سرفصل مطالب

سرفصل مطالب
# سرفصل مطالب طرح درس (براساس سرفصل)
1 دانشگاه تعطیل اعلام شد
2 تعریف اصلاح بیولوژیکی، ترکیبات دیرتجزیه پذیر- انواع آنها و خصوصیات فزیکی و شیمیایی، تعادل زیستی، اثرات متقابل آلاینده های رسوبات – خاک و تاثیر انها بر فراهمی زیستی و سمیت انها، ارزیابی ومقدمه- طراحی برای تکنولوژی های رفع آلودگی
3 تجزیه زیستی و زیست فراهمی و اجزای آن - تعریف هر یک و عوامل مهم در ارتباط با تجزیه زیستی و فراهمی زیستی، موقعیت و درجه تراکم میکروارگانیسم ها، اثرات متقابل میکروبی-آلاینده ها در لایه نازک زیستی، شامل پیوند شیمیایی، تشکیل کمپلکس سطحی، اثرات متقابل الکترواستاتیکی، و اثرات آبگریزی، ایجاد محدودیت و ممانعت (sequestration) در ترکیبات دیر تجزیه پذیر، چگونگی نامتجانسی ساختمانی و شیمیایی خاک و تاثیر برچگونگی رفتار ترکیبات دیر تجزیه پذیر، توسعه تکنینک های اساسی برای افزایش پروسه های طبیعی بازیافت که در برگیرنده طرز عمل زیستی خاک ها و رسوبات آلوده شده به ترکیبات دیرتجزیه پذیر در محل باشد
4 موانع پیش رو در استراتژی های اعمال زیستی - عوامل موثر در تجزیه زیستی، انواع فازهای میکروبی مشخص: فاز کند (lag) ، فاز تقسیم سلولی با ضریب ثابت (exponential)، فاز سکون، و فاز مرگ و نیستی. محدودیت تجزیه زیستی به دلیل سمیت و چگونگی ثاثیر انها بر میکروارگانیسم ها و فعالیت شان، چگونگی کنترل غلظت عامل سمیت و نقش انها در تجزیه زیستی، چگونگی تجزیه زیستی خیلی از ضایعات یا تشکیل دهنده های سمی از طریق روند افزایشی غلظت های آلاینده، نقش رقابتی میکروب ها در تجزیه بیشتر ضایعات و آلاینده ها. راه حل آن، تغییر شرایط جمعیت میکروبی با توجه به خود سازگاری و تولید آنزیم ها و متابولیت های مورد نیاز برای تجزیه آنها.
5 فلزات سنگین، تعریف و انواع و سمیت آنها برای میکروبها- فلزات سنگین: محدودیت های ایجاد شده توسط فلزات سنگین برای پروسه های سلولی مختلف، سمیت فلزات سنگین برای میکروبها، واکنش پذیری ویژه شیمیایی، نواع فلزات سمی: فلزاتی مانند مس، نقره و جیوه بطور خاصی خیلی سمی هستند، خصوصا به صورت یونی، درحالی که فلزاتی مثل سرب، باریم و آهن با مقادیر تیپیک معمولا برای میکروب هایی که با آنها مواجه شده اند بی خطر هستند. انواع عناصرغذایی فلزی در مقادیر مورد نیاز برای گیاهان و میکروبها در خاک های حاصلخیز ، عناصر غذایی معدنی اصلی نیتروژن و فسفر ؛ درهر صورت مقادیر ناچیر پتاسیم، کلسیم، سولفور، منیزیم، آهن، و منگنز نیزبرای رشد بیولوژیکی مورد نیاز هستند. PH: فراهمی یا سمیت این فلزات برای میکروبها معمولا به pH بستگی دارد. معمولا در مقادیر pH کمتر، فلزات بیشتر متحرک/ قابل دسترس پذیرتر می باشند. فلزات می توانند بطور فعال توسط بعضی از میکروارگانیسم ها و گونه های گیاهی تجمع یابد. سلول های زنده می توانند فلزات سنگین را جذب سطحی کنند و در درون سلول ها به فرم های معدنی متمرکز نمایند.
