, هيدروکسيل‌دار مي‌شوند, در گياهان, بيوسنتز از طريق ساخته شدن حلقه آروماتيک از پيش ماده‌هاي کربوهيدرات حاوي گروه‌هاي هيدروکسيل لازم, پيش مي‌‌رود.

2-8-4 ساختمان مولکولي و خواص فيزيکي
نفتالين ساده‌ترين ترکيب در خانواده هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک شامل دو حلقه بنزني است. اين ماده در حالت جامد سفيد رنگ و به فرم‌هاي کريستالي, پودري قابل دسترس مي‌باشد. افزايش جرم مولکولي هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک باعث مي‌گردد که ميزان حلاليت اين ترکيبات در آب کاهش يابد بطوري که ميزان حلاليت نفتالين در مقايسه با ساير ترکيبات هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک بيشتر است. از ديگر خصوصيات اين ترکيبات که نشان ‌دهنده تمايل آن‌ها به ته‌نشين شدن در آب مي‌باشد مي‌توان به Kow (ضزيب ثابت اکتانول-آب) اشاره کرد. با افزايش جرم مولکولي اين ضريب نيز افزايش يافته که نشان ‌دهنده افزايش ميزان ته‌نشيني اين ترکيبات با افزايش جرم مولکولي مي‌باشد. وجود گروه‌هاي عامل قطبي باعث افزايش ميزان حلاليت در آب مي‌گردد ترکيبات هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک به‌دليل نداشتن گروه‌هاي عامل قطبي به مقدار بسيار کم در آب قابل حل مي‌باشند.
از ديگر خصوصيات اين ترکيبات مي‌توان به ميزان فراريت آن‌ها اشاره کرد. ميزان فراريت اين ترکيبات نيز با افزايش جرم مولکولي کاهش مي‌يابد به‌طوري‌ که ميزان فراريت نفتالين 89 درصد از بنزوآلفاپايرن بيشتر مي‌باشد.

2-8-5 خواص فيزيکي
خواص فيزيکي فنول‌ها به‌شدت متاثر از گروه هيدروکسيل است که امکان برقراري پيوند‌هاي هيدروژني با ساير مولکول‌هاي فنول و نيز با آب را فراهم مي‌سازد. از اين رو, فنول‌ها نقاط ذوب و جوش بالاتري دارند و در مقايسه با آرن‌ها و آريل هاليدهاي هم وزن آنها, در آب بيشتر حل مي‌شوند. نقطه‌جوش برخي فنول‌ها با استخلاف ارتو, همانند ارتو‌نيتروفنول, خيلي کمتر از ايزومر‌هاي متاوپاراي آن‌هاست. علت آن است که پيوند هيدروژني درون مولکولي که ميان گروه هيدروکسيل و استخلاف تشکيل مي‌شود, به‌طور جزئي انرژي لازم براي رفتن از حالت مايع به بخار را جبران مي‌کند.
2-8-6 تأثير فنل بر محيط زيست و موجودات زنده
فنل و ترکيبات فنلي يکي از مهم‌ترين آلاينده‌هاي محيط زيست, خصوصا آب‌ها مي‌باشند مطالعات بر روي حيوانات و انسان نشان مي‌دهد که فنل به‌طور موثري از طريق استنشاق و هضم, جذب مي‌گردد. بخار به آساني از طريق پوست جذب مي‌شود فنل در محلول مي‌تواند به آساني از طريق پوست عبور کند. متابوليسم فنل در بدن انسان در کبد و حتي در ريه و کليه‌ها انجام مي‌شود. فنل در محيط ‌زيست سمي بوده و باعث کاهش فعاليت آنزيمي مي‌شود و در غلظت‌هاي 25-5 ميلي‌گرم در ليتر براي ماهي‌ها کشنده است. ترکيبات فنلي در محيط زيست اثرات مضري همچون کاهش رشد, کاهش مقاومت در برابر بيماري, مرگ و مير موجودات آبزي و افزايش رشد گياهان هرز را ايجاد ميکنند و در صورت راه‌يابي آلودگي‌هاي فنلي به آب‌هاي زير‌زميني مسائل اکولوژيک جدي را ايجاد خواهد نمود. به همين دليل مقدار مجاز فنل در خروجي صنايع نبايستي از 0.5 ميلي‌گرم در ليتر بيشتر باشد.

