غربال‏گری، خالص‏سازی و شناسایی دیاتومه‏های سیستم تصفیه پساب خروجی شرکت پالایش نفت کرمانشاه

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سیستماتیک اکولوژی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 استادیار فیزیولوژی گیاهی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 دکتری بیوشیمی، گروه پژوهشی میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

4 دانشیار مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

5 کارشناس ارشد سیستماتیک اکولوژی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

مقدمه: وجود پالایشگاه‏های متعدد در ایران، اهمیت تصفیه پساب را توجیه می‏کند. ریز جلبک‏ها با توجه به تنوع و کاربرد‏ فراوان، در این امر برتری دارند. از ریزجلبک‏های موثر، می‏توان به باسیلاریوفایت، که به دیاتومه‏ها معروف هستند، اشاره کرد که از نظر اکولوژی بسیار موفق هستند. بهترین روش، جستجوی دیاتومه‏ها در محل آلودگی است. با توجه به مطالعات پالمر، با شناسایی گونه‏های مقاوم، می‏توان از آن‏ها به عنوان یک شاخص آلودگی آلی، برای تخمین کیفیت آب استفاده کرد. محاسبه حجم زیستی هر سلول، به عنوان اندازه‏گیری توده زیستی نسبی است. با مطالعه دیاتومه‏های سیستم تصفیه پساب خروجی شرکت پالایش نفت کرمانشاه، علاوه بر کمک به غنای گونه‏ای کشور، می‏توان گونه‏های مقاوم به آلودگی نفتی را شناسایی و معرفی کرد، تا در مطالعات بعدی برای تصفیه زیستی استفاده شود‏‏.
مواد و روش‏‏ها: از 6 ایستگاه تعیین شده در سیستم تصفیه پساب شرکت پالایش نفت کرمانشاه، نمونه‏برداری انجام شد. پس از انتقال به آزمایشگاه و با تهیه سری رقت از نمونه‏ها در محیط بی جی مایع، و در طی پاساژهای متوالی و متعدد ریزجلبک‏ها خالص‏ شدند. سپس، دیاتومه‏ها با کلونی‏‏های قهوه‏ای در پلیت‏های جدید پاساژ داده شدند. نمونه‏ها توسط میکروسکوپ نوری و با استفاده از کلید‏های شناسایی معتبر، شناسایی شدند. میانگین مساحت و حجم زیستی سلول‏ها، بر حسب میکرو‏متر مربع با استفاده از روش هیلبراند[i]، محاسبه شد.
نتایج: عدم رشد باکتری در محیط نوترینت آگار پس از 48 ساعت، نشان دهنده موثر بودن روش خالص‏سازی به کار برده شده با استفاده از آنتی‏بیوتیک کلرامفنیکل بود. همچنین، در این پژوهش، با استفاده از کلید‏های شناسایی معتبر رده‏های مختلفی از دیاتومه‏ها شناسایی شد، که بیشتر به جنس‏های نویکولا، نیتزسشیا و فراستولیا متعلق بودند. در میان جنس‏ها و گونه‏های شناسایی شده، گونه فراجیلاریا کاپوسینا دارای بیش‏ترین حجم زیستی در سلول بود.
بحث و نتیجه‏گیری: در بررسی جنس‏ها و گونه‏های سیستم تصفیه پساب شرکت پالایش کرمانشاه، به علت آلودگی، تنوع دیاتومه‏ها بسیار پایین بود. بسیاری از جنس‏های شناسایی شده مطابق با گزارشات قبلی بود. فراجیلاریا کاپوسینا حجم بیشتر توده زیستی نسبی را تشکیل داد. بر طبق جنس‏های شناسایی شده و شاخص پالمر، پساب خروجی شرکت پالایش نفت کرمانشاه، آلودگی کمابیش بالایی دارد. همچنین، با توجه به این پژوهش، می‏توان جنس‏های فراجیلاریا و پینولاریارا به عنوان جنس‏های جدید مقاوم به آلودگی نفتی گزارش کرد.



[i]- Helmut Hillebrand

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Isolation, Screening and Identification of Diatoms from Kermanshah Oil Refinery Wastewater Treatment Systems

نویسندگان [English]

  • Elham Mohammadian 1
  • Naser Karimi 2
  • Behnam Rasekh 3
  • HamidReza Ghasempour 4
  • Soma Dehlavi 5
1 M.Sc. of Ecology, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Associate professor of Plant physiology, Razi University, Kermanshah, Iran
3 Ph.D of Biochemistry, Research Institude of Petroleum Indudstry, Tehran, Iran
4 Associate professor of Chemical engineering and Biotechnology, Science and Research Branch, Azad University, Kermanshah, Iran
5 M.Sc. of Ecology, Kurdistan University, Sannandaj, Iran
چکیده [English]

