پالایش خاک به کمک فرایندهای زیستی

دهمین دوره از پروژه های دانش‌آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پرشور شما دوستان و علاقه‌مندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده‌اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه‌ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقه‌مند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: پالایش خاک به کمک فرایندهای زیستی
نام ارائه‌دهنده/دهندگان: مریم عباسی، توران غلامی
زمینه و نوع پروژه: زیست شناسی، گیاه شناسی
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: پژوهش سرای دانش آموزی شهید علی محمدی (دبیرستان شهید ناصری)

خاک علاوه بر این‌که پایگاه موجودات خشکی‌زی، بویژه جوامع انسانی است، محیط منحصر به فردی برای زندگی انواع حیات به خصوص گیاهان به شمار می رود. بر خلاف آب و هوا، آلودگی خاک از نظر ترکیب شیمیایی به آسانی قابل اندازه‌گیری نبوده و یک خاک پاک یا خالص تعریف‌پذیر نیست. بنابراین ناگزیریم مسائل بالقوه آلودگی خاک را در چارچوب پیش بینی خطرات و صدمات احتمالی در کارکرد خاک مطالعه کنیم.

با توسعه طرح های انسان ساخت و آلوده شدن خاک ها به وسیله فلزات سنگین، ساختار خاک برای رشد و توسعه گیاهان مسموم و خطرناک می شود و تنوع زیستی خاک را نیز بهم می ریزد.

در روش گیاه پالایی، گیاهان بر اساس مکانیسم جذب طبقه‌بندی و آلودگی خاک به فلزات سنگین به کمک روش های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی کاهش داده می شود.

براساس تحقیقات دفتر بررسی آلودگی آب و خاک سازمان حفاظت محیط زیست، رفع آلودگی خاک معمولاً با 2 روش خارج از محل و در محل صورت می گیرد. در روش خارج از محل، خاک آلوده به مکان دیگری انتفال یافته و پس از رفع آلودگی  به مکان اولیه برگردانده می شود. در روش دیگر که  نیاز به جابه‌جایی و انتقال ندارد آلاینده ها با آلی شدن، از قابلیت جذب زیستی آن ها کاسته می شود.

گیاه پالایی
طبق تعریف، گیاه پالایی یا به عبارت دیگر پالایش خاک با استفاده از گیاه، عبارت است از استفاده از گیاهان سبز و سایر ارگانیسم های اوتوتروف به منظور پاک سازی آلاینده ها در خاک. نکتهٔ شایان ذکر در این قسمت آن است که وجود گیاهان می تواند باعث تأمین کربن، مواد مغذی و... در خاک شود و در نتیجه باکتری های هتروتروف امکان رشد و تجزیه آلاینده ها را پیدا نمایند. طبق تحقیقات صورت پذیرفته، وجود گیاهان در خاک به چندین صورت موجب تصفیه و پاک سازی آن می شود.
 
 * بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی خاک
 * حذف فلزات سنگین، رادیواکتیو و برخی دیگر از مواد الاینده خاک نظیر ترکیبات معطر چند حلقه ای
 * افزایش جمعیت میکروبی موجود در خاک
 * افزایش میزان هوادهی از راه های آزاد سازی مستقیم اکسیژن و یا ایجاد مسیرهای عبور هوا
 * کند و یا متوقف نمودن حرکت ترکیبات ارگانیک آب گریز
 * تبدیل مواد سمی به مواد غیر سمی یا موادی که سمیت کمتری دارند
 * کاهش نفوذ عمودی مواد سمی در خاک با جذب آب های اضافی در سطح
 * انباشتگی فلزات در سطح خاک

این شیوه محدودیت هایی نیز دارد. ازجمله به مساحت زیاد زمین و زمان زیاد جهت انجام عملیات پاک سازی نیازمند است و تنها قادر به پاک سازی (عمق های کم خاک) تا عمق نفوذ ریشه گیاه می باشد. و همچنین تمام انواع آلاینده ها با غلظت های مختلف با این پدیده قابل پاک سازی نیستند.

روش پژوهش
در پژوهش حاضر دانش آموزان با استفاده از تحقیقات کتابخانه ای و جستجوی در اینترنت به بررسی انواع شیوه های رفع آلودگی از خاک پرداختند، در گام بعد معرفی شیوه گیاه پالایی پرداخته و مراحل، مزایا و معایب آن را بیان نمودند.

فرآیند پالایش فیزیکی

پالایش خاک ها به روش فیزیکی با عناوینی نظیر زمین اصلاحی یا زمین درمانی و زمین کاربردی نیزشناخته می شود و یک فناوری نسبتاً نوین پالایش خاکهای سطحی است که از آن جهت کاهش غلظت ترکیبات آلاینده نفتی از طریق تخریب زیستی این ترکیبات استفاده می شود. در این فناوری، خاک آلوده به طور کامل برداشت شده و به صورت یک لایه با ضخامت کم بر روی سطح زمین گسترده می شود و سپس از طریق هوادهی، خاک آلوده به واسطه زیرورو نمودن آن، تأمین رطوبت کافی در خاک و گاهی افزودن عناصر غذایی و مواد معدنی به خاک آلوده، فعالیت ریزجانداران هوازی تجزیه کننده نفت در خاک را تحریک می نمایند. حاصل این فرآیند تسریع و افزایش رشد و فعالیت ریزجانداران هوازی خاک، تجزیه و تخریب آلاینده های نفتی در خاک است. ازجمله مزایای این فرآیند نسبت به سایر روش های پالایش موجود می توان به موارد زیر اشاره نمود: سادگی طراحی سیستم و اجرای آن، نیاز به زمان کوتاه جهت پالایش (6 ماه تا 2 سال بر حسب شرایط آلودگی موجود)، هزینه بسیار اندک نسبت به سایر روش های پالایش (30 تا 60 دلار برای پالایش هر تن خاک آلوده)، تسریع تخریب پالایش زیست ترکیبات آلی در مناطق با سرعت تجزیه زیستی پایین، نیاز به حداقل امکانات و تجهیزات و افزودنی ها و حداقل اثرات جانبی بر محیط زیست.

نتیجه گیری: زیست فناوری مولود تلفیق علوم زیستی و دانسته های کشاورزی، پزشکی و فنی مهندسی است و مبتنی بر استفاده از موجودات زنده و یا محصولات آن ها برای تولید مواد، فراورده ها، خدمات رسانی و رفع نیازمندهای بشر و یا محیط زیست می باشد که به عنوان یکی از هفت رشته کلیدی جهان شناخته می شود. به منظور پالایش خاک فرایندهای زیستی ازجمله زیست پالایی و گیاه پالایی باعث بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی خاک شده و اثرات تخریبی به جا نمی گذارند. لذا استفاده از این فنون توصیه می شود.

مهارت های کسب شده

آشنایی با شیوه انجام پژوهش
آشنایی با انواع شیوه های پالایش خاک
آشنایی با شیوه گیاه پالایی

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهدی رحمانی

تنظیم: نسرین صادقی