منبعhttp://www.jamejamonline.ir/newstext

گياه‌پالايي؛ فصلي جديد در محافظت از محيط ‌زيست‌

گياه پالايي با استفاده از مهندسي گياهان سبز شامل گونه‌هاي علفي و چوبي براي برداشت مواد آلاينده از آب و خاك يا كاهش خطرات آلاينده‌هاي محيط زيست نظير فلزات سنگين،عناصر كمياب، تركيبات آلي و مواد راديواكتيو به كار برده مي‌شود.

مهم‌ترين تركيبات معدني آلاينده، فلزات سنگين بوده و ميكروارگانيسم‌هاي خاك قادر به تجزيه آلاينده‌هاي آلي هستند، اما براي تجزيه ميكروبي فلزات نياز به آلي شدن يا تغييرات فلزي آنها وجود دارد كه امروزه از گياهان براي اين بخش استفاده مي‌شود.

اگرچه دغدغه ديگر براي كارشناسان، نحوه استفاده از گياهاني است كه به اين شكل آلوده مي‌شوند، اما راهكار توليد انرژي به عنوان يكي از ضروري‌ترين بخش‌هاي زندگي امروز، دريچه ديگري را براي دانشمندان باز كرد.
از ديدگاه جهاني، پس از آب و هوا، پوسته خاك، سومين جزء عمده محيط زيست انسان تلقي مي‌شود.

خاك علاوه بر اين‌كه پايگاه موجودات خشكي‌زي، بويژه جوامع انساني است، محيط منحصر به فردي براي زندگي انواع حيات بخصوص گياهان به شمار مي‌رود. بر خلاف آب و هوا، آلودگي خاك از نظر تركيب شيميايي به آساني قابل اندازه‌گيري نبوده و يك خاك پاك يا خالص تعريف‌پذير نيست بنابراين ناگزيريم مسائل بالقوه آلودگي خاك را در چارچوب پيش بيني خطرات و صدمات احتمالي در كاركرد خاك مطالعه كنيم.

با توسعه طرح‌هاي‌ انسان ساخت و آلوده شدن خاك‌ها به وسيله فلزات سنگين، ساختار خاك براي رشد و توسعه گياهان مسموم و خطرناك مي‌شود و تنوع زيستي خاك را نيز بهم مي‌ريزد.

در روش گياه پالايي، گياهان بر اساس مكانيسم جذب طبقه‌بندي و آلودگي خاك به فلزات سنگين به كمك روش‌هاي شيميايي، فيزيكي و بيولوژيكي كاهش داده مي‌شود.

بر  اساس تحقيقات دفتر بررسي آلودگي آب و خاك سازمان حفاظت محيط زيست، رفع آلودگي خاك معمولا با 2 روش خارج از محل و در محل صورت مي‌گيرد. در روش خارج از محل، خاك آلوده به مكان ديگري انتفال يافته و پس از رفع آلودگي  به مكان اوليه برگردانده مي‌شود. در روش ديگر كه  نياز به جابه‌جايي و انتقال ندارد آلاينده‌ها با آلي شدن، از قابليت جذب زيستي آنها كاسته مي‌شود.

براي كاهش آلودگي آلاينده‌هاي معدني در خاك مي‌توان از روش‌هاي آلي كردن، كمپلكس كردن و افزايش خاك بوسيله آهك استفاده كرد اما بيشتر اين روش‌ها گران بوده و سبب تخريب محيط زيست مي‌شوند.

در فناوري استفاده از گياهان با عنوان گياه پالايي، از گياهان سبز و ارتباط آنها با ميكروارگانيسم‌هاي خاك براي كاهش آلودگي خاك و آب‌هاي زيرزميني استفاده مي‌شود. اين فناوري مي‌تواند براي رفع هر دو نوع آلاينده خاك يعني معدني و آلي به كار رود.

بررسي‌ها نشان مي‌دهد كاربرد تكنيك‌هاي فيزيكوشيميايي، سبب از ميان رفتن ميكروارگانيسم‌هاي مفيد خاك مانند تثبيت كننده‌هاي نيتروژن ميكروريزا مي‌شود كه در نتيجه فعاليت‌هاي بيولوژيكي خاك را ضعيف مي‌كند و در  مقايسه با تكنيك گياه پالايي، بسيار هزينه‌بر است.

در روش ريزوفيلتراسيون،  از گياهان خاكي و آبي استفاده مي‌شود كه آلاينده‌هاي منابع آبي‌ آلوده با غلظت كمتر در ريشه‌هايشان تغليظ يا رسوب مي‌كنند كه  اين روش بخصوص براي فاضلاب‌هاي صنعتي، رواناب كشاورزي و يا فاضلاب معادن اسيدي كاربرد دارد و  براي فلزاتي مانند سرب، كادميم، مس، نيكل، روي و كرم مناسب است.

گياهاني مانند خردل هندي، آفتابگردان، تنباكو، چاودار و ذرت داراي اين توانايي هستند. آنها داراي قدرت جذب سرب از فاضلاب هستند كه در اين ميان، آفتابگردان بيشترين قدرت و توانايي را دارد.

در روش ديگري  با استفاده از قدرت ريشه،  محدود‌كردن تحرك و قابليت دسترسي آلاينده‌ها در خاك صورت مي‌گيرد.
‌اين روش  معمولا براي كاهش آلودگي در خاك، رسوب و لجن استفاده  مي‌شود  و از  طريق جذب، رسوب، كمپلكس و يا كاهش ظرفيت انجام مي‌پذيرد.

در روش تبخير گياهي، گياهان، آلاينده‌ها را از خاك جذب  و سپس به بخار تبديل كرده و با عمل تعرق به اتمسفر انتقال مي‌دهند. اين روش در درختان در حال رشد براي جذب آلاينده‌هاي آلي و معدني كاربرد دارد.

در روش ديگري كه به نام كاهش گياهي معروف است، گياه با متابوليسم خود از طريق انتقال، تجزيه، تثبيت  و تصعيد تركيبات آلاينده به برطرف كردن آلودگي از خاك و آب‌هاي زيرزميني كمك مي‌كند. در اين روش، تركيبات آلي به مولكول‌هاي ساده‌تر شكسته شده كه مي‌تواند به درون بافت گياه وارد شوند.