Introduction:There are many oil refineries in Iran, so waste water should be treated. Algal remediation is one of the best methods. The class of Bacillariophyta (diatoms) has distinct ecological preferences and tolerances, making them useful indicators of contemporary ecological conditions. Isolation and selection of microorganisms is the first step in bioremediation. Palmer assessed the tolerance of algal species to organic pollution, and incorporated the data into an organic pollution index for rating water quality. Biovolume is used as a measure of relative algal biomass. The present work was conducted to isolate and select the tolerance diatoms from Kermanshah Oil Refinery wastewater treatment systems. This helped to improve diatoms community of Iran and prepare a list of tolerance diatom in bioremediation.
Materials and methods: Wastewater samples were collected aseptically at six points in and transferred to the laboratory. The serial diluted were prepared in BG broth, and then samples were cultured into Bristol agar and BG agar with chloramphenicol. Finally they were cultured in NA to assurance that there are no bacteria. The brown diatoms colonies were cultured in new plates. The samples were observed through microscope, and keys were used to classify them. Also biovolume according to geometric shapes (um3) were calculated.
Results: There was no bacterial growth after 48 hours thus this method is an applied method in order to isolate diatoms. A variety of classes were observed such as Navicula, Nitzschia and Frustulia. Analysis of the biovolume revealed that the species of Fragilaria capucina has the maximum biovolume.
Discussion and conclusion: This research revealed that the diatoms diversity in Kermanshah Oil Refinery wastewater treatment systems is low due to the high rate of organic pollution according to Palmer index. Also Pinnularia, Fragilaria can be used in the list of tolerance diatoms.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Diatoms
  • Kermanshah Oil Refinery
  • Wastewater
  • Screening

مقدمه

63 درصد از منابع نفتی دنیا در خاورمیانه قرار دارند (1). با توجه به اینکه در ایران پالایشگاه‏های متعددی وجود دارد، اهمیت تصفیه پساب، قبل از ورود به محیط زیست، افزایش می‏یابد. امروزه تصفیه زیستی توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. از موجوداتی که در تصفیه زیستی نقش دارند، می‏توان به گیاهان، باکتری‏ها و جلبک‏ها اشاره کرد (2). بنابر دلایل متعددی در تصفیه پساب پالایشگاه، ریز‏جلبک‏ها برتری دارند. از ریزجلبک‏های موثر می‏توان به باسیلاریوفایت، که به دیاتومه‏ها معروف هستند، اشاره کرد (3). شواهد روزافزون نشان از نقش ریزجلبک‏ها در اکسیداسیون و تجزیه هیدروکربن‏ها و تصفیه زیستی پساب پالایشگاه نفت دارد (4 و 5). در نخستین گام برای تصفیه زیستی، باید جنس‏ها و گونه‏های مقاوم را شناسایی کرد. بهترین روش، جستجوی آن‏ها در محل آلودگی است. مرحله پس از یافتن سویه، خالص‏سازی، شناسایی و کشت بهینه خواهد بود. بررسی حذف آلاینده‏ها توسط سویه غربال شده در مرحله بعدی قرار دارد (6).

قدیمی‏ترین و ابتدایی‏ترین موجودات فتوسنتتیک، ریز‏جلبک‏ها هستند که با انجام فرآیند فتوسنتز، اکسیژن جو را ایجاد کرده‏اند، و به دنبال آن لایه اوزون بوجود آمده است. بدین ترتیب ریز‏جلبک‏ها حیات سایر موجودات را بر روی زمین امکان‏پذیر ساخته‏اند. امروزه توده زیستی جلبکی در صنعت‏های متعددی کاربرد دارد. توده زیستی جلبکی می‏تواند به عنوان ماده اولیه سوخت زیستی، ماده غذایی برای انسان و دام، در بخش سلامت و داروسازی و همچنین، در بخش کشاورزی به عنوان کود، استفاده شود (1، 7 و 8).

رده‏ دیاتومه‏ها، بیشتر تک سلولی است که از نظر توزیع، جهانی هستند و طیف وسیعی از زیستگاه‏ها، مانند استخر‏های آب شیرین تا دریاچه‏های بسیار شور را در برمی‏گیرند. در میان جانداران آبزی در زمین، دیاتومه‏ها بیش‏ترین تنوع و فراوانی را دارا هستند (3). همچنین، در میان سایر فیتوپلانکتون‏ها، همیشه و یا بیشتر یک یا چند گونه از دیاتومه‏ها، نمونه غالب است. دیاتومه‏ها از نظر اکولوژی بسیار موفق و کاربرد‏های محیط زیستی وسیعی دارند. از دیاتومه‏ها می‏توان به عنوان شاخص تغییرات محیط زیستی و تغییرات طولانی مدت در آب‏های جاری، نهرها، دریاچه‏ها، قطب شمال، جنوب و دریاچه‏های شور و شیرین استفاده کرد (9). علاوه بر آن به عنوان شاخص اسیدیته آب‏های سطحی و همچنین، به عنوان شاخص یوتروفیکاسیون دریاچه‏هاست. همچنین، خاک‏های دیاتومه، که برای حفاظت غلات، بقولات و دانه‏های روغنی در انبار‏ها بکار گرفته می‏شود، از دیگر کاربرد‏های دیاتومه‏هاست (3 و 6). دیاتومه‏ها طیف وسیعی از نظر شکل و اندازه را در برمی‏گیرند. در نمونه‏ مخلوط ممکن است تعداد زیادی از دیاتومه‏های کوچک حجم کمی از توده زیستی را به خود اختصاص دهند، در حالی که دیاتومه‏های بزرگ‏تر که حتی فراوانی کمتری دارند حجم غالب را تشکیل می‏دهند. بنابراین، محاسبه حجم هر سلول به عنوان اندازه‏گیری توده زیستی نسبی است (9).