2-8-7 کاربردها
همانطور که اشاره شد منشا تشکيل هيدرو‌کربن‌هاي پلي‌آروماتيک احتراق ناقص سوخت‌هاي فسيلي و هيروکربن‌ها مي‌باشد. اکثر ترکيبات هيدرو‌کربن‌هاي پلي‌آروماتيک کاربردي جز در زمينه تحقيقاتي و شناسايي ندارند اما تعداد اندکي از اين ترکيبات به‌عنوان مواد افزودني در صنايع داروسازي, رنگ و رزين, پلاستيک‌سازي و توليد سموم و حشره‌کش‌ها به‌کار مي‌روند. نفتالين يکي از انواع هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک است که کاربردهاي صنعتي دارد. اين ماده به‌عنوان اصلي‌ترين خوراک واحد توليد فتاليتک‌انيدريد مي‌باشد که در صنايع رنگ و رزين کاربرد دارد. از ديگر کاربرد‌هاي آن مي‌توان به توليد سلولوتئيد و هيدرونفتالن مورد استفاده در صنايع روغن‌کاري و توليد سوخت خودرو اشاره کرد.

2-9- تجزيه‌زيستي
اصلاح‌زيستي24 عبارت است از کاربرد ميکروارگانيسم‌ها براي حذف آلودگي‌هاي محيطي, که به دليل زيستي و طبيعي بودن فرآيند, به آن تجزيه‌زيستي گويند. در اين روش از موجودات زنده به ويژه باکتري‌ها, قارچ‌ها و گياهان براي پاکسازي مواد دفعي مايع و جامد غير سمي, آبهاي آلوده, مواد دفعي سمي زيان‌آور و پاکسازي آلودگي‌هاي نفتي بکار مي‌رود (Alexander 1977, 79; Bradi 2000, 190; Chorom 2010, 50; Fuller 2004, 219; Pala 2002, 155 ). اين ميکروارگانيسم‌ها ترکيبات هيدروکربني را به دي‌اکسيدکربن, بيومس و يا محصولات ديگر تبديل مي‌کنند. کارآيي و سرعت فرآيند تجزيه هيدروکربن‌ها به نوع ترکيبات آلاينده, طبيعت ماده آلوده شده با ترکيبات نفتي, شرايط محيطي و ويژگي‌هاي جمعيت ميکروبي بستگي دارد.
يکي از راه‌هاي کاهش آلاينده‌هاي مختلف, روش بيولوژيک و استفاده از ميکروارگانيسم‌ها مي‌باشد (Zaidi 1999, 737-742 ) باکتري‌ها به‌علت داشتن آنزيم‌هاي مختلف تجزيه‌کننده نسبت به ساير ميکروب‌ها از اهميت بيشتري برخوردار مي‌باشند.
اصولا ميکروارگانيسم‌ها به کمک 3 فرآورده اصلي قادر‌به تجزيه هيدروکربن‌هاي نفتي مي‌باشند:
1- آنزيم‌ها: آنزيم‌هاي مونواکسيژناز ولي اکسيژناز مهمترين آنزيم‌هاي موثر در تجزيه هيدروکربن‌ها بوده و فرآورده حاصل از اين آنزيم‌ها, الکل‌ها هستند (Bradi 2000, 191; Mohamad Ghazali 2004, 79).
2- بيوسورفاکتانت: مواد بيولوژيک داراي گروه‌هاي
آب‌دوست و آب‌گريز در سطح سلول هستند که بوسيله تعداد زيادي از ميکروارگانيسم‌ها توليد مي‌شوند بر‌اساس ساختار شيميايي به گروه‌هاي گليکوليپيدي, فسفوليپيدي, اسيد‌هاي چرب و ليپوپلي‌ساکاريد‌ها طبقه‌بندي مي‌شوند. بيوسورفاکتانت‌ها از طريق امولسيونه کردن و آزاد کردن هيدروکربن‌هاي جذب ‌شده به مواد آلي خاک, سبب افزايش غلظت آبي ترکيبات هيدروفوبيک شده و باعث افزايش سرعت انتقال جرم مي‌شود و به اين وسيله به تسريع تجزيه زيستي کمک مي‌کند (Shin 2008, 68; Singh 2010, 170).
3- اسيد‌ها و حلال‌ها: بسياري از ميکروارگانيسم‌ها قادرند با استفاده از هيدروکربن‌ها به‌عنوان منبع کربن و انرژي, اسيد‌ها و حلال‌هاي مختلف نظير استن, اتر, بنزن و اسيداگزالواستيک توليد‌ کنند که باعث حل شدن هيدروکربن‌هاي نفتي مي‌شود (Zwolinski 2000, 141).