6 PH و مکانیسم های متفاوت تاثیر گذار بر نقش میکروبها بر فلزات سنگین، انواع انها چگونگی واکنش ها -زیست توده فعال شده میکروبی، فلز سنگین از محلول را توسط مکانیسم های متفاوتی می گیرد، شامل تبادل یونی در دیواره های سلولی است. واکنش های کمپلکسی در دیواره های سلولی، واکنش های کمپلکسی درون – و بیرون سلولی (Benemann, 1991). زیست توده غیر فعال شده، فلزات سنگین را عمدتا توسط جذب سطحی کردن به گروه های یونی یا روی سطح سلولی یا در پوشش دادن پلی ساکاریدی که دربیشتر فرم های باکتری می گیرد. فلزات سنگین یا طریق تبادل گروه های عامل یا توسط جذب روی پلیمرها پیوند برقرار می کنند.
7 دما یا درجه حرارت و آب، تغییرات واکنش محیطی- ضریب واکنش های زیست شیمیایی در سلول ها با افزایش دما تا به حداکثر افزایش می یابد، بیش از آن ضریب فعالیت هنگامی که آنزیم غیر طبیعی سازی (denaturation) بوجود آید کاهش می یابد، موجودات زنده یا فعالیتشان کاهش می یابد یا می میرند. میکروارگانیسم ها بدون آب کافی که حلال طبیعی برای ترکیبات زیست شیمیایی رشد سلولی شان محسوب می شود قادر به رشد نیستند، در هرحال آب خیلی زیاد ممکن است خاک را به حالت اشباع درآورد و منجر شود به فعالیت غیرهوازی، که ممکن است سودمند باشد یا نباشد. مقادیر خیلی متغییر pH ، همچنین تغییرات ناگهانی pH در ساختار اعمل تیمارسیستم مواد زاید، می تواند رشد میکروبی را دچار تغییرات نماید.
8 ترکیبات سمی، درجه یا مکانیسم سمیت با سموم ویژه، غلظت انها، و تاثیر آنها برمیکروارگانیسم های در تماس با آنها-همانطوری که آلاینده هایی با غلظت خیلی کم می توانند اصلاح زیستی را پیچیده کنند، غلظت زیاد فاز محلول برخی از آلاینده ها می توانند ایجاد مشکل نمایند. در غلظت های بیشتر، برخی از مواد شیمیایی برای میکروبها سمی هست. ترکیبات آلاینده هایی چون علف کش ها، آفت کش ها، گونه Rodenticides ، جوندگان پستاندار ، قارچ کش ها و حشره کش ها و همچنین برخی از کلاس های ترکیبات غیر آلی مانند سیا نیدها و آزید ها (cyanides and azides ) -یکی از انواع مختلف ترکیبات حاوی گروه-N3 مشتق شده از اسید هیدرازوئیک (Hydrazoic acid ) برای خیلی از میکروبها سمی هستند، در هر حال، این ترکیبات ممکن است درپی زمان سازگاری میکروبی تجزیه شوند.
9 تاثیر نوع خاک، بر شدت انتقال توده ای عناصر غذایی، آلاینده ها، آب، هوا (اکسیژن)، و تنظیم کننده های pH، و انواع موارد غیر تکنیکی -این تاثیر بر انتقال توده ای بازگشت پذیر بر شروع پروسه تجزیه و توانایی مهاجرت ضایعات و آلاینده ها اثر گذار است. بعلاوه، خاک های خیلی آلی می توانند جذب پذیر باشند و به عنوان یک ناقل یا حامل برای مهاجرت آلی عمل کنند. همانطوری که اشاره شد است، پارامترهای تکنیکی می توانند پیچیده و بسیار زیاد باشند، درهر حال موارد غیر تکنیکی نیز برای یک طرح موثر دارای اهمیت زیادی هستند، برخی از موارد دربرگیرنده ممکن است شامل مواردی متفاوتی باشند که توضیحاتی برای هریک ارایه شده است. اگرچه خیلی از موارد دیگری می توانند تاثیری بر طرح داشته باشند، موارد اساسی برای تیمارزیستی، طراحی سیستمی است که شرایط میکروبی را مناسب سازی کند. اگر پارامترهای اساسی برای رشد میکروبی وجود داشته باشد (مثل تامین عناصر غذایی کافی) و شرایط مطلوب حفظ شوند (مثل، دمای مناسب و pH)، اعمال تیمار زیستی از توانایی موثر بودن بلقوه ای برخوردار می شود