فلور ریز‏جلبکی مناطقی از جهان، به‏ویژه در کشور‏های توسعه نیافته و در حال توسعه هنوز به خوبی شناسایی نشده است. با اهمیت روز افزون این موجودات، ‌شناسایی و مطالعه آن‏ها نیز گسترده می‏شود. در محیط‏های آبی مختلف، فراوانی و تنوع هر یک از این جوامع جلبکی و نقش آن‏ها متفاوت است (10). آلاینده‏ها با تغییر در اندازه جمعیت‏های گونه‏ها باعث کاهش تنوع، پیچیدگی و ثبات اجتماعات فیتوپلانکتونی می‏شوند (6). گونه‏های جلبکی مختلف میزان حساسیت‏های متفاوتی نسبت به آلودگی‏ها بروز می‏دهند (11). در مورد واکنش ریز جلبک‏ها به عوامل محیطی مانند اسیدیته، فلزات سنگین، شوری و مواد غذایی اطلاعات اکولوژی زیادی وجود دارد و گونه‏های شاخص زیادی در این مورد معرفی شده است (6 و 12).

شرکت پالایش نفت کرمانشاه، یکی از قدیمی‏ترین پالایشگاه‏های ایران است. بنابراین، منطقه مناسبی برای جستجوی دیاتومه‏های مقاوم است. پساب تولیدی در شرکت پالایش نفت کرمانشاه توسط سیستم‏های طراحی شده و در طی فرآیند‏های مختلف تصفیه می‏شود. در نخستین مرحله واحد ای‏پی‏ای[1]، که یک واحد تصفیه فیزیکی محسوب می‏شود، قرار دارد. سپس، مراحل تصفیه به ترتیب شامل: تانک یکنواخت ساز، تانک خنثی‏سازی، حوضچه منعقد‏کننده، حوضچه هوا‏دهی، زلال کننده‏ها، تغلیظ کننده، بستر‏های خشک کننده لجن و حوضچه کلر‏زنی است.

با مطالعه تاکسونومیکی دیاتومه‏های سیستم تصفیه پساب خروجی شرکت پالایش نفت کرمانشاه، علاوه بر کمک به غنای گونه‏ای کشور، می‏توان گونه‏های مقاوم به آلودگی نفتی را شناسایی و معرفی کرد. علاوه بر آن با محاسبه حجم زیستی[2] دیاتومه‏های جدا شده، نسبت توده زیستی هر دیاتومه تعیین می‏شود (9). همچنین، می‏توان با توجه به گونه‏های جدا شده درجه آلودگی پساب خروجی را تعیین کرد. همچنین، با خالص‏سازی جلبک‏های بومی می‏توان در مطالعات بعدی با استفاده از آن‏ها به عنوان روشی مکمل، بدون ایجاد تغییرات اساسی در روند فعلی عملکرد تصفیه خانه، و با صرف هزینه‏های کمتر سبب افزایش عملرد تصفیه بیولوژیکی پساب پالایشگاهی شد. بنابراین، این کار با هدف بررسی غربال‏گری، خالص‏سازی و شناسایی دیاتومه‏های سیستم تصفیه پساب خروجی شرکت پالایش نفت کرمانشاه انجام شد.

 

مواد و روش‏ها

مشخصات محل مورد مطالعه

شرکت پالایش نفت کرمانشاه از سال 1314 در شمال شهر کرمانشاه، با موقیعت ۴۷ درجه و ۴ دقیقه شرقی و ۱۹ درجه و ۳۴ دقیقه شمالی، و در کنار رودخانه قره سو فعالیت خود را با تولید روزانه 4200 بشکه آغاز کرد . نفت خام آن از نفت شهر و افرینه اهواز تامین می‏شود و در حال حاضر تولید روزانه آن30000 بشکه در روز است.

ایستگاه‏های نمونه‏برداری

به طور کلی تعداد ایستگاه‏های نمونه‏برداری در یک پیکره آبی با توجه به اهداف مطالعه، ماهیت شاخص‏های مورد سنجش، عمق محیط و پستی و بلندی بستر، نوع بستر و جنس آن و در نهایت، شرایط اطراف آن تعیین می‏شود. میزان دقت مورد نیاز در تعیین تعداد ایستگاه‏ها نقش بزرگی را ایفا می‏کند. در مواردی که شرایط یک محیط آبی از جمله تالاب‏ها و دریاچه‏ها یکنواخت است، حداقل 3 ایستگاه منظور می‏شود (6).

