فهرست مطالب
چگونه رنگ‌ها، ضایعات انفجاری و هیدروکربن‌های پلی آروماتیک، آفتکشها و داروها به‌واسطه میکروب‌ها تجزیه می‌شوند؟
یکی از خطرسازترین جنبه‌های فعالیت‌های انسانی و زندگی صنعتی، راه‌یابی زباله‌های سمی به محیط است. انتشار چنین آلاینده‌هایی منجر به اختلال در طبیعت می‌شود که در نهایت اثرات آن در فرآیندهای اکولوژیکی و زندگی انسان، قابل مشاهده است. فناوری‌های تصفیه‌های فیزیکی و شیمیایی که در حال حاضر برای پاکسازی این آلاینده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، گران هستند و نمی‌توانند به اندازه کافی این آلاینده‌ها را کاهش داده و یا اصلاح کنند.
تجزیه زیستی فرآیند طبیعی است که در آن مواد به صورت بیولوژیکی تجزیه می‌شوند. در حالی که زیست پالایی یک فرآیند مهندسی شده جهت استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای پاکسازی آلاینده‌های محیطی است. در این مقاله، پتانسیل اصلاح بواسطه میکروارگانیسم‌ها که شامل قارچها، آرکی‌باکتری‌ها و یوباکتری‌ها می‌شوند، بر روی رنگ‌ها، PAHs، داروها، زباله‌های انفجاری و آفتکشها، مورد بررسی قرارمی‌گیرد.
رنگ‌ها
رنگ ها مواد شیمیایی محلول با حداقل یک گروه کروموفور هستند که طریق مواد گوناگون در طبیعت پخش می‌شوند. از نمونه خطرات رنگ‌ها مالاکیت گرین (MG) می‌باشد که بیشتر به عنوان قارچ‌کش یا عامل ضدعفونی کننده استفاده می‌شود اما برای سلول‌های پستانداران در غلظت 0.1 میلی گرم در میلی لیتر سمی است. MG در بسیاری از کشورها ممنوع شده‌است اما به دلیل هزینه کم و کارایی آن هنوز در برخی کشورها استفاده می‌شود. رنگ‌های آزو نیز ترکیباتی آروماتیک با یک یا چند گروه -N=N- هستند. بنابراین، تخریب یا حذف مناسب این رنگ‌ها از محیط از اولویت بالایی برخوردار است.
اثرات سمی رنگ‌ها
پساب نساجی و محصولات آنها که در محیط زیست رها می‌شوند، دارای طبیعت سمی هستند. هنگامی که پساب نساجی حاوی رنگ‌های آزو در محیط رها می‌شود، به دلیل اثرات تراتوژنیکی، جهش‌زایی و سرطان‌زایی آنها مشکلات زیادی ایجاد می‌شود. علاوه بر این، متابولیت‌های خاصی که در اثر تجزیه رنگ‌ها تولید می‌شوند حتی می‌توانند سمی‌تر از ترکیبات اصلی باشند.
اصلاح رنگ‌ها به وسیله میکروب‌ها
امروزه از روش‌های فیزیکی (جذب، انعقاد، لخته سازی، فیلتراسیون غشایی و غیره) و شیمیایی (فرایند اکسیداسیون، معرف فنتون، ازنزنی و غیره) برای حذف رنگ‌ها استفاده می‌شود. اما این روش‌ها معایب خاص خود را دارند که عبارت‌اند از: راندمان پایین، تاثیرگذاری اختصاصی بر روی انواع رنگ‌ها، تولید محصولات جانبی سمی و گاهی هزینه بالا. تجزیه زیستی با استفاده از میکروب‌ها یک جایگزین مقرون‌به‌صرفه، امکان‌پذیر و سازگار با محیط زیست برای روش‌های فیزیکی و شیمیایی است. به طور مثال، گونه ای از جنس آنتروباکتر می‌تواند مالاکیت سبز را با بازده بیش از 98 درصد تجزیه کند.
میکروارگانیسم‌های مختلفی مانند باکتری‌ها، قارچها و مخمرها و غیره مسئول تجزیه زیستی رنگ‌ها هستند. با این حال باکتری‌ها به دلیل تکثیر سریع، دستکاری آسان و توانایی تحمل شرایط سخت نسبت به سایر میکروارگانیسم‌ها ترجیح داده می‌شوند. میکروارگانیسم ها به اشکال مختلف خالص، مخلوط، زنده و مرده برای تجزیه زیستی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
آفتکشها
جمعیت رو به رشد انسان‌ها، روز به روز، به میزان غذای بیشتری نیاز دارد. سینتیک رشد جمعیت نشان می‌دهد که جمعیت کلی انسان تا سال 2050 از مرز نه میلیارد نفر عبور خواهد کرد. تامین نیاز غذا برای زندگی چنین تعداد زیادی از افراد مستلزم افزایش 70 درصدی تولید غذا است. اولین و مهمترین چیز در دستیابی به این هدف، به حداقل رساندن خسارات از جانب آفات به محصولات است. آفتکشها مواد شیمیایی هستند که برای کنترل جمعیت آفات به حدی استفاده می‌شوند که آسیب حداقلی به محصولات زراعی وارد کنند.
اثرات سمی آفتکشها
اثرات مختلفی از آفتکشها بر روی آبزیان وجود دارد، مانند دگردیسی تاخیری، اختلال در متابولیسم استروئیدها، سرعت کم حرکت چشمی و شنای نامنظم. آترازین یکی از آفت کش‌هایی است که می تواند بر سیستم عصبی مرکزی، سیستم تولید مثل، سیستم قلبی عروقی و سیستم ایمنی تاثیر بگذارد. فنوالرات نیز که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد باعث اختلال در سیستم تولید مثل مردان می‌شود. از طرف دیگر، آفتکش‌های ارگانوفسفره مانع از فرآیندهای متابولیک مختلف در گیاهان مانند فتوسنتز، متابولیسم کربن، بیوسنتز کلروفیل و متابولیسم نیتروژن می شوند.
اصلاح آفتکشها به‌وسیله میکروب‌ها
چندین آنزیم مسئول تخریب آفتکشها شناسایی و جداسازی شده‌اند که شامل ترانسفرازها، ایزومرازها، هیدرولازها، لیگازها، استرازها، پراکسیدازها و اکسیدازها می‌شوند. این آنزیم‌ها واکنش هایی مانند هیدرولیز، اکسیداسیون، کاهش گروه نیترو به گروه آمینه، برش حلقه و غیره را انجام می‌دهند.
نویسنده: نرگس امینی
منابع تصاویر: ecplaza / triplepundit / rdworldonline
همچنین بخوانید: همه‌چیز درمورد باکتری‌ها
