نشریه علمی محیط زیست و  توسعه

نشریه علمی محیط زیست و توسعه

بررسی وضعیت آلایندگی فلزات سنگین شیرابه مدفن زباله شهری تنکابن و گروه‌‌های عاملی مهم جاذب‌‌های زیستی در حذف نیکل از شیرابه

نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی محیط زیست، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
2 گروه مهندسی عمران، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
10.22034/eiat.2025.217688
چکیده
شیرابه جمع شده در زیر مدفن‌های زباله حاوی یون‌های شیمیایی متعددی است که می‌تواند توسط عوامل حرکتی چون انتشار مولکولی (Diffusion) و فرارفت (Advection) از لایه‌های خاک زیر مدفن عبور کرده و به منابع آب زیرزمینی می‌رسد. آلودگی منابع آبی بواسطه فاضلابهای غیر قابل تجزیه فلزات سنگین، موجب نگرانی زیادی در دهه‌های اخیر گردیده است. بیشترین نگرانی از فلزات سنگین سمی موجود در پسماندهای صنعتی بر اساس WHO شامل نیکل، کادمیوم، کروم، کبالت، مس، سرب، جیوه و روی می شود. این فلزات به صورت محلول در آب و خاک وارد شده و ضمن آلودگی آب‌های سطحی و زیر زمینی و خاک، سبب بر هم زدن اکوسیستم هایی که به آن وارد می شوند می گردند. در یک برنامه پایش از محل جمع آوری شیرابه‌های مدفن زباله در پرده‌سر شهرستان تنکابن،  به بررسی فاکتورهای شیمیایی، فیزیکی پرداخته شد. نمونه برداری به مدت 24 ساعت در 5 مرحله در تیرماه 1398 انجام گردید.  مطابق با نتایج میزان فلز سنگین نیکل بیش از حد استاندارد گزارش شده است. در ادامه این پژوهش با هدف معرفی انواع جاذب‌های زیستی میکروبی و مشتق شده از گیاهان به منظور حذف نیکل از محلول آبی و آشکارسازی ظرفیت جذب هر جاذب، از مقاله‌های یافت شده در بین سالهای 2001 تا 2020 استفاده شده است. تحقیقات صورت گرفته و نتایج حاصل از آن با توجه به مزایای بالقوه، استفاده از این بیومس ها به عنوان جاذب زیستی جهت حذف نیکل در محلول آبی را به عنوان چشم اندازی امیدوار کننده و دوستدار محیط زیست پیشنهاد می کند. سایت‌های اتصالی جهت جذب نیکل روی سطح جاذب زیستی شامل گروه‌های عاملی اعم از هیدروکسیل، کربوکسیل، کربونیل، آمین و ... می‌باشند که نقش این گروه ها در تبادل یونی با نیکل تعیین کننده می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

 
 