در این پژوهش، با توجه به این که شاخص‏های محیطی (از جمله اکسیژن محلول) مورد سنجش نیست و هدف اصلی تعیین تنوع جلبکی و جداسازی آن‏هاست، در مجموع 6 ایستگاه تعیین شد. 3 ایستگاه در حوضچه هوا‏دهی، محل ورود پساب به حوضچه و قسمت‏های هوا‏دهی و خروجی حوضچه، و 3 ایستگاه دیگر شامل: زلال کننده‏ها، حوضچه کلرزنی و حوضچه ماهی بودند. ایستگاه‏های مورد نظر انتخاب شدند که معرف ناحیه پیرامون خود هستند.

روش نمونه‏برداری

از جلبک‏هایی که به طور طبیعی بر روی دیواره قسمت‏های مختلف حوضچه هوادهی بودند، شامل محل ورود پساب به حوضچه، قسمت‏های وسط حوضچه و در نهایت، خروجی حوضچه، به شکل تصادفی، نمونه‏برداری انجام شد. سایر ایستگاه‏ها به ترتیب عبارتند از: زلال کننده‏ها، حوضچه کلر‏زنی و حوضچه ماهی، که از قسمت‏های مختلف به شکل تصادفی و به روش تراشیدن از سطح، نمونه‏برداری انجام شد. هر نمونه به شکل جدا گانه در ظرف‏های شیشه‏ای دهانه گشاد استریل، ریخته شد. نمونه‏ها در شرایط تاریکی و در دمای 4 درجه سانتی‏گراد به آزمایشگاه منتقل شد (6 و 13).

تهیه سری رقت با استفاده از محیط کشت مایع بریستول[3] به همراه آنتی بیوتیک

پس از حذف گل و لای موجود در نمونه‏ها، برای تغلیظ نمونه‏ها، در آزمایشگاه از روش سانتریفوژ[4]‍ شد. در این روش ابتدا نمونه‏ها در 1500 دور در دقیقه[5] به مدت 5 دقیقه سانتریفوژ شد (10). پس از آن در شرایط عاری از میکروب[6]، سری رقت، تا رقت 5- 10، با استفاده از محیط کشت مایع بریستول تهیه شد. برای تهیه محیط کشت مایع بریستول، 10 میلی‏لیتر از هر کدام از استوک‏های سدیم نیترات 94/2 میلی‏مولار، کلسیم کلرید 2 آب 17/0 میلی‏مولار، منیزیم سولفات 7 آب 3/0 میلی‏مولار، پتاسیم هیدروژن فسفات 43/0، پتاسیم دی هیدروژن فسفات 29/1 میلی‏مولار، سدیم کلرید 43/0 میلی‏‏مولار، با یکدیگر مخلوط و سپس، [7] اسیدیته 8 تنظیم شد. سپس، لوله‏ها به مدت 21 روز، در دمای 25 درجه سانتی‏گراد، با شرایط 24 ساعت نور دهی در ژرمیناتور[8] با رطوبت 50 درصد انکوبه شدند (4، 5، 14-16). برای حذف پروتوزوآهای موجود در نمونه از آنتی‏بیوتیک کلرامفنیکل با غلظت 10 میلی‏گرم در لیتر استفاده شد (17).

 

انتقال به محیط جامد

پس از گذشت 21 روز از آخرین رقتی که باعث ایجاد رنگ سبز شده بود و یک رقت قبل و پس از آن را به محیط بریستول آگار و بی جی[9] آگار، سدیم نیترات 5/0 گرم، کلسیم کلرید 2 آب 036/0 گرم، منیزیم سولفات 7 آب 075/0 گرم، پتاسیم هیدروژن فسفات 04/0 گرم، سیتریک‏اسید 006/0 گرم، فریک‏آمونیوم سیترات 006/0 گرم، EDTA  (2 نمک سدیم) 001/0 گرم، سدیم کربنات 02/0 گرم، مخلوط عناصر فلزی میکرو 0/1 میلی‏‏لیتر، آگار (در صورت نیاز) 0/10 گرم، آب مقطر 1000 میلی‏لیتر، به شکل کشت خطی[10] و کشت مخلوط با محیط[11] و به همراه آنتی‏بیوتیک کلرامفنیکل، با غلظت 10 میلی‏گرم در لیتر، که پس از استریل کردن توسط اتوکلاو[12]، در دمای 121 درجه سانتی‏گراد و فشار 1 اتمسفر به مدت 20 دقیقه، به محیط کشت اضافه می‏شد، انتقال داده (شکل 2-الف) و در دمای 25 درجه سانتی‏گراد با 24 ساعت نور دهی در ژرمیناتور با رطوبت 50 درصد به مدت یک هفته انکوبه شد (13 و 17).