بررسي‌ها نشان داده است گياهان داراي آنزيم‌هايي هستند كه مي‌توانند پسماند حاصل از حلال‌هاي كلرينات مانند تري‌كلرو اتيلن و حشره‌كش‌هاي ديگر را تجزيه كند.

فلزات سنگين و  دسترسي آنها در خاك‌

فلزات سنگين، عناصري با وزن اتمي 54/63 تا 59/200 و وزن مخصوص بيشتر از 4 هستند. برخي از فلزات سنگين به مقدار كم مورد نياز ارگانيسم‌هاي زنده  هستند؛ هر چند افزايش بيش از حد همين فلزات سنگين ضروري مي‌تواند براي ارگانيسم‌ها مضر باشد.

فلزات سنگين غير ضروري شامل آرسنيك، آنتيموني، كادميم، كرم جيوه، و سرب است كه اين فلزات در رابطه با آلودگي خاك و آب‌هاي سطحي بسيار مهم هستند و مورد توجه علم گياه پالايي قرار مي‌گيرند.

واكنش گياهان به فلزات سنگين‌

 گياهان3 راهبرد پايه براي رشد در خاك‌هاي آلوده به فلزات سنگين دارند. گونه‌هايي كه از ورود فلزات به بخش‌هاي هوايي خود جلوگيري كرده يا غلظت فلزات را در خاك پايين نگه مي‌دارند، گونه‌هايي  كه فلزات را در اندام‌هاي هوايي خود تجمع داده و دوباره به خاك بر مي‌گرداند و گياهاني كه مي‌توانند فلزات را  در اندام‌هاي هوايي خود تغليظ كرده به طوري كه چندين برابر غلظت فلز در خاك شود و گياهاني كه غلظت بالايي از آلاينده‌ها را جذب كرده و در ريشه، ساقه  يا برگ‌هايشان تغليظ مي‌كنند.

كاربرد مهندسي ژنتيك براي بهبود گياه پالايي‌

در اين تكنيك با استفاده از تنوع ژنتيكي موجود در داخل هر گونه و تحريك خصوصيات ژنتيكي گونه‌ها مي‌توان تحمل گونه را نسبت به فلزات آلاينده محيط افزايش داد. بررسي‌ها نشان داده است توليد گياهان با پتانسيل بالاي گياه پالايي و توليد بيومس در بهبود روش گياه پالايي موثر است و تلقيح ژن‌هاي موثر در تجمع فلزات به گياهاني كه بلندتر از  گياهان طبيعي هستند سبب افزايش توليد بيومس نهايي مي‌ شود.

برخي روش‌هاي گياه پالايي محدوديت‌هايي دارد؛ به عنوان مثال در نوعي از اين روش، گياه پالايي در محدوده 3 فوت از سطح خاك و حداكثر 60 فوت از آب‌هاي زيرزميني موثر است. اين روش براي مكان‌هايي كه غلظت آلودگي در آنها پايين تا متوسط است در سطح وسيع به كار برده مي‌شود و شديدا وابسته به اسيديته خاك است.

نتايج به دست آمده از تحقيقات دانشمندان حاكي از آن است كه اسيدي كردن خاك، قابليت دسترسي فلزات را به مقدار زيادي افزايش مي‌دهد. البته ممكن است اسيدي كردن خاك، تاثيرات منفي دربرداشته باشد. براي مثال افزايش حلاليت برخي فلزات سمي و شستشوي آنها به آب‌هاي زيرزميني سبب بروز خطرات زيست محيطي مي‌شود كه بايد تحت كنترل و شرايط ويژه صورت گيرد.

مصرف توليدات گياه پالايي‌

يكي از موانع اجراي تجاري گياه پالايي، چگونگي مصرف گياهان آلوده است. پس از برداشت، آلودگي خاك توسط گياه كاهش يافته، اما مقدار زيادي بيومس خطرناك توليد شده است.

بررسي‌ها نشان مي‌دهد توليد كمپوست و متراكم كردن، 2 روشي است كه براي مديريت بيومس گياهان آلوده توسط بسياري از محققان پيشنهاد شد، اما بهترين روش براي مصرف بيومس‌هاي توليد شده توسط گياه پالايي، تغيير و تبديلات ترموشيميايي است كه در اين روش بيومس به عنوان يك منبع انرژي مصرف تجاري دارد.

اين بيومس شامل كربن، هيدروژن و اكسيژن است كه با عنوان هيدروكربن‌هاي اكسيژنه شناخته مي‌شود.

جزء اصلي هربيومس ليگنين، همي سلولز، سلولز، مواد معدني و خاكستر است كه داراي مقادير بالايي رطوبت، مواد آلي فرار و  جرم مخصوص ظاهري هستند، اما ارزش گرمايي پاييني دارند. درصد اين اجزا از گونه‌اي به گونه ديگر متفاوت است كه مديريت اين حجم از مواد زائد بسيار مشكل بوده و نياز به كاهش حجم دارد.

توليد انرژي‌

سوزاندن و توليد گاز از روش‌هاي مهم براي توليد انرژي گرمايي و الكتريكي است كه مي‌توان از گياهان آلوده استخراج شوند. بازيافت اين انرژي از بيومس به وسيله سوزاندن يا توليد گاز مي‌تواند ارزش اقتصادي داشته باشد؛ زيرا آن را نمي‌توان به عنوان علوفه يا كود مصرف كرد.

سوزاندن روش ساده‌اي است اما بايد تحت موقعيت‌هاي كنترل شده باشد. در اين روش حجم بيومس 2 تا 5 درصد  كاهش يافته و خاكستر را مي‌توان به طور مناسبي مصرف كرد.

تحقيقات نشان داده است سوزاندن پسماندهاي خطرناك حامل فلزات در فضاي باز صحيح نيست، زيرا گازهاي آزاد شده به محيط ممكن است مضر باشد، چرا كه به اين ترتيب تنها حجم كاهش مي‌يابد وگرماي توليد شده نيز به هدر مي‌رود.

