التحلل الحيوي بواسطة البكتيريا

التحلل الحيوي  بواسطة البكتيريا

     تعد التربة بيئة ملائمة لنمو وتكاثر انواع كثيرة من الكائنات الحية والتي تشمل 5 مجاميع رئيسية هي البكتيريا (bacteria) والفطريات (Fungi) والفايروسات (Virues) والطحالب (Algae) والابتدائيات Protozoa)) ولكل منها استراتيجية خاصة للعيش في هذه البيئة وتتواجد اغلب الاجناس البكتيرية على السطح الخارجي للتربة لوفرة الاوكسجين والمغذيات وان كل غرام من التربة الجافة يحوي نحو

109-108خلية بكتيرية.

المقدمة

وتلعب البكتيريا دورا في تحليل المركبات الكيميائية وفي دورات العناصر في الطبيعة واعادتها الى التربة مثل دورات الكاربون والنتروجين والفسفور والكبريت وتتاثر هذه البكتيريا بعوامل عدة منها درجات الحرارة والرطوبة ووفرة المغذيات والاس الهيدروجيني للتربة وان درجة التهوية تحدد الاحياء المجهرية فيها.

وقسم من هذه الاجناس البكتيرية عزلت من المناطق الملوثة بالنفط الخام ومشتقاته وتم دراسة قابليتها على تحليل المركبات الهيدروكاربونية وهذه الاجناس تعد من انواع البكتيريا الصديقة للبيئة حيث تعمل على تخليص البيئة من هذه الملوثات سواء على سطح الماء أو التربة.

وان اكتشاف النفط وعمليات تكريره وزيادة شبكة الانابيب الناقلة والحوادث التي تتعرض لها ادى الى زيادة تلوث البيئة

ولهذا استخدمت التقنيات البايولوجية التي يطلق عليها عملية التحلل الحيوي Bioremediation في ازالة هذه الملوثات.

ومن الجدير بالذكر ان الاحياء المجهرية المحللة للمركبات الهيدروكاربونية تشكل اقل من 1%من المجتمع المايكروبي للتربة وتزداد هذه الاعداد عند التلوث لتصل الى 10%من المجموع الكلي وان البكتيريا المحللة قد تنتج بعض المواد المؤثرة في الشد السطحي والتي تعمل على تفكيك وتحليل البقع النفطية .

اهداف البحث :

1. التعرف عملية  التحلل الحيوي والعوامل              المؤثرة فيها .

2. اهم الاجناس البكتيرية المحللة للمصادر الهيدروكاربونية .

3. اهم الطرق المتبعة في التحري عن هذه البكتيريا .

  تلعب معظم الاحياء في التربة دورا رئيسيا في ديمومة الحياة فيها لما تقوم به هذه الأحياء خاصة البكتريا بتحليل المركبات العضوية المعقدة والفضلات الحيوانية والنباتية وبذلك تعمل على إعادة العناصر إلى الطبيعة

وان التنوع الفسلجي لهذه البكتريا يشجعها للنمو والتكاثر في مختلف أنواع الترب إذ أن قسما منها تكيفت للعيش في البيئات المتطرفة ذات الحامضية أو القاعدية العالية وعند درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة.

     تقسيم أحياء مجهريه التربة :

     قسمت أحياء مجهريه التربة حسب طبيعة تواجدها في التربة من قبل العالم وينوكرادسكي إلى:

     .1 أحياء التربة المجهرية المستوطنة:

     تشمل الأحياء التي تكون التربة موطنها الأصلي ولها دور أساسي في التغيرات الكيميائية والحيوية والتي قد تتواجد بشكل أطوار ساكنة مثل السبورات وتتكاثر عند الظروف الملائمة

2.أحياء التربة المجهرية الدخيلة :

وهي الأحياء المجهرية التي تجد طريقها إلى التربة عن طريق معاملة التربة بالمخصبات العضوية سواء عن طريق إضافة بقايا نباتية أو مواد معدنية ووفي حالات أخرى يكون التلوث بمياه المجاري وما تطرحه الحيوانات من فضلات وان وجودها يكون له دور في التحولات الكيميائية في التربة .

     وتقسم أحياء مجهرية التربة حسب مصادر الطاقة والكاربون إلى :-

     .1 أحياء ذاتية التغذية ضوئيا :

     وهذه الأحياء تستعمل غاز ثنائي اوكسيد الكاربون كمصدر للكاربون وضوء الشمس كمصدر للطاقة .

     .2أحياء ذاتية التغذية كيميائية :

     وهي التي تستعمل ثنائي اوكسيد الكاربون كمصدر للكاربون وأكسدة المركبات العضوية كمصدر للطاقة.

3.أحياء متغايرة التغذية كيميائياً :

 وهي الأحياء التي تستعمل المركبات العضوية كمصدر للكاربون والطاقة

المخاطر الناجمة عن التلوث بالنفط الخام ومشتقاته

   إن مشاكل التلوث البيئي بدأت بالظهور منذ اكتشاف واستهلاك النفط الخام وأصبحت تشكل خطرا يهدد الحياة البشرية ,وان ازدياد عمليات إنتاج واستهلاك النفط زاد من مخاطر التلوث البيئي الذي وصل إلى السطوح المائية والترب.