خالص‏سازی نهایی و تولید کشت عاری از باکتری

برای خالص‏سازی نهایی و حذف کامل باکتری‏ها، کلونی‏‏های تشکیل شده بر روی محیط کشت‏های جامد به محیط کشت مایع برستول حاوی آنتی بیوتیک کلرامفنیکل با غلظت 1000 میلی‏گرم در لیتر تلقیح شد(17). نمونه‏ها به مدت 6 ساعت در یخچال نگه داری شدند. سپس، نمونه‏ها را در محیط بی جی آگار به شکل خطی کشت داده و به مدت یک هفته در ژرمیناتور با دمای 27 درجه سانتی‏گراد و در شرایط نور دهی 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی با رطوبت 50 درصد نگهداری شدند (4 و 5). برای اطمینان از حذف تمام باکتری‏ها، نمونه بر روی محیط نوترینت آگار[13] کشت داده و به مدت 48 ساعت در دمای 37 درجه سانتی‏گراد انکوبه شد (17).

جدا‏سازی دیاتومه‏ها

پس از خالص‏سازی نهایی، کلونی‏‏ها در زیر میکروسکوپ بررسی شد. دیاتومه‏ها دارای کلونی‏‏های قهوه‏ای رنگ بودند (شکل 2-ب). به منظور کشت ایزوله توسط آنس در پلیت‏های جدید پاساژ داده شدند (شکل 2-ج).

شناسایی دیاتومه‏ها

به منظور شناسایی، نمونه‏ها توسط میکروسکوپ نوری[14] بررسی شد. نمونه‏ها قبل از مشاهده در زیر میکروسکوپ توسط فرمالین مرک[15] 37 درصد، در غلظت نهایی 4 درصد، و فیکساتور لوگول یدین[16]، پتاسیم یدید 150 گرم، یدین 50 گرم، آب مقطر 980 میلی‏‏لیتر، استیک‏اسید گلاسیال 20 میلی‏‏لیتر، تثبیت شد (10، 13 و 18):

تشخیص و شناسایی دیاتومه‏ها با استفاده از کلید‏های شناسایی شامل دکتر ادوارد و همکارانش[17]، سورجلوس و همکارش[18]، کلید شناسایی بیگس[19] و کلید شناسایی لوویس[20] انجام شد (6 ، 19 و 20).

محاسبه مساحت و حجم زیستی

برای اندازه‏گیری ابعداد دیاتومه‏های شناسایی شده از نرم افزار دوربین دینو کپچر 2/0[21] استفاده شد. ابعاد اندازه‏گیری شده میانگین مجموع 5 نمونه است. پس از اندازه‏گیری ابعداد، میانگین مساحت یک سلول، بر حسب میکرو‏متر مربع و میانگین حجم زیستی یک سلول، بر حسب میکرو‏متر مربع با استفاده از روش هیلبراند[22]، بر اساس اشکال هندسی سلول‏ها و با استفاده از فرمول‏های زیر (شکل 1) محاسبه شد (9).

 

 

 

شکل 1- معادلات محاسبه مساحت و حجم زیستی، a: طول، b: عرض، c: ارتفاع


نتایج

خالص‏سازی

از آنجا که محیط بریستول فاقد منبع کربن است، بنابراین، گونه‏های فتوتروف غالب می‏شوند و استفاده از آنتی‏بیوتیک باعث شد تا تمام باکتری‏ها حذف شده و پس از 48 ساعت بر روی محیط نوترینت آگار هیچ باکتری رشد نکند. همچنین، تا 3 پاساژ متوالی نیز در کشت جلبک‏ها، هیچ گونه آلودگی باکتریایی مشاهده نشد (شکل 2).

 

 

 

شکل 2- الف: انتقال به محیط کشت جامد ب: کلونی‏‏های قهوه‏ای دیاتومه ج: کلونی‏‏های دیاتومه خالص شده

 


شناسایی دیاتومه‏ها

میزان آلودگی ایستگاه‏های نمونه‏برداری از ایستگاه اول به ایستگاه ششم به ترتیب کاهش می‏یابد. جلبک‏های شناسایی شده (شکل 3) با توجه به ایستگاه‏های نمونه‏برداری در جدول 1 آمده است.

محاسبه مساحت و حجم زیستی

میانگین مساحت یک سلول و میانگین حجم زیستی یک سلول دیاتومه‏های شناسایی شده، با توجه به ایستگاه‏های نمونه‏برداری، در جدول 2 آمده است.

 

 

 

شکل 3- دیاتومه‏ها با عدسی 40 ×، عکس با دوربین دینوکپچر 2/0 (مقیاس عکس نمونه‏ها یکسان نیست.) الف: Navicula lanceolata
ب: Fragilaria capucina ج: Pinnularia cardinalis د: Nitzschia palea ه: Nitzschia linearis و: Navicula pupula ی: Cyclotella sp
ط: Frustulia sp. ر: Nitzschia sp. س:. Pinnularia sp ص: Pinnularia sp. ع: Naviculla sp. ک:. Frustulia sp

جدول 1- جلبک‏های شناسایی شده با توجه به ایستگاه‏های نمونه‏برداری

علامت اختصاری

ایستگاه

جنس‏های شناسایی شده

A

ورود پساب به حوضچه هوادهی

Nitzschia linearis, Nitzschia sp.