تحقيقات دفتر بررسي آلودگي آّب و خاك سازمان حفاظت محيط زيست نشان مي‌دهد، توليد گاز يكي از موارد كنترل بيومس است كه از طريق مجموعه‌اي از تغييرات شيميايي گازهاي احتراقي پاك با بازده گرمايي بالا توليد مي‌شود. به اين تركيب گازي، گاز پيرو گفته مي‌شود كه مي‌توان براي توليد انرژي گرمايي و الكتريكي آن را سوزاند.
توليد گاز در يك مبدل گازي، طي مراحل پيچيده خشك كردن، حرارت دادن، تجزيه  گرمايي و واكنش‌هاي شيميايي احتراق انجام مي‌شود كه به طور همزمان اتفاق مي‌افتد.

محققان گزارش كرده‌اند پيروليز يك روش نو براي مديريت مواد زائد شهري است كه امكان دارد بتوان از آن براي مديريت بيومس گياهان آلوده استفاده كرد. پيروليز مواد را تحت موقعيت‌هاي غيرهوازي  تجزيه مي‌كند و هيچ انتشاري به هوا ندارد.

به اين ترتيب، فلزات سنگين در  كك باقي مي‌مانند كه مي‌تواند در كوره ذوب استفاده شود.  اگرچه هزينه بالاي تاسيس و مراحل عمليات فاكتور محدود كننده است، اما اگر فقط براي گياه استفاده شود مي‌تواند براي گياهان آلاينده و مواد زائد شهري مناسب باشد.

محققان بر گونه‌هاي گياهي با بيومس بالا تحقيق كرده  و نشان دادند اين روش نتايج مثبتي مي‌تواند به همراه داشته باشد و فوايد زيست محيطي موثري نيز خواهد داشت.

رفع آلودگي‌هاي نفتي‌

آلودگي‌هاي نفتي يك پيامد اجتناب‌ناپذير از افزايش سريع جمعيت و فرايند صنعتي شدن است كه به دنبال آن  آلودگي خاك توسط مواد هيدروكربنه نفتي به شكل وسيع در اطراف تاسيسات اكتشاف و پالايش و به شكل موضعي در مسيرهاي انتقال اين مواد در سطح استان‌هاي نفت‌خيز جنوبي كشور  قابل مشاهده است.

علاوه بر انتشار مستقيم اين آلاينده ها، غبارات حاصل از سوخت گازهاي همراه نفت، طي ساليان متمادي توانسته مواد سمي و مضري به خاك‌هاي منطقه اضافه كند.

وجود اين آلاينده‌ها در محيط‌زيست علاوه بر تاثير گسترده بر اكوسيستم منطقه، با گذشت زمان و ورود به چرخه غذايي، به جوامع انساني نيز راه مي‌يابند و به اين ترتيب سلامت انسان‌ها را تهديد مي‌كنند.

در حال حاضر نياز به جلوگيري از گسترش اين آلودگي‌ها و همين‌طور پاكسازي مناطق آلوده شده بشدت احساس مي‌شود. براي اين منظور مي‌توان از روش‌هاي مختلفي بهره گرفت. يكي از اين روش‌ها گياه پالايي است  كه از گياهان و ميكروارگانيسم‌هاي همراه آنها جهت پاكسازي محيط‌هاي آلوده (خاك، آب) بهره مي‌گيرد.

در حقيقت گياه پالايي با استفاده از دخالت‌هاي انساني از جمله فناوري كشاورزي (شخم زدن، كود دادن و ) باعث ايجاد شرايط مناسب براي رشد و استقرار گياه و افزايش فعاليت‌هاي طبيعي پاكسازي مي‌شود. بزرگ‌ترين مزيت اين روش نسبت به ساير روش‌ها، ارزان بودن و سادگي آن است. در اين روش، انتخاب گياه مناسب از اهميت ويژه‌اي برخوردار است كه به شرايط اقليمي منطقه، نوع و ميزان آلودگي خاك بستگي دارد.

آينده گياه پالايي‌

اگرچه اين علم هم اكنون با سرعت در حال توسعه است، اما بررسي‌ها نشان داده گياه پالايي تجاري از لحاظ زماني بايد با ديگر فناوري‌هاي ديگر قابل رقابت كردن باشد. بيشتر  آزمايش‌هاي گياه پالايي در مقياس آزمايشگاه در محيط هيدروپونيك انجام و فلزات سنگين به آنها داده شده است، در حالي كه محيط خاك كاملا متفاوت است.

در خاك واقعي بسياري از فلزات در شكل‌هاي نامحلول وجود دارند و قابليت دسترسي آنها كم و اين بزرگ‌ترين مشكل است. بسياري از گياهان هنوز شناخته نشده اند كه بايد شناسايي شوند و درباره فيزيولوژي آنها بيشتر دانست.

بهينه سازي فرايند جذب فلزات سنگين توسط گياه و مصرف مناسب بيومس توليد شده هنوز بايد مورد بررسي و تحقيق قرار گيرد تا نتايج آزمايشگاهي با عمل و واقعيت همخواني داشته باشند.

اگرچه 10 سال از كاربرد اوليه فناوري گياه پالايي در دنيا مي‌گذرد، اما اين علم توسعه بسيار سريعي داشته است و امروزه  گياه پالايي در مورد مواد آلي، معدني و راديواكتيو كاربرد دارد. اين فرايند پايدار و ارزان است و براي كشورهاي در حال توسعه بسيار مناسب  بوده و صرفه اقتصادي دارد.

بررسي‌ها نشان مي‌دهد،  راندمان اين روش با كاربرد گياهان رشد سريع با بيومس بالا و قدرت جذب بالاي فلزات سنگين افزايش مي‌يابد. در بيشتر مكان‌هاي آلوده گونه‌هاي مناسب جهت رفع آلودگي قابل شناسايي است. 2 روش كمپوست و متراكم كردن مي‌تواند جزو مراحل مقدماتي براي كاهش حجم توليدات اين گياهان باشند، اما بايد دقت شود شيرابه حاصل از تراكم به طور كامل جمع‌آوري شود.

محققان معتقدند بين روش‌هايي كه بيومس آلاينده‌ها را كاهش مي‌دهد، به نظر مي‌رسد خاكستر كردن كمترين زمان را مصرف مي‌كند و در مقايسه با سوزاندن مستقيم  از لحاظ زيست‌محيطي نيز مناسب‌تر باشد.