منابع
عکس برگرفته شده از سایت: https://www.iribnews.ir/fa/news/2599994.
Rowe, R. K., Caers, C. J., Booker, J. R. & Crooks, V. E. 1985. Pollutant migration through clay soils. Proceedings Eleventh International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering (1293-1298). San Francisco.
Kuo, J., Chi, C., & Kao, S. 2002. A decision support system for selecting convenience store location through integration of Fuzzy- AHP and artificial neural network. Computers in Industry, 47, 199-214.
Wang, J. & Can Chen, C. 2006. Biosorption of heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: A review. Biotechnology Advances 24 (2006) 427–451.
Abdelfattah, I.; Ismail, A.A.F.; Almedolab, A. & Aboelghait, K. .2016. Biosorption of heavy metals ions in real industrial wastewater using peanut husk as efficient and cost effective adsorbent. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. vol (6). pp. 176‐183.
Malik, R. & Dahiya, S .2017. An experimental and quantum chemical study of removal of utmostly quantified heavy metals in wastewater using coconut husk: A novel approach to mechanism. International journal of biological macromolecules vol( 98). pp. 139‐149.
Masoumi, F.; Khadivinia, E. Alidoust, L.; Mansourinejad, Z.; Shahryari,; S. Safaei, M.; Mousavi, A.;  Salmanian, A.‐H.; Zahiri, H.S. & Vali, H. 2016. Nickel and lead biosorption by Curtobacterium sp. FM01, an indigenous bacterium isolated from farmland soils of northeast Iran. Journal of environmental chemical engineering. Vol. 4(1). pp. 950‐957.
Milojković, J.; Pezo, L.; Stojanović, M.; Mihajlović, M.; Lopičić, Z.; Petrović, J.; Stanojević, M.; & Kragović, M. 2016. Selected heavy metal biosorption by compost of Myriophyllum spicatum—a chemometric approach. Ecological Engineering vol (93). pp. 112‐119.
Yu, H.; Pang, J.; Ai, T. & Liu, L. 2016. Biosorption of Cu2+, Co2+ and Ni2+ from aqueous solution by modified corn silk: Equilibrium, kinetics, and thermodynamic studies. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. vol (62). pp. 21‐30.
Jones, B.O.; John, O.O.; Luke, C.; Ochieng, A. & Bassey, B.J.  2016. Application of mucilage from Dicerocaryum eriocarpum plant as biosorption medium in the removal of selected heavy metal ions. Journal of environmental management. vol (177). pp. 365‐372.
Nongmaithem, N.; Roy, A. & Bhattacharya, P.M.  2016. Screening of Trichoderma isolates for their potential of biosorption of nickel and cadmium. brazilian journal of microbiology. vol 47(2). pp. 305‐313.
Giovanella, P.; Cabral, L. Costa, A.P.; de Oliveira Camargo, F.A.; Gianello, C. &  Bento, F.M. 2017. Metal resistance mechanisms in Gram‐negative bacteria and their potential to remove Hg in the presence of other metals. Ecotoxicology and environmental safety vol (140). pp. 162‐169.
Suzaki, P.Y.R..; Munaro, M.T.; Triques, C.C.; Kleinübing, S.J.; Klen, M.R.F. de Matos Jorge, L.M. & Bergamasco, R. 2017. Biosorption of binary heavy metal systems: Phenomenological mathematical modeling. Chemical Engineering Journal vol (313). pp. 364‐373.
El‐Gendy, M.M.A.A. & El‐Bondkly, A.M.A. 2016. Evaluation and enhancement of heavy metals bioremediation in aqueous solutions by Nocardiopsis sp. MORSY1948, and Nocardia sp. MORSY2014. brazilian journal of microbiology vol 47(3). pp. 571‐586.
Mahmoud, M.E.; Abdou, A.E.; Mohamed, S.M. & Osman, M.M. 2016. Engineered staphylococcus aureus via immobilization on magnetic Fe3O4‐phthalate nanoparticles for biosorption of divalent ions from aqueous solutions. Journal of Environmental Chemical Engineering vol 4(4). pp. 3810‐3824.
Barquilha, C.; Cossich, E.; Tavares, C. & Silva, E. 2017. Biosorption of nickel (II) and copper (II) ions in batch and fixed‐bed columns by free and immobilized marine algae Sargassum sp. Journal of Cleaner Production vol (150), pp. 58‐64.
Wu, S.P.; Dai, X.Z.; Kan, J.R.; Shilong, F.D. & Zhu, M.Y. 2017. Fabrication of carboxymethyl chitosan–hemicellulose resin for adsorptive removal of heavy metals from wastewater. Chinese Chemical Letters.  vol 28(3). pp. 625-632
Aksu, Z. 2002. Determination of the equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters of the batch biosorption of Nickel (II) ions onto Chlorella vulgaris. Process Biochemistry. Vol(38). pp. 89-99.
Padmavathy, V.; Vasudevan, P. & Dhingra, S.C. 2002. Biosorption of nickel(II) ions on Baker’s yeast. Process Biochemistry. vol (38). pp. 1389-1395.
Aloma, I.; Martı´n-Lara, M.A.; Rodrı´guez, I.L.; Bla´zquez, G. & Calero. M. 2012. Removal of nickel (II) ions from aqueous solutions by biosorption on sugarcane bagasse. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. vol (43) pp. 275–281.