B

حوضچه هوادهی

Nitzschia linearis, Nitzschia sp.

C

خروجی حوضچه هوادهی

Nitzschia sp.

D

زلال کننده

Frustulia sp., Pinnularia cardinalis, Nitzschia palea, Fragilaria capucina, Naviculla sp., Navicula lanceolata, Nitzschia sp.

E

کلرزنی

Pinnularia sp. , Cyclotella sp. , Frustulia sp.

F

حوضچه ماهی

Frustulia sp., Navicula pupula, Pinnularia sp., Naviculla sp.

 

جدول 2- مساحت و حجم زیستی دیاتومه‏ها بر اساس ایستگاه نمونه‏برداری

ایستگاه

نام دیاتومه شناسایی شده

مساحت

um2

حجم زیستی

um3. cell-1

A, B

Nitzschia linearis

7698/302

5555/234

C

Nitzschia sp.

6926/230

2049/175

D

Nitzschia palea

1293/144

4033/98

D

Pinnularia cardinalis

1795/93

9054/144

D

Fragilaria capucina

8397/320

1236/356

D

Navicula lanceolata

0142/291

7025/331

D

Frustulia sp.

7270/158

7985/104

E

Pinnularia sp.

5670/229

9367/247

E

Cyclotella sp.

9214/27

9414/97

F

Navicula pupula

9946/130

8138/86

F

Frustulia sp.

0956/217

8189/160

F

Pinnularia sp.

2901/170

9045/246

D, F

Naviculla sp.

2817/153

8854/105

 

 

شکل 4- نمودار شماره 1) مساحت یک سلول دیاتومه، بر حسب میکرو متر مربع

 

شکل 5- نمودار شماره 2) حجم زیستی یک سلول دیاتومه، بر حسب میکرومتر مکعب بر سلول

 


بحث و نتیجه‏گیری

با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش، عدم رشد باکتری‏ها در محیط نوترینت آگار، نشان‏دهنده موثر بودن روش استفاده شده در خالص‏سازی دیاتومه‏ها است. پراکندگی جنس‏ها، مطابق با بررسی‏های انجام شده را می‏توان به این شکل گزارش کرد که در حوضچه هوازنی (3 ایستگاه اول) فقط جنس نیتزشیا مشاهده شد، و پس از آن به علت کاهش آلودگی تنوع در سایر ایستگا‏ها افزایش یافت. در سایر ایستگاه‏ها نویکولا، فراستولیا و پینولاریا شناسایی شد. اما جنس سیکلوتلا و فراجیلاریا تنها در حوضچه زلال‏کننده مشاهده شد.

کولکویتز و مارسون[23] برای نخستین بار جلبک را به عنوان شاخص آلودگی آلی معرفی کردند (6). بر طبق گزارشات پالمر[24] در سال 1969 آلودگی‏های آلی نسبت به سایر آلودگی‏ها، فلور جلبکی را بیشتر تحت تاثیر قرار می‏دهد. پالمر تحقیقات گسترده‏ای را به منظور شناسایی گونه‏های مقاوم و معرفی یک شاخص آلودگی آلی برای تخمین کیفیت آب انجام داد. در نهایت پالمر 20 جلبک را به عنوان گونه‏های شاخص آلودگی مشخص کرد و به آن‏ها اعداد 1 تا 5 (حساس تا مقاوم) را اختصاص داد (21). کاتانئو و همکارانش[25] شاخص پالمر را در مطالعات دریاچه لائرنس به کار بردند و به جلبک‏ها اعداد 15 تا 24 (آلودگی متوسط تا آلودگی زیاد) اختصاص دادند (6). مطابق با شاخص آلودگی پالمر، و گزارش جنس‏های نویکولا و نیتزسشیا (با عدد شاخص3) در این پژوهش، و همچنین، بررسی‏های کاتانئو و همکارانش و مشاهده جنس سیکلوتلا (با عدد شاخص 25) در این بررسی، پساب شرکت پالایش نفت کرمانشاه آلودگی کمابیش بالایی دارد و حتماً باید قبل از ورود به رودخانه قره‏سو، به طور موثرتری تصفیه شود.

