیرابه همانند یک روش با کارآیی بالا، ارزان و سازگار با محیطزیست بیشتر بررسی شود(Chen et al., 2012; Kim et al., 2013). ریزجلبکهاي میکسوتروف توان انباشت زیستی و زدایش آلاینده هایی مانند عناصر کانی )نیتروژن و فسفر(، فلزهاي سنگین و آلاینده هاي آلی مانند فنل ها، آفتکش ها و… از آب هاي آلوده دارند(Chen et al., 2015; Xiong et al., 2016).
پرکاربردترین ریزجلبکها براي به سازي فاضلاب گونه هاي کلرلا ، سندسموس و اسپیرولینا هستند. ریزجلبک کلرلا ولگاریس رشد تندي داشته و در فلور بیشتر آبهاي جهان یافت میشود و بویژه به دلیل مقاومت بالا در برابر آلاینده هاي آلی و همچنین رشد پایدار در فاضلابهاي مختلف شناخته شده است (Borowitzka،2018) Wang et al. (2010) توانایی ریزجلبک کلرلا ولگاریس را در زدایش عناصر مغذي از پساب مورد بررسی قرار دادند و کارایی زدایش مواد مغذي را 83 درصد براي نیتروژن معدنی و 90 درصد براي فسفر معدنی گزارش کردند(2016) Sayadi et al نیز زدایش 89/8 درصدی نیترات و 88 درصدي فسفات از محول آبی را با ریزجلبک کلرلا ولگاریس گزارش کردند. کشت ریزجلبکها در پساب هاي شهري نیز براي دستیابی همزمان به دو هدف کاهش عناصر مغذي و ساخت زیستتوده پیشنهاد شده است .(Markou and Georgakakis, 2011)
رشد ریزجلبکها و در پی آن، کاهش نیتروژن و فسفات تا اندازه ي زیادي وابسته به شرایط محیطی مانند در دسترس بودن مواد مغذي، شدت نور و دماي محیط است. به همین دلیل تعیین معادلات سینتیکی که پیشبینی عملکرد ریزجلبک ها در محیط را شدنی می کند داراي اهمیت زیادي است. مدل هاي سینتیک رشد ریزجلب کها، شناختی از ساخت زیستتوده و میزان مصرف مواد مغذي ارائه میدهند. ارائه یک مدل سینتیکی رشد در پیش بینی زدایش مواد مغذي، رشد زیستتوده و بهینهسازي شرایط کاربرد براي کشت ریزجلبکها در پسابها بسیار مهم است (Eze, et al., 2018)
شیرابه دفنگاه سراوان که جایگاه دفن پسماندهاي شهر رشت و شهرهاي پیرامون است، از راه رودخانه سیاهرود و سپس زرجوب و پیربازار وارد تالاب انزلی میشود و از این راه در ایجاد پدیده یوتریفیکاسیون و تخریب زیستبوم تالاب انزلی نقش دارد. هدف از این پژوهش بررسی زدایش یون هاي آمونیوم، فسفات و نیترات از شیرابه دفنگاه سراوان با ریزجلبک کلرلا ولگاریس و بررسی مدل سینتیکی رشد این ریزجلبک است.
جهت دانلود و مطالعه این مقاله اینجا کلیک کنید.