به اين ترتيب مشاهده مي‌شود دنياي امروز مي‌تواند با الهام از  طبيعت و سيستم نقص ناپذير بكر آن براي آنچه بشر با دست خود خراب كرده است اصلاحاتي صورت دهد كه بي‌شك سهل‌تر از جلوگيري از آلودگي منابع بويژه منابع خاك نيست.

گياهان براي محافظت از خودنوعي آسپرين توليد مي‌کنند

محققان در تازه ترين بررسي هاي خود دريافتند گياهاني که با شرايط جوي سخت مواجه مي شوند براي محافظت از خود نوعي ماده شبيه آسپرين توليد مي کنند.

به گزارش بي بي سي ، به گفته پژوهشگران مرکز ملي تحقيقات جوي در کلرادو،‌ اين مواد شيميايي موسوم به متيل ساليسيليت به شکل گاز در گياه توليد مي شود و مقاومت بيوشيميايي آن را در برابر شرايط زيستي نامناسب تقويت مي کند.

محققان مرکز تحقيقات جوي کلرادو گفتند: اين ماده شيميايي مي تواند به عنوان "يک عامل هشدار دهنده" عمل کند و کشاورزان را سريعا و در مراحل اوليه از خشک شدن احتمالي محصولاتشان آگاه کند.

استفاده از گياهان براي تصفيه فاضلاب

رابطه انسان عصر حاضر با محيط زيست دستخوش بحران است. اين بحران در اثر دخالت و بهره برداري نامعقول و تخريب سودجويانه ، در محيط زيست ايجاد شده و اثرات زيانباري براي انسان و محيط اطراف او به همراه دارد.

در اين ميان پساب هاي ناشي از توليدات صنعتي و کارخانه ها و فاضلاب هاي شهري ، در کنار تخريب و کاهش منابع خدادادي ، فشار مضاعفي را بر اکوسيستم کره زمين تحميل مي کند.

اين مساله موجب شده تا دانشمندان از طريق روش هاي مختلف بار آلودگي پساب وارد شده به محيط را کاهش دهند. يکي از موثرترين روش ها که در چند سال اخير بشدت مورد توجه قرار گرفته است ، استفاده از گياهان در تصفيه فاضلاب به صورت گسترده است که در کشور ما به علت ناآگاهي و بي توجهي ، تنها به تحقيقات آزمايشگاهي محدود شده است.

از اين رو در اين گزارش با اشاره به اهميت تصفيه فاضلاب ، انواع روش ها و جايگاه آن در کشور به بيان ويژگي ها و کاربردهاي اين فناوري فراموش شده پرداخته ايم.

در قرن اخير رشد جمعيت ، بزرگ شدن شهرها، توليدات صنعتي و کشاورزي و مصرف مواد شيميايي گوناگون باعث شده که کره زمين بيش از هر زمان ديگري در معرض آلودگي قرار بگيرد. ورود مواد آلاينده به آب ها و تجمع آنها در آبزيان به واسطه خطراتي که براي انسان و ديگر موجودات ايجاد مي کنند، بخش مهمي از آلودگي محيط زيست را شامل مي شوند. آلودگي ناشي از يون هاي فلزات سنگين که روز به روز با پيشرفت صنعت بر مقدار و انتشار آن افزوده مي شود، از مهم ترين و خطرناک ترين آلوده سازهاي زيست محيطي محسوب مي شود.

خطر اصلي اين مواد به علت خاصيت تجمع پذيري آنها در بدن موجودات زنده است که از طريق زنجيره غذايي در کل اکوسيستم به گردش درآمده و در اثر فعل و انفعالات شيميايي به مواد سمي تر و خطرناک تر که خاصيت سرطان زايي دارند، تبديل مي شود. از اين رو کنترل ، کاهش بار آلودگي و تصفيه پساب ها از ديدگاه سلامت و بهداشت عمومي ، پيشگيري از نابودي آبزيان و جلوگيري از به هم خوردن زنجيره غذايي در اکوسيستم حائز اهميت است.

فاضلاب ، محصول زيان آور توليدات انساني

فاضلاب محلول رقيقي است که 99.9 درصد آن آب و فقط 0.1درصد آن را مواد جامد تشکيل مي دهد که بخشي از آن مواد آلي و بخش ديگر مواد معدني به حالت محلول يا معلق در آب است. بوي بد فاضلاب اغلب به علت مواد آلي موجود در آن است.

اين مواد بيشتر قابل تجزيه توسط ميکروب ها هستند که در اثر آن بوي نامطبوع ايجاد مي شود.علاوه بر تشکيل بو ، فاضلاب هاي دريافت کننده مدفوع انساني و حيوانات زنده در بردارنده عوامل بيماري زا هستند که از نظر آلودگي محيط بويژه منابع آب و خاک فوق العاده اهميت دارند.

طبق پژوهش هاي انجام شده هر گرم مدفوع حدود يک بيليون عدد اشرشياکلي (نوعي باکتري) و حدود 107*2.2 عدد استرپتوکوک و مقادير قابل ملاحظه اي از انواع ديگر موجودات زنده را در خود دارد.فاضلاب ها براساس منشاء تشکيل به فاضلاب هاي شهري ، فاضلاب هاي صنعتي و کشاورزي و هرزآب هاي سطحي تقسيم مي شوند.

مهم ترين تفاوت فاضلاب صنعتي با پساب شهري در داشتن مواد و ترکيبات سمي با خاصيت خورندگي زياد، خصلت قليايي و اسيدي در آنهاست.

اولين سيستم جديد براي دفع فاضلاب نيز در سال 1842 در هامبورگ آلمان به وسيله يک مهندس انگليسي ساخته شد که تا به امروز از قواعد آن استفاده مي شود.منظور از تصفيه پساب ، به دست آوردن آب پاکيزه از طريق جداسازي آلاينده ها از آب آلوده است که يکي از مهم ترين اهداف آن علاوه بر تامين شرايط بهداشتي انسان و حفاظت محيط زيست ، بازيابي و استفاده مجدد آن براي کشاورزي و آبزي پروري بويژه در کشورهاي خشک و نيمه خشک است ، اما در بسياري از کشورهاي در حال توسعه فاضلاب ها نه تنها بدرستي تصفيه نشده بلکه همانند گذشته غالبا به درون نزديک ترين آبراهه ، رودخانه يا برکه هاي فاضلاب تخليه مي شوند.