استفاده از ریز‏جلبک‏ها به عنوان شاخص زیست- محیطی در سایر مطالعات ایران و جهان نیز بررسی شده است. از جمله، در بررسی تنوع جلبکی پساب خروجی برکه‏های تثبیت تصفیه فاضلاب، در شهرستان‏های گیلان غرب و اسلام‏آباد در استان کرمانشاه، دیاتومه سندموس توسط الماسی و اشرفی[26] در سال 2012 به عنوان گونه غالب گزارش شده است و با توجه به گونه‏های مشاهده شده، کارایی این برکه‏ها در تصفیه خوب و راهبردی گزارش شد (22). از دیگر بررسی‏ها می‏توان به مطالعه رمضان نژاد و همکارانش[27] در سال2012 در بررسی اکولوژیک سرچشمه چشمه آبگرم کیله سفید سرپل ذهاب کرمانشاه، اشاره کرد. در این مطالعه، با توجه به این که مجموعه میکروبی بیشتر از موجودات هتروتروفیک تشکیل شده است، کیفیت آب ضعیف است. همچنین، در این پژوهش، گزارش شده است که با افزایش دشواری‏های بیولوژیک، تعداد گونه‏ها کاهش و فراوانی آن‏ها افزایش خواهد یافت (23).

راجاسولوچانا و همکارانش، فلور جلبکی پساب پالایشگاه انوره در هند[28] (4) و سیواسوبرامانیان و همکارش[29] فلور جلبکی پساب پالایشگاه کاکینادا در هند[30] را مطالعه کردند. سپس، توانایی جلبک‏های جدا شده در تصفیه پساب پالایشگاه آزمایش شد (5). برخی از جنس‏های شناسایی شده در این پژوهش، با گزارش سیواسوبرامانیان و راجاسولوچانا مطابقت دارد. اما برخی از جنس‏هایی که قبلا گزارش شده است، مثل سیمبلا و سیندرا، مشاهده نشده است. این تفاوت به علت تفاوت در میزان و نوع آلودگی است. مقایسه جلبک‏های جداسازی شده با سایر پژوهش‏های انجام شده در ایران بر روی جوامع جلبکی مناطق نزدیک به شرکت پالایش نفت کرمانشاه، برای مثال مطالعه بر روی جامعه جلبکی رودخانه قره سو توسط عطازاده و شریفی[31] در سال 2012، تفاوت زیادی را نشان می‏دهد (24). با توجه به پژوهش‏های انجام شده تغییر شرایط محیط زیست ریز جلبک‏ها، باعث تغییر در ساختار جامعه می‏شود. بنابراین، در بررسی‏های انجام شده در این پژوهش، جنس‏ها و گونه‏های دیاتومه‏های سیستم تصفیه پساب شرکت پالایش کرمانشاه، به علت آلودگی، تنوع بسیار پایین را نشان دادند. با توجه به این پژوهش، می‏توان پینولاریا و فراجیلاریا را برای نخستین بار به عنوان جنس‏های مقاوم به آلودگی نفتی گزارش کرد.

بر اساس بررسی‏های انجام شده، فراجیلاریا کاپوسینا، نیتزسشیا لینیاریس و نویکولا لانسئولاتا، به ترتیب، دارای بیش‏ترین مساحت هستند. ولی این ترتیب در ارتباط با حجم زیستی متفاوت است، و فراجیلاریا کاپوسینا، نویکولا لانسئولاتا، جنس‏های پینولاریا و سپس، نیتزسشیا لینیاریس دارای بیش‏ترین حجم زیستی است. بنابراین، فراجیلاریا کاپوسینا و نویکولا لانسئولاتا، درصد عمده توده زیستی را به خود اختصاص می‏دهند.

گزارش فلور این اکوسیستم، نه تنها برای مطالعه زیستگاه‏های آبی کشور از لحاظ بررسی‏های فلوریستیک و کاربردی حایز اهمیت است؛ بلکه با مطالعه تاکسونومیکی دیاتومه‏های سیستم تصفیه پساب خروجی شرکت پالایش نفت کرمانشاه و خالص‏سازی جلبک‏های بومی، می‏توان در مطالعات بعدی با استفاده از آن‏ها، به عنوان روشی مکمل، بدون ایجاد تغییرات اساسی و با صرف هزینه‏های کمتر در روند فعلی، عملکرد تصفیه‏خانه و عملکرد تصفیه بیولوژیکی پساب پالایشگاهی را افزایش داد.

تشکر و قدر‏دانی

از شرکت پالایش نفت کرمانشاه برای کمک‏های مالی و فراهم‏آوری امکان نمونه‏برداری از سیستم تصفیه پساب تشکر و قدردانی می‏شود.

 

 

 

 

 

 



[1]- APA

[2]- Biovolume

[3]- Bristol Solution

[4]- CRU-5000 Centrifuge IEC

[5]- RPM

[6]- Aseptic

[7]- AZ. pH/MV/TEMP METER 86502

[8]- Conviron version 6

[9]- BG

[10]- Strike

[11]- Pour Plate

[12]- Astell Scientific, Model ASB260

[13]- Nutrient Agar

[14]- Lecia Galen III, Cat Number: 317506

[15]- Merk

[16]- Lugol’s Iodin

[17]- Dr Edward G. Bellinger et al

[18]- Sorgeloos et al

[19]- Barry J. F. Biggs

[20]- Lewis

[21]- DinoCapture 2. 0

[22]- Helmut Hillebrand

[23]- Kolkwitz and Marsson (1908(

[24]- Palmer (1969(

[25]- Cattaneo et al. (1995(

[26]- Almasi A, Sharafi K

[27]- Ramazannegad, R et al

[28]- Ennore, a suburb of Chennai, India

[29]- Sivasubramanian, V et al

[30]- Kakinada, Andhrapradesh, India

[31]- Atazadeh I, Sharifi M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

References

(1) A. Demirbas MFD. Importance of algae oil as a source of biodiesel. Energy Conversion and Management. 2011; 52: 163–70.