  ويعد التلوث بالنفط من اخطر أنواع التلوث بسبب كميات النفط ومشتقاته وما تحويه من مواد سامة لها أثار سلبية كبيرة على البشر والحيوانات

وتعتمد سمية النفط الخام على الخواص الكيميائية والفيزيائية له وعلى كميته وفصول السنة وعوامل بيئية أخرى إذ يحتوي النفط الخام على العديد من المركبات السامة كالبنزين الذي يعد من المشتقات المسرطنة,كما إن الايثر والكازولين تعد مركبات سامة عند تواجدها بتراكيز عالية ويعد الفينول ومشتقاته من المركبات المسببة للحساسية عند استنشاقها.

طرق إزالة الملوثات النفطية من البيئات المختلفة 

1.الطرق الكيميائية :

تتضمن استعمال مواد كيميائية تعمل على ترسيبها أو مذيبات كيميائية لاستخلاصها من البيئات المختلفة أو مواد قابلة للالتصاق بها. 

2.الطريقة الفيزيائية :

تتضمن هذه الطريقة التخلص من البقع النفطية باستعمال مواد لها القابلية لادمصاص هذه البقع.

3.طريقة التحلل الحيوي :

تعد هذه الطريقة من الطرق البديلة والناجحة على نطاق واسع وأضرارها قليلة على البيئة.

وتعرف هذه العملية على إنها القابلية الايضية للأحياء المجهرية التي تعيش في البيئات الملوثة على تحويل أو معدنة المركبات العضوية الملوثة للبيئة مثل النفط الخام ومشتقاته إلى مواد اقل ضررا على البيئة حيث تدخل هذه المواد بعد تحليلها إلى الدورة البايوكيميائية وتعد هذه العملية من أهم التقنيات المستعملة لتقليل التلوث البيئي.

     وتحدث عملية التحلل الحيوي بثلاث خطوات أساسية تشمل :

     1. حدوث تغير صغير وبسيط في  هذه المركبات العضوية .

     2. تجزئة السلاسل الهيدروكاربونية  إلى أجزاء مع الاحتفاظ بالتركيب  الكيميائي للمركب الأساسي قبل  التجزئة .

     3. معدنة الأجزاء العضوية وتغير  تركيبها من جزيئات عضوية إلى  جزيئات لاعضوية .

العوامل المحددة للتحلل الحيوي للنفط الخام ومشتقاته 

1. العوامل المتعلقة بالتربة والظروف البيئية:

    هناك عوامل بيئية تلعب دورا مهما في عملية التحلل الحيوي لهذه الملوثات منها وفرة الأوكسجين و الأس الهيدروجيني ودرجات الحرارة وتركيز وتركيب المواد الهيدروكاربونية الملوثة والرطوبة النسبية والأملاح المعدنية من العوامل المؤثرة في التحلل الحيوي.

2.العوامل المتعلقة بالأحياء المجهرية:

    تعتمد آلية التحلل الحيوي على وجود البكتريا ذات القابلية للنمو والتكاثر في المناطق الملوثة واعتمادا على وفرة المغذيات اللازمة لنموها وعلى قابلية البكتريا لتحليل الهيدروكاربونات الملوثة للتربة بالإضافة إلى العوامل البيئة في المنطقة 

والعامل الآخر المؤثر هو احتواء البكتريا على البلازميدات التي تحمل الجينات المسؤولة عن عملية التحلل الحيوي اذ تزداد قابلية البكتريا لتحليلها بازدياد أعداد البلازميدات.

أهم الطرق المستخدمة للتحري عن التحلل الحيوي للمركبات الهيدروكاربونية 

  هناك طرق يمكن استخدامها لمعرفة مدى التحلل الحيوي بفعل الأحياء المجهرية: 

1.الطرق الكيميائية غير المتخصصة :

   ويتم فيها حساب النقصان الحاصل في وزن المركبات الهيدروكاربونية كالنفط الخام ومشتقاته وكذلك قياس تكّون غاز ثنائي اوكسيد الكاربون نتيجة التحلل الحيوي في الظروف الهوائية.

     .2الطرق الكيميائية المتخصصة:

     والتي يستدل من خلالها على نوع المركب المتحلل ومنها تقنيات الكروماتوغرافيا 

وتقنيةGLC والقياس باستخدام طيف الأشعة تحت الحمراء.

نبذة عن أهم الأجناس المعزولة محليا 

1.جنس Bacillus

  لهذه البكتيريا قابلية عالية لتحليل الهيدروكاربونات مثل النفط الخام ومشتقاته.

   واعتماد  على دراسات تهجين ال DNA لوحظ اختلاف في محتوى ال GC لأنواع ال Bacillus.

   بكتيريا عصوية موجبة لصبغة كرام هوائية أو لاهوائية اختيارية مكونة للسبورات الداخلية.

2.جنس Micrococcus

 وتلعب أفراد  هذا الجنس وخاصة النوع M.luteus دورا مهما في تحليل النفط الخام والديزل والكيروسين.

  بكتيريا  موجبة لصبغة كرام تكون بشكل كرويات هوائية إجبارية تترتب بشكل رباعيات أو عناقيد غير منتظمة

واثبت دراسات التهجين وجود اختلافات جينية بين أنواعه إذ لوحظ اختلاف واضح بين M.lylate , M.luteus بنسبة 50% من حيث محتواها الجيني من GC.

شكراِ لإصغائكم