در اين صورت غلظت اکسيژن موجود در آب رودخانه يا تالاب به دليل فعاليت باکتريايي ميکروارگانيسم هاي داخل فاضلاب براي تجزيه مواد آلي محيط کم شده و به جاي آن مواد معدني پايدار ايجاد مي شود.

چنانچه اين کاهش زياد نباشد، با جذب اکسيژن اتمسفري جبران مي شود؛ اما اگر غلظت اکسيژن به پايين تر از 115ميلي گرم در ليتر برسد، اکسيداسيون هوازي کم شده ، باکتري هاي بي هوازي بدون اکسيژن ، مولکول هاي آلي را اکسيد (تجزيه) مي کنند که نتيجه آن ايجاد ترکيباتي مانند سولفيد هيدروژن ، آمونياک و متان است که براي بسياري از موجودات زنده سمي است.

در کشور ما نيز در حال حاضر با وجود بيش از 550 شهرک صنعتي ، فقط 50 شهرک صنعتي داراي تصفيه خانه فعال است و اگر تخليه بي رويه فاضلاب هاي صنعتي و شهري به صورت کنوني ادامه يابد، حتي سفره هاي آب زيرزميني نيز که در حال حاضر مهم ترين منابع تامين آب آشاميدني مردم در اغلب نقاط هستند آلوده شده و به دليل صرف هزينه هاي زياد براي تصفيه آنها، استفاده مجدد از آب هاي زيرزميني ديگر مقرون به صرفه نخواهد بود.

دکتر رضا مرندي ، کارشناس و متخصص محيط زيست در اين باره معتقد است : «تصفيه فاضلاب مقوله اي است که امروزه در کل دنيا پيشرفت هاي زيادي درخصوص آن به وجود آمده و بر اين اساس استانداردهاي جديدي استخراج شده است که فاضلاب ها را تا حد استاندارد آب آشاميدني تصفيه مي کند؛ اما در ايران به علت نبود اطلاع رساني کافي و برنامه ريزي صحيح ، روند به روزسازي و رسيدن به سطح استانداردهاي جهاني ، بسيار کند است.

صاحبان صنايع و کارخانه داران روش تصفيه فاضلاب را روشي هزينه بر و نه درآمدزا تلقي کرده و از آن سرباز مي زنند در حالي که نتايج ساير کشورها نشان داده است در صورت تبليغ و آموزش صحيح در اين زمينه ، ارائه آگاهي هاي لازم و تشريح فوايد اين امر در سوددهي و درآمدزايي براي کارخانه ، مي توان علاوه بر تشويق سرمايه داران به ايجاد تصفيه خانه بدون توسل به اعمال قانوني و جرايم سنگين ، روش هاي نويني را در اين باره به کار بست.

روش هاي تصفيه فاضلاب

فاضلاب را بسته به ميزان و نوع بار آلودگي با روش هاي مختلف فيزيکي ، شيميايي و بيولوژيکي تصفيه مي کنند که هر کدام از زيرمجموعه ها و روش هاي مختلفي تشکيل شده است.

شيوه معمول و رايج تصفيه فاضلاب با نام لجن فعال است که در آن ترکيبي از سه روش فوق مورد استفاده قرار مي گيرد. به اين ترتيب که در مرحله اول يا تصفيه اوليه ، به وسيله تصفيه فيزيکي و شيميايي ، ذرات جامد موجود در پساب به صورت دستي يا مکانيکي به وسيله آشغال گيري هايي با شبکه بندي هاي ريز و درشت جدا شده و سپس ذرات شناور باقي مانده در مرحله بعد بر اثر اختلاف چگالي (وزن) ته نشين و براي ورود به مرحله تصفيه ثانويه يا مرحله بيولوژيکي ، بوسيله هوادهي و تزريق ميکروارگانيسم ها به محيط، آماده مي شود.

در بخش دوم ، فاضلاب به استخرهاي بزرگ ريخته مي شود و سپس ميکرو ارگانيسم هاي مختلف از جمله باکتري ها، قارچ ها، مخمرها و پروتوزوئرها در زمان هاي مختلف به سيستم تصفيه تزريق مي شود.

با انجام هوادهي و ايجاد شرايط رشد ميکرو ارگانيسم ها، فاضلاب به عنوان ماده غذايي اين موجودات مورد تخريب و تجزيه قرار گرفته ، آب ، آمونياک و دي اکسيد کربن (CO2) حاصل از اين واکنش به محيط وارد مي شود.

توده باقي مانده نيز وارد مرحله تصفيه نهايي شده و پس از گندزدايي به عنوان کود براي مصارف کشاورزي مورد استفاده قرار مي گيرد.کلرزني ، تابش پرتو فرابنفش به پساب و سيستم کربن فعال ، 3 طريق عمده براي گندزدايي فاضلاب در مرحله نهايي است.

کلر به دليل ظرفيت بالاي اکسيدکنندگي ، رشد باکتري ها و جلبک ها را متوقف کرده و رنگ و بوي پساب را کاهش مي دهد. تشعشع فرابنفش قابليت کشتن ويروس ها باکتري هاي موجود در فاضلاب را بدون توليد مواد خطرناک ديگر دارد وکربن فعال نيز در تماس بامواد ارگانيک عامل ايجاد رنگ و بوي آن را به خود جذب مي کند.

البته در کشورهاي پيشرفته مراحل تصفيه فاضلاب و بخش لجن فعال با روش هاي تخصصي تري صورت مي گيرد اما در کارخانه هاي ما اين روش معمولا به شکل ناقص انجام شده و تنها تعداد انگشت شماري از صاحبان صنايع اين شيوه را به طور کامل انجام مي دهند.

گياهان نجات بخش

يکي از ابعاد تصفيه بيولوژيکي ، استفاده از گياهان در تصفيه فاضلاب ها بخصوص فاضلاب هاي صنعتي حاوي فلزات سنگين از جمله جيوه ، کروم ، سيانيد و... است که در چند دهه اخير بشدت مورد توجه قرار گرفته است.