10 تکنولوژی های فیزیکی و شیمیایی جایگزین- 1-) سوزاندن و خاکستر کردن (Incineration)، 2) جذب سطحی کربن فعال شده، 3) اکسیداسیون پیشرفته (Advanced oxidation)، 4) جریان حرارتی کم (Low thermal stripping)، 5) متعادل سازی (Stabilization)، 6) کاربرد گیاهان برای درگیرسازی آلاینده و همچنین افزایش رشد میکروبی است تا اینکه آلاینده را بتواند تجزیه کند. گیاه پالایی دارای دو بخش است: 1) رفع آلودگی یا پاکسازی گیاهی، که آلاینده را از خاک توسط جذب به داخل گیاه حذف می کند و متعادل سازی گیاهی، که گیاه کمک به محدود کردن آلاینده در محل می کند. 2) مورد دوم اغلب بدلیل افزایش ماده آلی در خاک انجام می شود، که توانایی آلاینده ها مثل هیدروکربن های چند حلقه ای آروماتیک ( PAHs) را برای جذب سطحی به ذرات خاک افزایش می دهد. 7) کلرزدایی (حذف کلر)کلرزدایی احیایی: به 3 طریق ممکن است: 1) هیدروژنولیز شدن، 2) راه های اضافه کردن ترکیبات آلی طبیعی، مکمل ها، ملاس ها (کامتابولیکی) و 3) دی هالورسپیریشن (هالوژن زدایی تنفسی). انواع و توضیحات برای هریک ارایه می شود. امتیازات و عناصر مورد نیاز برای هر یک
11 انتقال از سطح آزمایشگاهی به طرح درمقیاس بزرگ (Transitioning from bench-level to full-scale design) - 1-- پدیده های ریز مقیاس (Microscale phenomena)، 2-پدیده های متوسط مقیاس (Mesoscale phenomena) و 3-پدیده های درشت مقیاس (Macroscale phenomena) و توضیحات برای هریک،و ارتباط بین مقیاس های مشاهده ای
12 حلال های کلر دار - (Solvents Chlorinated) -انواع هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای (PAHs)، 1- بیوفنیل های چندکلره: خاک و آب زیرزمینی آلوده شده به حلال های کلردار: کاربرد مزرعه ای تکنولوژی زیست تیماری بقایای استخراج حلال : 1- انتقال زیستی حلال های کلردار و اکولوژی میکروبی زیرسطحی، راه های زیست انتقالی برای اتین های کلردارشده (کلرواتین ها )، وضعیت تکنولوژی: زیست اصلاحی در محل، تکنولوژی های زیست اصلاحی فعال و غیرفعال و محدودیت ها و اهداف ویژه زیست تیماری استخراج بقایای حلال ( SERB- solvent extraction residual biotreatment)
13 فنل ها و ترکیبات فنلی چه هستند؟ تجزیه ترکیبات دیر تجزیه پذیر ( compounds recalcitrant) و مواد ساختگی غیر طبیعی (xenobiotic): فنل ها و مشتقات آن شامل: رنگها، حشره کش ها، داروها) و سایر صنایع مثل کارخانه فرآورده های کاغذی، عملیات پخت و پز، تصفیه ذغال سنگ، و چرم سازی، ذوب فلزات و ریخته گری (شستشوی گازهای تولیدی). حضور فنل در آب عموما از این صنایع آلوده منشاء می گیرد. افزایش حضور فنل ها و نقش انها درخطرات محسوس سمیت محیط زیستی و روش هایی برای حذف فنل ها از ضایعات آبی و پساب های صنعتی. استفاده از میکروارگانیسم های بومی یا اضافه کردن میکروارگانیسم ها به محل های آلوده ترکیبات دیر تجزیه پذیر، تجزیه شیمیایی توسط Phanerochaete chrysosporium. تجزیه زیستی و جذب سطحی فنل با کاربرد کربن فعال شده بی تحرک شده (Activated Carbon Immobilized with Pseudomonas putida) با سودوموناس پوتیدا: تجزیه زیستی مقادیر زیاد فنل توسط لجن فعال شده در یک غشای غوطه ور بیوراکتور، تاثیر دما و pH بر تجزیه فنل،