2-9-1 روش‌هاي پاکسازي بيولوژيکي
درمان بيولوژيکي فرآيندي طبيعي است که در آن باکتري‌ها يا ديگر ميکروارگانيسم‌ها باعث شکستن و تبديل مولکول‌هاي آلي به ترکيباتي مانند اسيد‌هاي چرب و دي‌اکسيد‌کربن مي‌شوند. زيست‌درماني ابزار جديدي جهت پاکسازي محيط‌هاي آلوده به مواد نفتي مي‌باشد. اين روش در‌واقع عبارت از افزودن موادي به محيط‌هاي آلوده جهت ممکن ساختن و تسريع تجزيه بيولوژيکي آلاينده‌ها مي‌باشد. عبارت درمان بيولوژيکي به فرآيندي اطلاق مي‌شود که در آن از ارگانيسم‌هاي زنده (همراه با تکنولوژي‌هاي ديگر و يا به‌طور مستقل) استفاده مي‌شود تا بدين‌ وسيله سيستم‌هاي آلوده را به‌طور موثري پاکسازي نمايند. اين فرآيند جلودار گروه بزرگي از تکنولوژي‌هاي درماني جديد مي‌باشد که در مکان‌هاي آلوده (شامل خاک‌ها و آب‌هاي آلوده) به‌کار گرفته مي‌شود.

2-9-2 مباني زيست‌درماني
اساس فرآيند زيست‌درماني متابوليسم ميکروارگانيسم‌ها است. متابوليسم فرآيند شيميايي است که در ميکروارگانيسم‌هاي زنده رخ مي‌دهد تا غذا و انرژي در اختيار آن‌ها قرار گيرد. به‌طور کلي ميکروارگانيسم‌ها بر‌اساس فعاليت متابوليکي به سه دسته تقسيم مي‌شوند.

2-9-3 ميکروارگانيسم‌هاي هوازي
هتروتروف‌هاي هوازي قادرند برخي ترکيبات را اکسيد کنند و اين عمل از طريق انتقال الکترون به مولکول‌هاي اکسيژن انجام مي‌گيرد. اين روش در مکان‌هايي که اکسيژن کافي وجود داشته باشد بسيار مناسب است. مواد اکسيد کننده‌اي که در اين روش مد‌نظر است آلاينده‌هاي آلي مي‌باشند. به‌طور‌کلي آلاينده‌هاي آلي دو هدف را براي ميکروارگانيسم‌ها تامين مي‌کنند.
اول آنکه بعنوان منبع کربن به‌شمار مي‌روند که اين مسئله اساسي‌ترين فاکتور براي ادامه حيات سلولي است.
دوم آن‌که آلاينده‌هاي آلي تامين کننده الکترون براي ميکروارگانيسم‌ها هستند. زيرا ميکروارگانيسم‌ها انرژي مورد نياز خود را از طريق انرژي آزاد شده در واکنش‌هاي شيميايي بدست مي‌آورند که شامل شکستن پيوند‌هاي شيميايي و انتقال الکترون مي‌باشد. انواع واکنش‌هاي شيميايي که در‌اين فرآيند‌ها به‌وقوع مي‌پيوندند از نوع اکسيداسيون-احياء مي‌باشند. آلاينده‌هاي آلي اکسيد‌ کننده محسوب مي‌شوند زيرا الکترون خود را از دست مي‌دهند به‌همين ترتيب مواد شيميايي که الکترون را دريافت مي‌کنند احيا‌ کننده ناميده مي‌شوند. وجود احيا ‌کننده و اکسيد ‌کننده براي رشد سلول ضروري هستند و به سوبستراي اوليه معروفند. لازم به ‌ذکر است که ميکروارگانيسم‌هاي هوازي در صورت اکسيداسيون ناقص ترکيبات آلي ترکيباتي مانند الکل‌ها-آلدئيدها و کتون‌ها را توليد مي‌کنند.