غلظت فلزات سنگين حاصل از پساب کارخانه ها و کارگاه ها گاهي به 200 تا سيصد P.P.M (قسمت در ميليون) مي رسد. در حالي است که استاندارد آن از نظر محيط زيستي از P.P.M است.

اين فلزات براحتي در محيط زيست تجزيه نشده و اثرات زيان باري را حتي در غلظت هاي کم براي انسان و ساير موجودات به همراه دارند. اين فلزات با روش هاي بسيار پيشرفته تصفيه نيز بسختي تخريب مي شوند اما با استفاده از گياهان و کاشت آنها در استخرهاي تصفيه و به کارگيري تکنيک هاي جديد اين شيوه ، درصد قابل ملاحظه اي از فلزات سنگين جذب گياهان شده و از محيط حذف مي شوند.

در حال حاضر کشورهاي بيشماري از جمله آلمان ، کانادا، چين ، کشورهاي آسياي جنوب شرقي و... به طور گسترده از فناوري در کنترل مواد سمي توليدات صنعتي خود بهره مي برند. گياهاني از خانواده ني ، پرطوطي ، صنوبر و... داراي آنزيم هايي هستند که توانايي سم زدايي علف کش ها و ساير مواد آلاينده را دارند، آنها اين مواد را در بافت هاي خود ذخيره کرده و پس از تمام شدن ظرفيتشان به رنگ زرد در مي آيند.

دکتر رضا مرندي با اشاره به ويژگي هاي اين دسته از گياهان مي گويد: «گياهان از آنجا که مي توانند در سطح وسيعي رشد کرده و با هزينه کمتري نسبت به ساير روش هاي تصفيه بيولوژيکي ، فلزات سمي را جذب کنند و بر عکس سيستم هاي مصنوعي ضرري براي محيط زيست ندارند، بسيار مقرون به صرفه هستند و تنها بايد محدوديت ها و استانداردهاي استفاده از اين روش از جمله مراقبت و رسيدگي به گياهان و دفع بقاياي گياهي حاوي مواد سمي پس از استفاده در سيستم تصفيه مورد توجه قرار بگيرند.»

البته اين روش تاکنون در کشور ما تنها در آزمايشگاه ها و به صورت آزمايشي انجام شده و به علت ناآگاهي و بي توجهي مسوولان هيچ گاه به عنوان روشي موثر در تصفيه فلزات سنگين و پساب هاي صنعتي مورد استفاده قرار نگرفته است.

در حالي که براساس نظر کارشناسان ، کشور ايران داراي گونه هاي گياهي بسيار متنوعي است که تا امروز ناشناخته مانده و چه بسا مي تواند از گياهان شناسايي شده در اين روش نيز موثرتر و بهتر عمل کند.

بررسي چگونگي ارتباط شيميايي بين گياهان و بندپايان از طريق زبان گياهي‌

تشخيص محيط اطراف توسط گياهان‌ پيدايش نخستين گياه به سال‌ها پيش از آغاز حيات انسان برمي‌گردد. اما ما انسان‌ها هرگز آن طور كه بايد گياهان را نشناخته‌ايم؛ چرا كه آنقدر غرق در دنياي خودمان شده‌ايم كه به تمام موجودات ديگر به چشم پديده‌هاي بي‌جان مي‌نگريم و شايد اگر شاهد حركت جانوران نبوديم، اين موجودات را نيز به عنوان پديده‌اي ساكن در نظر مي‌گرفتيم.

 اما آيا گياهان موجودات ساكن و بي‌حركتي هستند يا مي‌توانند با محيط اطرافشان در ارتباط باشند؟ آيا آنها مي‌توانند با محيط اطراف خود صحبت كنند؟ اگر اين توانايي را دارند، اين كار را چگونه انجام مي‌دهند؟

در اين طرح تحقيقاتي كه در بخش دانشجويي نهمين جشنواره جوان خوارزمي توانست رتبه سوم پژوهش‌هاي بنيادي را كسب كند، تلاش شده است با درك بهتر از روابط موجود بين دنياي گياهي و جانوري و بررسي ماهيت و چگونگي ارتباطات شيميايي بين بندپايان و گياهان گامي به منظور توليد علم و در نتيجه بهبود كارآيي عوامل مفيد براي كنترل آفات برداشته شود.

جانوران در بستري از انواع روابط پيچيده با افراد همگونه خود و افرادي از ديگر گونه‌ها و همچنين محيط فيزيكي خود قرار دارند. از سوي ديگر، بقاي هر گونه در محيط به توانايي افراد آن گونه در كسب غذا، سرپناه، جفت‌يابي، توليد مثل و دفاع در برابر شكارگران، انگل‌ها و عوامل محيطي بستگي دارد. در اين خصوص رفتارهاي سازگار به طرق گوناگون سبب تضمين بقاي گونه و در نهايت دستيابي به موفقيت تكاملي مي‌شوند. از مطالعه بر روي جانوران، اطلاعات ارزشمندي درباره روابط ميان موجودات زنده و محيط غيرزنده، فرايندهاي فيزيولوژيك تعيين‌كننده رفتارها و برخي از علل فراواني و پراكندگي جانوران به دست آمده است.

بيشتر رفتارشناسان به ارائه اصول كلي قابل تعميم به كليه گروه‌هاي جانوري تمايل دارند. برخي محققان نيز رفتارهاي جانوران را به منظور حفظ و حمايت از گونه‌هاي در حال انقراض مطالعه مي‌كنند. ديگر رفتارشناسان تنها به عملكرد جانوران آفت، شكارگر و انگل كه داراي اهميت اقتصادي هستند، توجه مي‌كنند. عده معدودي نيز رفتارهاي جانوران اهلي را تنها با هدف بهبود شرايط زندگي انسان‌ها و يا افزايش دانش اطلاعات بشري بررسي مي‌كنند.