14 ارزیابی سمیت هیدروکربن های تازه و هوادیده در خاک آلوده ، Microbial toxicityارزیابی سمیت هیدروکربن های نفتی در خاک، سمیت گیاهی، درجه سمیت هیدروکربن های نفتی کل بر گیاهان مختلف. سمیت میکروبی، تاثیر آلودگی هیدروکربن های نفتی کل بر برخی بی مهره ها و میکروارگانیسم های خاک. ترکیب شاخص های سمیت بوم شناختی (ecotoxicological)- عوامل موثر بر سمیت هیدروکربن های نفتی: 1) خصوصیات هیدروکربن های نفتی و سرانجام آنها در خاک- از نقطه نظر جنبه تجزیه محیطی، هیدروکربن های نفتی کل به چهار جزء اصلی (F1–F4) ، به نام C6–C10، C>10–C16، C>16–C34، و C>34–C50 تقسیم می شوند(Nagpal and Guigard,2005) 1) خصوصیات خاکها و مسن تر شدن خاک ها ، تجزیه زیستی هیدروکربن ها، 2) زیست فراهمی هیدروکربن ها، جامعه میکروبی و تغییرات کاتابولیسمی، 3) زیست فراهمی هیدروکربن های هوادیده درخاک آلوده به روغن موتور (2018) 4) تاثیر زیست تجمعی با میانجی گری گونه های سودوموناس بر زیست اصلاحی 5) زیست اصلاحی مدیریت شده خاک آلوده به نفت خام شیمی خاک و اکولوژی میکروبی بعد از سه سال 6) افزایش تجزیه زیستی طبیعی خاک آلوده شده به سوخت دیزلی توسط کاربرد آب پنیر و عناصر غذاییN, P, K (2017). 7) کاربرد قارچ پوسیدگی سفید برای تجزیه هیدروکربن های پلی آروماتیک (PAHs)، هیدروکربن های آروماتیک کلر دارشده (CAHs)، پلی سایکلیک آروماتیکها، بای فنیل های پلی کلردار شده 8) شناسایی متابولیت های حاصل از اکسیداسیون فنانترین (Phenanthrene) توسط فنل اکسیدازها و دی اکسیژنازها توسط قارچ پولی پروس گونه اس 133 (Polyporus sp. S133) –S. Microbial Biotechnol,2011 ) ). 9) مکانیسم تجزیه زیستی فنانترین توسط باکتری هالوفیلیک هورتایا گونه بی 15 ( Water Air Soil Pollut 2018).
15 باکتریهای تولید کننده آنزیم دی هالوژناز در شرایط محیطی حاد (2018) -تعریف حاد دوست ها و انواع آنها و خصوصیات هر یک و نقش آنها در شرایط محیطی مختلف، سرما دوست ها (Psychrophiles) ، قلیایی دوست ها (Alkaliphiles) واسید دوست ها (Acidophiles)، هالوفیل ها (Halophiles) یا نمک دوست ها دی هالوژنازها : از بهبود کارآیی به کاربردهای توانایی هالوژناسیون میکروبی (2017) : دی هالوژناسیون احیائی و هیدرولیتیک دی هالوژناسیون تعریف و خصوصیات آنها، دی هالوژناسیون میکروبی و خصوصیات محسوس آنها، زیست اصلاحی خاک و زمین های قهوه ای Soil and brownfield bioremediation (Microbial biothchnology, 2017) تغییرات تنوع میکروبی با ریزوسفر (فراریشه) و هیدروکربن ها در خاک های متفاوت ) Ecotoxicology and Environmental Safety 156 -2018(
16 ترکیبات زنوبیوتیک و دیرتجزیه پذیر- انواع: 1) هالوکربن ها، 2) بای فنیل های پلی کلردار (Polychlorinated biphenyls)، 3) پلی مرهای مصنوعی (Synthetic)، 4) آلکایل بنزیل سولفونات ها (Alkylbenzylsulphonates)، 5) مخلوطی از روغن ها و، 6) انواع دیگر ، ویژگی های ساختمانی و خصوصیات هریک خطرات ناشی از ترکیبات زنوبیوتیکی: زنوبیوتیک ها دارای تعدادی خطرات بالقوه برای انسان و محیط زیست دارد که به طور خلاصه در زیر ذکر شده است. (i) سمیت: بسیاری از زنوبیوتیک ها مانند هیدروکربن های هالوژنه و آروماتیک برای باکتری ها ، یوکاریوت های رده پایین تر و حتی انسان سمی هستند. در غلظت های کم انها ممکن است منجر به مشکلات پوستی و کاهش توانایی تولید مثل شوند. (ii) سرطان زایی (Carcinogenicity): برخی از هیدروکربن های هالوژنه خاص سرطان زا هستند. خیلی از زنوبیوتیک ها دیرتجزیه پذیر هستند و در محیط پایدار بوده و با گذشت زمان غلظت آنها انباشته می شود. بسیاری از زنوبیوتیک ها مثل د.د.ت و بایفنیل های چند کلره دیر تجزیه پذیر و چربی دوست هستند؛ در نتیجه آنها تجمع زیستی یا زیست ترغیبی را اغلب توسط یک فاکتور 6 10 –4 10 در زنجیره غذایی ایجاد می کنند و مشخصات کلی زیست تجزیه پذیری زنوبیوتیک ها، استفاده عملی از میکروب ها برای تخریب ترکیبات زنوبیوتیکی، نقش زیست خیساننده ها در زیست اصلاحی آلودگی نفتی ( Karlapudi, et al. 2018).