2-9-4 ميکروارگانيسم‌هاي بي‌هوازي
ميکروارگانيسم‌هاي بي‌هوازي قادرند عمل متابوليسم و رشد را در غياب اکسيژن انجام دهند به‌طور مثال بي‌هوازي‌هاي اختياري از يون نيترات بعنوان گيرنده الکترون استفاده مي‌کنند به اين ترتيب که ميکروارگانيسم‌هايي که مطلقا بي‌هوازي هستند, تنهادر غياب اکسيژن فعاليت دارند و از يون سولفات-کربنات و بعضي ترکيبات آلي به‌عنوان منبع انرژي خود استفاده مي‌کنند. همچنين آن‌ها از فلزاتي مانند و نيز بدين‌ منظور استفاده مي‌کنند.

2-9-5 مخمرها و قارچ‌ها
مخمر‌ها و قارچ‌ها قادرند ترکيب‌هاي آلي را با انجام واکنش‌هاي اکسيداسيون – احياء به مواد آلي ساده‌تر تجزيه کنند. در اين واکنش‌هاي متابوليک ترکيبات آلي به‌عنوان گيرنده الکترون و الکترون‌دهنده محسوب مي‌شوند. مواد قابل تخمير عبارتند از قند‌ها, پلي‌ساکاريدها, اسيد‌هاي‌آلي و سلول‌هاي مرده ميکروارگانيسم‌ها. محصولات تخمير بسيار متنوع‌اند و به نوع سوبسترا, ميکروارگانيسم‌هاي تخمير‌کننده و عوامل محيطي بستگي دارند. با توجه به انواع متفاوت ميکروارگانيسم‌ها واکنش تخميري از تنوع بسياري برخوردار هستند. علاوه‌بر اينکه ميکروارگانيسم‌ها مي‌توانند آلاينده‌ها را به ترکيب‌هاي کم ضررتري تبديل کنند. آن‌ها قادر هستند که حرکت آلاينده‌هاي متحرک را نيز متوقف کنند ميکروارگانيسم‌ها به سه طريق اين کار را انجام مي‌دهند.
1- توده سلولي توليد شده مي‌تواند آلاينده‌هاي آلي آبگريز را جذب کند. همچنين رشد مناسب توده سلولي مي‌تواند در مسير حرکت آلاينده‌ها قرار گرفته و تحرک آن‌ها را کند نمايد.
2- ميکروارگانيسم‌ها مي‌توانند با اکسيد و يا احياء کردن برخي ترکيبات توليد رسوب فلزي نمايند. به‌طور مثال با اکسيداسيون آهن دو ظرفيتي به آهن سه ظرفيت
ي رسوب Fe(OH)3 توليد مي‌شود, همچنين احياي يون سولفات به يون سولفيت سبب توليد رسوب سولفات جيوه مي‌شود.
3- ميکروارگانيسم‌ها مي‌توانند ترکيبات آلي که با فلزات پيوند دارند و فلزات را به صورت محلول نگه داشته‌اند را تجزيه کنند. در اثر اين واکنش فلزات غير پيوندي توليد مي‌شوند که رسوب کرده و تحرکي ندارند. ساير تکنيک‌هاي درمان بيولوژيکي را مي‌توان به‌صورت زير نام برد.

2-9-6 استفاده از بيوراکتور‌ها
شايد معمول‌ترين روش پاک‌سازي بيولوژيکي تصفيه پساب مي‌باشد و اين به علت طراحي و کنترل آسان آن است. اين روش به‌طور مشخص براي عمليات پساب‌ها بکار گرفته و تکنيک‌هاي طراحي آن مشابه همان روش‌هايي است که سال‌ها مورد استفاده بوده است. انواع رآکتور‌هاي همزن‌دار, با بستر ثابت و نيز سيال شده نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد غالبا رآکتور‌ها بصورت هوازي عمل کرده و هوا به‌صورت مختلف در داخل رآکتور دميده مي‌شود.