رفتارشناسي موجودات زنده به مطالعه و بررسي رابطه رفتار يك گونه جانوري با رفتار جانوري ديگر از همان گونه محدود نمي‌شود، بلكه كنش‌ها و واكنش‌هاي مختلفي كه ميان گونه‌هاي مختلف جانوري و حتي كنش‌هايي كه بين گونه‌هاي جانوري يا گونه‌هاي گياهي صورت مي‌گيرد را نيز شناسايي مي‌كند. اين واكنش‌ها مي‌توانند در نتيجه اطلاعاتي كه ناشي از حواس بينايي، شنوايي، بويايي و لامسه هستند ايجاد شوند. اين حواس از مهم‌ترين عواملي هستند كه بر هم‌كنش ميان موجودات زنده را تحت تاثير قرار مي‌دهند. اطلاعات مورد استفاده از سوي مهره‌داران در اين برهم كنش‌ها معمولا از نوع ديداري يا شنيداري است. در حالي كه بيشتر بندپايان از حس بويايي و علايم شيميايي براي پيدا كردن جنس مخالف، غذا و اجتناب از رقبا و دشمنان طبيعي خود استفاده مي‌كنند. از مهم‌ترين ويژگي‌هاي علايم شيميايي مي‌توان به برد زياد، قدرت عبور از مانع و تخصصي بودن آنها  اشاره كرد كه به بندپايان اين امكان را مي‌دهد تا در فواصل زياد بتوانند علايم مرتبط با هدف را از علايم غيرمرتبط تفكيك كنند.

فرياد براي كمك گياه‌

به گفته دكتر حميدرضا صراف معيري، عضو هيات علمي دانشگاه زنجان و مجري اين طرح تحقيقاتي امروزه روان‌شناسي جانوري تركيبي از زيرشاخه‌هاي قديمي و جديد است. مطالعه يادگيري مقايسه‌اي و تئوري يادگيري نيز از اهميت ويژه‌اي برخوردار است  و در تحقيقات رفتارشناسان جانوري همچون پيترسن و رويت بلات كاملا مشهود است پيشرفت مهم رفتارشناسي مديون بررسي‌هاي محققان ديگري مانند اپن هايم و همكارانش در زمينه سيستم عصبي، بوگارت و همكارانش در زمينه رفتار تغذيه در خزندگاني مانند مار بندجورابي و هالو و همكارانش در زمينه رفتارهاي ابتدايي است. براساس تحقيقات انجام شده در اين طرح، وقتي گياهان مورد حمله آفات قرار مي‌گيرند، رايحه يا سيگنال‌هاي شيميايي يا علايم بويايي از خود متصاعد مي‌كنند كه سبب جلب دشمنان طبيعي آفت به اين رايحه‌ها مي‌شود. به اين تركيبات اصطلاحا رايحه‌هاي القايي گياه يا فرياد براي كمك گياه (S.O.S) گفته مي‌شود كه از آن به عنوان زبان شيميايي گياه نام برده مي‌شود.

در اين پژوهش، رفتار بيش از 2400 فرد در آفات و حشرات مفيد به روش بويايي‌سنجي‌  (OLFACTOMETERY) مورد مطالعه قرار گرفته و عكس‌العمل هر فرد در مقابل رايحه‌هاي گياه و جانور بررسي شد. براي درك بهتر از علت بروز رفتار متفاوت در افراد مورد آزمايش، استفاده از روش‌هاي مدرن ملكولي گاز كروماتوگرافي و اسپكترومتري جرمي، تركيبات شيميايي موثر در تعامل بين جانوران و گياهان ميزبان رديابي، استخراج و شناسايي شد.

در يك برهم كنش سه‌سطحي ميان گياه، گياهخوار و دشمن طبيعي، بندپايان شكارگر مي‌توانند از علايم ناشي از خود شكار يا مواد فرار گياه بهره‌برداري كنند. اگرچه تركيبات فرار خود شكار بسيار تخصصي بوده و براي دشمنان طبيعي قابل اطمينان نيست؛ اما به دليل اين كه به مقدار كم متصاعد مي‌شود، از قابليت تشخيص كمتري برخوردار است. برخلاف مواد فرار ناشي از طعمه‌، گياه در مقاديربيشتري مواد فرار از خود متصاعد مي‌كند كه بندپايان مي‌توانند براحتي آن را دريافت كنند. اما به نسبت از درجه تخصصي كمتري برخوردار است.

با توجه به اين كه گياه همواره و حتي بدون حضور گياهخوار اين تركيبات فرار را توليد مي‌كند، به نظر مي‌رسد كه در سير تكامل، گياهان در پاسخ به فشار ناشي از گياهخواري با تغيير در تركيبات تشكيل‌دهنده رايحه خود اين علايم را به اطلاعات قابل اطميناني براي دشمنان طبيعي تبديل كرده‌اند. اين علايم شيميايي كه به عنوان رايحه‌هاي القايي گياه شناخته شده است، گياه را در يك تعامل مثبت با دشمنان طبيعي قرار مي‌دهد كه هر دو از اين رابطه سود مي‌برند.

به گفته صراف، يكي از مهمترين دستاوردهاي اين طرح چاپ 8 مقاله علمي است كه 4 مقاله از بين آنها با نمايه بين‌المللي علمي I.S.I در مجلات معتبر و بين‌المللي به چاپ رسيده است.

همچنين براساس اين تحقيقات 2 مقاله‌ علمي - پژوهشي در داخل و خارج كشور ارائه شده است. در اين طرح، مطالعاتي براي شناسايي تركيبات شيميايي كه گياهان در فراخواني حشرات مفيد براي مقابله با آنان از خود متصاعد مي‌كنند، انجام شده كه نتايج آن ارائه شده است، همچنين ابعاد و زمينه‌هاي مختلف با فرضيه‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته و قدرت تشخيص گياه و رفتار و واكنش گياه در برابر تغذيه دوست و دشمن  مطالعه شده كه نتايج آن در سايت‌هاي معتبر علمي ارائه شده است.

گسترش مرزهاي دانش‌

به گفته دكتر احمد عاشوري، عضو هيات علمي دانشگاه تهران و استاد راهنماي اين طرح پژوهشي، گياه با جلب شكارگران و پارازيتوئيدها فشار ناشي از گياهخواري را كاهش مي‌دهد و دشمنان طبيعي نيز با استفاده از علائم شيميايي گياه، شكار مناسب را پيدا مي‌كنند.