17 خیساننده ها و زیست خیساننده ها وکاربرد زیست خیساننده ها در بیوتکنولوژی محیطی؛ اصلاح ترکیبات نفتی و فلزات سنگین-طبقه بندی زیست خیساننده ها بر اساس منشاء میکروبها و ترکیبات شیمیایی آنها و طبقه بندی خیسانندهای شیمیایی مصنوعی بر اساس قطبی بودن گروه های عاملpolarity of the آنها ، صفات زیست خیساننده ها، 1- فعالیت سطحی و درون سطحی،. 2- مقاومت آنها به تغییرات درجه حرارت، pH و قدرت یونی ، 3- زیست خیساننده ها به عنوان عامل های غیر سمی ، 4- تشکیل زیست فیلم (Biofilm) عوامل محیطی تاثیرگذار بر تولید زیست خیساننده، نقش زیست خیساننده ها در الودگی محیطی توسط روغن/ نفت اضافه شده به محیط، کاربرد زیست خیساننده ها می تواند پروسه های زیست اصلاحی را از طریق امولسیفیکاسیون (بهبودیافته از طریق توده مولار زیاد- improved by high molar mass)، حلالیت پذیری (solubilization) و تحرک پذیری (mobilization) تبدیل شده به توده مولا ر پایین- promoted low molar mass ) را افزایش دهد. کاربرد زیست خیساننده ها در تجزیه ترکیبات آلی آبگریز (هیدروفوبیک) تاثیر زیست خیساننده ها روی شکستن آلاینده آبگریز (هیدروفوبیک) با کاربرد قارچ پوسیدگی سفید نقش زیست خیساننده ها دراصلاح و پاکسازی فلزات سنگین
18 خیساننده ها و زیست خیساننده هاو کاربرد زیست خیساننده ها در بیوتکنولوژی محیطی؛ اصلاح ترکیبات نفتی و فلزات سنگین و اسیدهای آلی: نقش های چندگانه در واکنش به تنش ها در گیاهان - طبقه بندی زیست خیساننده ها بر اساس منشاء میکروبها و ترکیبات شیمیایی آنها و طبقه بندی خیسانندهای شیمیایی مصنوعی بر اساس قطبی بودن گروه های عاملpolarity of the آنها ، صفات زیست خیساننده ها، 1- فعالیت سطحی و درون سطحی،. 2- مقاومت آنها به تغییرات درجه حرارت، pH و قدرت یونی ، 3- زیست خیساننده ها به عنوان عامل های غیر سمی ، 4- تشکیل زیست فیلم (Biofilm) عوامل محیطی تاثیرگذار بر تولید زیست خیساننده، نقش زیست خیساننده ها در الودگی محیطی توسط روغن/ نفت اضافه شده به محیط، کاربرد زیست خیساننده ها می تواند پروسه های زیست اصلاحی را از طریق امولسیفیکاسیون (بهبودیافته از طریق توده مولار زیاد- improved by high molar mass)، حلالیت پذیری (solubilization) و تحرک پذیری (mobilization) تبدیل شده به توده مولا ر پایین- promoted low molar mass ) را افزایش دهد. کاربرد زیست خیساننده ها در تجزیه ترکیبات آلی آبگریز (هیدروفوبیک) تاثیر زیست خیساننده ها روی شکستن آلاینده آبگریز (هیدروفوبیک) با کاربرد قارچ پوسیدگی سفید نقش زیست خیساننده ها دراصلاح و پاکسازی فلزات سنگین و 1) ترشح اسیدهای آلی از ریشه ها، جذب عناصر غذایی و سم زدایی عناصر حاصل، سم زدایی کانی های سمی، مکانیسم مقاومت گیاهان در برابر فلزات سنگین(2019 Guo Yu, et al.) مکانیسم پایداری گیاه به فلز سنگین: 1-1- تراوشات ریشه 1-1-1- اسیدهای آلی: در شرایط تنش فلزات سنگین، ترشح اسیدهای آلی مثل، اگزالیک اسید، سیتریک اسید، مالیک اسید، تارتاریک اسید (tartaric acid) و سوکسنیک اسید (succinic acid) افزایش می یابد شاخص تنوع شاننو
19