2-9-7 کو‌متابوليسم
در اين روش تغيير ميکروبيولوژي در مولکول بوقوع مي‌پيوندد که ترکيب را بهبود مي‌بخشد ولي اين براي جمعيت‌هاي ميکروبي مسئول مصرف سوبستراها به‌عنوان منبع اوليه انرژي کافي نمي‌باشند. در اين روش آلاينده‌هاي آلي خطرناک در حضور ساير سوبستراها که منبع اوليه انرژي مي‌گردند تجزيه مي‌شوند. اين روش تکنيک جديدي مي‌باشد که انتظار مي‌رود نقش مهمي را در پاکسازي مکان‌ها ايفا نمايد اين فرآيند مي‌تواند نفت‌‌خام را که از اجزائي تشکيل يافته است که مستقيما به‌وسيله باکتري‌هاي خاک اکسيده نمي‌شوند. (هيدروکربن‌هاي آروماتيک چند حلقه‌اي, آسفاليت‌ها, بيتومن‌ها) به ترکيب ساده‌اي که قابليت تجزيه را دارند تبديل نمايند.

2-9-8 دي‌نيتريفيکاسيون
اين تکنيک يک فرآيند بيولوژيکي است که در آن منبع اکسيژن نيترات‌هاي غيرآلي مي‌باشد. بعضي از آلاينده‌هاي آلي که تحت شرايط هوازي واکنش نخواهند داد. فقط تحت شرايط دي‌نيتريفيکاسيون تجزيه مي‌شوند. اين تکنيک قابليت اجراي ويژه‌اي در تصفيه بيولوژيکي دارد و در مواردي که به کار‌گيري منبع اکسيژن آزاد همچون پراکسيد (هيدروژن) مشکل بوده و دي‌نيترات‌ها وجود داشته يا مي‌توانند اضافه گردند بسيار مفيد است.

2-9-9 کمپوست کردن
اين روش يک روش بيولوژيکي هوازي است که ضايعات با يک ماده فله کننده مثل تکه‌هاي چوب يا کاغذ مخلوط مي‌شوند تا بدين‌ترتيب تخلخلي براي جاري شدن هوا بوجود آيد. اکسيژن توسط دمنده هوا يا برگرداندن پساب به‌طور مکانيکي به داخل آن وارد مي‌شود. غالبا هيچ همزني به‌کار نمي‌رود و به همان طريق گفته شده مخلوط صورت مي‌گيرد.

2-9-10 درمان بيولوژيکي
امروزه زيست سالم‌سازي که در آن از ميکروارگانيسم‌هاي زنده براي تجزيه بيولوژيکي آلاينده‌هاي آلي و سالم کردن محيط استفاده مي‌شود. يکي از تکنيک‌هاي بسيار کار‌آمد تصفيه خاک‌هاي آلوده به ترکيبات شيميايي است. از مزاياي اين روش, به نسبت ديگر روش‌هاي سالم‌سازي, مي‌توان سالم بودن تکنولوژي, امکان استفاده همزمان با ساير روش‌هاي فيزيکي و شيميايي, پايين بودن هزينه‌هاي جاري و اوليه, امکان تخريب کامل آلاينده‌ها و عدم نياز به تجهيزات تخصصي را نام برد. زيست سالم‌سازي شاخه جديدي از تکنولوژي است که براي کاهش غلظت آلاينده‌ها در آب‌هاي زير‌زميني و خاک استفاده مي‌شود. فرآيند زيست سالم سازي خاک مي‌تواند در جا و غير در جا انجام شوند.در روش‌هاي در جا, فرآيند زيست سالم سازي در محل آلودگي انجام مي‌شود که در واقع باکتري به صورت مستقيم به خاک اضافه شده و در معرض آلودگي‌ها قرار مي‌گيرد. به علت جذب بسيار قوي آلودگي‌ها در خاک و همچنين سطح تماس پايين بين آلودگي و باکتري اين روش دچار مشکلاتي خواهد شد.
در روش‌هاي غير در جا باکتري غير مستقيم با آلودگي در تما


دیدگاهتان را بنویسید