اين فرآيند در حقيقت سازوكاري از جانب گياه براي افزايش شايستگي خود است كه به عنوان دفاع غيرمستقيم گياه عليه گياهخوار تلقي مي‌شود. اگرچه به نظر مي‌رسيد كه تركيبات القايي براي بهره‌برداري شكارگران به وسيله گياه توليد مي‌شود، اما اين علايم اطلاعاتي را نيز براي گياهخواران به همراه خواهد داشت. گياهخواران از رايحه القايي گياهان براي اطلاع از حضور رقباي هم‌گونه و غير هم‌گونه، فعال شدن مكانيسم دفاع گياه در نتيجه گياهخواري و همچنين براي ارزيابي از حضور احتمالي دشمنان طبيعي استفاده مي‌كنند. در اين طرح، تلاش بر اين بود تا بتوان مرزهاي دانش را گسترش داد و پي برد كه چگونه گياهان با يكديگر و حتي موجودات ديگر ارتباط برقرار مي‌كنند و اين ارتباط با دشمنان يعني آفات و دشمنان دشمنان يعني حشرات كه به عنوان عوامل بيولوژيك در نظر گرفته مي‌شوند، چگونه خواهد بود؛ بنابراين بايد دنياي موجودات زنده را كه شامل همه گياهان و جانوران ساكن كره زمين است، مورد بررسي قرار داد. نتايج تحقيقات انجام شده حاكي از آن است كه موجودات زنده از طريق ارسال محرك يا علائم مشخصي با هم ارتباط برقرار مي‌كنند. معمولا محرك‌هاي شناخته شده از جنس صوت و نور هستند. صوت در شنوايي و لامسه و نور در بينايي موثر است و علايم شيميايي نيز نوعي محرك بويايي هستند.
بيشتر محرك‌هاي شيميايي به عنوان 2 عامل يا 2 حس بويايي و چشايي قابل فهم هستند و مي‌توان بر اين اساس به ماهيت و اطلاعات نهفته در آنها دست يافت. هميشه اين پرسش مطرح بوده است كه گياهان چگونه با هم ارتباط برقرار مي‌كنند. بيش از 10 سال است كه دنياي علم و جامعه تخصصي در اين زمينه به تحقيق پرداخته و نشان داده‌اند كه گياهان با ارسال محرك‌هاي شيميايي كه بر ديگر موجودات نيز تاثيرگذار است، با هم ارتباط برقرار مي‌كنند. پرسش مهمي كه مطرح مي‌شود اين است كه آيا وقتي گياه مورد حمله يا تغذيه 2 موجود كه يكي از آنها دشمن يا آفت و ديگري از حشرات مفيد يا دشمنان طبيعي آفت يا عوامل كنترل بيولوژيك است، قرار مي‌گيرد چه پاسخي مي‌دهد؟ آيا گياه مي‌تواند دوست و دشمن را از يكديگر تشخيص دهد؟

از آنجا كه اين طرح يك طرح بنيادي است، در حال حاضر كاربردي ندارد و هدف اصلي اين بوده است كه بتوان به پاسخي بنيادي دست يافت؛ اما مانند ديگر دستاوردهاي علمي بنيادي كه پس از چند سال كاربردي مي‌شود، در آينده‌اي نه چندان دور انسان مي‌تواند از نتايج به دست آمده به نفع خود بهره‌برداري كند و از يك محرك مصنوعي براي كنترل آفات در مزارع و گلخانه‌ها بهره ببرد.

رشد بي‌رويه جمعيت انسان‌ها از يك‌سو و افزايش تقاضا و بالا رفتن سطح توقعات انسان‌ها در زندگي از سوي ديگر سبب افزايش نياز آنها به مواد غذايي گياهي شده است. با افزايش سطح زيركشت و افزايش عملكرد محصولات در واحد سطح مي‌توان به اين نياز پاسخ داد. اصلاح بذر و نهال و استفاده از مواد شيميايي به صورت كود يا سموم كشاورزي از مهم‌ترين راهكارهايي است كه مي‌تواند عملكرد محصولات كشاورزي را افزايش دهد. اين در حالي است كه استفاده از مواد شيميايي مي‌تواند خطرات جبران‌‌ناپذيري را به همراه داشته باشد. دانشمندان نيز به دنبال روش‌هاي جايگزين هستند كه يكي از اين روش‌ها استفاده از عوامل كنترل بيولوژيك است كه در طبيعت وجود داشته و انسان نيز به دانش فني استفاده از آن دست يافته است. در راستاي سند چشم‌انداز توسعه كشاورزي پايدار كه مبتني بر استفاده از روش‌هاي بي‌خطر براي محيط زيست است، كنترل بيولوژيك به عنوان يكي از بهترين روش‌هاي جايگزين سموم شيميايي توصيه شده است.

در اين طرح سعي شده است با درك بهتر از روابط موجود بين دنياي گياهي و جانوري و بررسي ماهيت و چگونگي اين ارتباط‌ها گامي در جهت بهبود كارآيي عوامل مفيد براي كنترل آفات برداشته شود.

كنترل بيولوژيك‌

متخصصان گياه‌شناسي مجموعه عملكرد گياهان را كه به منظور دفع آفات و دشمنان آنها انجام مي‌شود، فرياد براي كمك به گياهان يا زبان شيميايي گياهان ناميده‌اند. اين متخصصان براي شناسايي و تشخيص اطلاعات صادر شده از سوي گياهان از روش‌هاي جديد مولكولي استفاده مي‌كنند تا بتوانند تركيبات شيميايي موثر در تعامل بين جانوران و گياهان ميزبان را شناسايي كنند.بررسي رفتار گياهان يا مطالعه علائم ارتباطي آنها با ديگر جانداران يكي از روش‌هاي كنترل بيولوژيك محصولات كشاورزي است. كنترل بيولوژيك به عنوان يكي از بهترين روش‌هاي جايگزين سموم شيميايي توصيه شده است كه براساس آن روابط موجود بين دنياي گياهي و دنياي جانوري بهتر شناخته خواهد شد.

معرفی  سایت  مرجع دانش   : http://www.civilica.com