Gabr, R.M.; Hassan, S.H.A. & Shoreit, A.A.M. 2008. Biosorption of lead and nickel by living and non-living cells of Pseudomonas aeruginosa ASU 6a. International Biodeterioration & Biodegradation. Vol(62). pp. 195–203.
Rajeswari, M.; Kulkarni, K.; Vidya Shetty, K.  & Srinikethan, G. 2013. Cadmium (II) and nickel (II) biosorption by Bacillus laterosporus (MTCC 1628). Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. vol 45(4). pp.1628-1635.
Vijayaraghavan, K.; Rangabhashiyam, S.; Ashokkumar, T.  &   Arockiaraj, J.  2017. Assessment of samarium biosorption from aqueous solution by brown macroalga Turbinaria conoides. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Vol( 74). pp. 113‐120.
Thevannan, A.; Mungroo, R.; & Niu, C.H. 2010, Biosorption of nickel with barley straw. Bioresource Technology. vol (101). 1776–1780.
Montazer-Rahmati, M.M.; Rabbani, P.; Abdolali, A. & Keshtkar, A.R. 2011. Kinetics and equilibrium studies on biosorption of cadmium, lead, and nickel ions from aqueous solutions by intact and chemically modified brown algae. Journal of Hazardous Materials. vol (185). pp. 401–407.
Gupta, V. K.; Rastogi, A. & Nayak, A. 2010. Biosorption of nickel onto treated alga (Oedogonium hatei): Application of isotherm and kinetic models. Journal of Colloid and Interface Science 342. 533–539.
Ozer, A.; Gurbuz, G.; Calimli, A. & Korbahti, B.K., 2007. Investigation of nickel(II) biosorption on Enteromorpha prolifera: Optimization using response surface analysis. Journal of Hazardous Materials 152 (2008) 778–788.
Zhou, K.; Yang, Z.; Liu, Y. & Kong, X. 2015. Kinetics and equilibrium studies on biosorption of Pb (II) from aqueous solution by a novel biosorbent: Cyclosorus interruptus. Journal of Environmental Chemical Engineering.
Shanmugaprakash, M. & Sivakumar, V. 2015. Batch and fixed‐bed column studies for biosorption of Zn (II) ions onto pongamia oil cake (Pongamia pinnata) from biodiesel oil extraction. Journal of environmental management 164, 161‐170.
Mahmoud, M.E.; Abdou, A.E.; Mohamed, S.M. & Osman, M.M. 2016. Engineered staphylococcus aureus via immobilization on magnetic Fe3O4‐phthalate nanoparticles for biosorption of divalent ions from aqueous solutions. Journal of Environmental Chemical Engineering 4(4), 3810‐3824.
Bağda, E.; Tuzen, M. & Sarı, A. 2017. Equilibrium, thermodynamic and kinetic investigations forbiosorption of uranium with green algae (Cladophora hutchinsiae). Journal of environmentalradioactivity 175, 7‐14.
Tran, H.T.; Vu, N.D.; Matsukawa, M.; Okajima, M.; Kaneko, T.; Ohki, K. & Yoshikawa, S. 2016. Heavy metal biosorption from aqueous solutions by algae inhabiting rice paddies in Vietnam. Journal of environmental chemical engineering 4(2), 2529‐2535.
Hasan, H.A.; Abdullah, S.R.S.; Kofli, N.T. & Yeoh, S.J. 2016. Interaction of environmental factors onsimultaneous biosorption of lead and manganese ions by locally isolated Bacillus cereus. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 37, 295‐305.
Li, D.; Xu, X.; Yu, H. & Han, X. 2017. Characterization of Pb2+ biosorption by psychrotrophic strain Pseudomonas sp. I3 isolated from permafrost soil of Mohe wetland in Northeast China. Journal of environmental management 196, 8‐15.
Shi, L.; Wei, D.; Ngo, H.H.; Guo, W.; Du, B. & Wei, Q. 2015. Application of anaerobic granular sludge for competitive biosorption of methylene blue and Pb (II): fluorescence and response surface methodology. Bioresource technology 194, 297‐304.
Podstawczyk, D.; Witek‐Krowiak, A.; Dawiec, A. & Bhatnagar, A. 2015. Biosorption of copper (II) ions by flax meal: empirical modeling and process optimization by response surface methodology (RSM) and artificial neural network (ANN) simulation. Ecological Engineering 83, 364‐379.
Hlihor, R.M.; Figueiredo, H.; Tavares, T. & Gavrilescu, M. 2017. Biosorption potential of dead and living Arthrobacter viscosus biomass in the removal of Cr (VI): batch and column studies. Process Safety and Environmental Protection 108, 44‐56.
Deniz, F. & Karabulut, A. 2017. Biosorption of heavy metal ions by chemically modified biomass of coastal seaweed community: studies on phycoremediation system modeling and design. Ecological Engineering 106, 101‐108
Gupta, A. & Balomajumder, C. 2015. Biosorptive performance of Escherichia coli supported on Waste tea biomass (WTB) for removal of Cr (VI) to avoid the contamination of ground water: a comparative study between biosorption and SBB system. Groundwater for Sustainable Development 1(1‐2), 12‐22.
Putro, J.N.; Santoso, S.P.; Ismadji, S. & Ju, Y.H. 2017. Investigation of heavy metal adsorption in binary system by nanocrystalline cellulose–bentonite nanocomposite: improvement on extended Langmuirisotherm model. Microporous and Mesoporous Materials 246, 166‐177.