(2) Willey N. Phytoremediation, methods and reviews. Totowa, New Jersey: Humana Press Inc.; 2007.

(3) Smol JP, Stoermer EF. The diatoms: applications for the environmental and earth sciences. 2nd ed. New Yourk: Cambridge University Press; 2010.

(4) Rajasulochana P, Dhamotharan, R, Murugesan, S, Rama Chandra Murthy A. Bioremediation of Oil Refinery Effluent By Using Scenedesmus Obliquus. Journal of American Science. 2009; 5 (4): 17-22.

(5) Sivasubramanian V, Muthukumaran M. Large scale phycoremediation of oil drilling effluent. Journal of Algal Biomass Utilization. 2012; 3 (4): 5-17.

(6) Edward G. Bellinger DCS. Freshwater Algae, Identification and Use as Bioindicators. 1st ed. Great Britain: John Wiley & Sons, Ltd; 2010.

(7) Sivakumar G, Xu J, Thompson RW, Yang Y, Randol-Smith P, Weathers PJ. Review: Integrated green algal technology for bioremediation and biofuel. Bioresource Technology. 2012; 107: 1-9.

(8) Markou DG. Cultivation of filamentous cyanobacteria (blue-green algae) in agro-industrial wastes and wastewaters. Applied Energy. 2011; 88: 3389–401.

(9) Hillebrand H, Dürselen CD, Kirschtel D, Pollingher U, Zohary T. Biovolume calculation for pelagic and benthic microalgae. Journal of phycology. 1999;35(2):403-24.

(10)            Cheraghpour J. Study of phytoplankton community in Gandoman wetland. Kermanshah: Kermanshah University; 2007.

(11)            Megharaj M, Ramakrishnan B, Venkateswarlu K, Sethunathan N, Naidu R. Review: Bioremediation approaches for organic pollutants: A critical perspective. Environment International. 2011; 37: 1362–75.

(12)            Raquel González CG-B, Mónica Rouco, Victoria Lopez-Rodas, Eduardo Costas. Adaptation of microalgae to lindane: A new approach for bioremediation. Aquatic Toxicology. 2012; 109: 25-32.

(13)            Richmond A. Handbook of Microalgal Culture: Biotechnol and Appl Pycol: Australia: Blackwell Science Ltd; 2004.

(14)            Atlas RM. Handbook of microbiological media. 3ed ed. London: CRC Press LLC; 2004.

(15)            Costa JAV, de Morais MG, Dalcanton F, da Cruz Reichert C, Durante AJ. Simultaneous cultivation of Spirulina platensis and the toxigenic cianobacteria Microcystis aeruginosa. Zeitschrift für Naturforschung C. 2006; 61 (c): 105-10.

(16)            Greque de Morais , Alberto Vieira Costa J. Isolation and selection of microalgae from coal fired thermelectric power plant for biofixation of carbon dioxide. Energy Convers and Management. 2007; 48 (7): 2169-73.

(17)            Subhash S, Lipton A, Paulraj R. Antibiotic exposure to minimize microbial load in live feed Isochrysis galbana used for larval rearing of Indian pearl oyster Pinctada fucata. Curret Science. 2004; 87 (10):1339-40.

(18)            Kianmehr H. The biology of The Algae Mashhad: Ferdowai University of Mashhad; 2009. 19.

(19)            Patrik lavence ps. Manual on Prodution and Use of Live Food for Aquaculture. Rome: food and agreculture organization of united nations; 1996.

(20)            F. chalabian AM. Thallophytes. 2ed ed. Tehran, Iran: Aeezh; 2008.

(21)            Palmer CM. A Composite range of algae tolerance organic pollution. Journal of Phycology. 1969; 5(1):78-82.

(22)            Almasi A, Sharafi K. Different types of algae in the effluent wastewater stabilization ponds. Zahedan Journal of Research Medical Science. 2010; 13(1): 6-7.

(23)            Ramazannegad R, Ghassemi HR, Atazadeh I, Zahedi M. Ecological Studies of the Headwater of a Thermal Spring in Kilesephyd, Sar-e-Pol-e-Zohab in Kermanshah Province, Iran. Environmental Science. 2012; 9: 87-95.

(24)            Atazadeh I, Sharifi M. Influence of zinc on productivity and species composition in algal periphyton communities. Algological Studies. 2012; 138(1) :57-73.