APPLICATION OF ENZYME TO BIOREMEDIATE WATER FROM ETHYLENE DICHLORIDE AND OIL

Abstract

يتناول مشروع الدراسة البحثية (تطبيقات استخدام الإنزيمات لمعالجة المياه حيوياُ من مادة الايثلين دايكولورايد (EDC) والزيت والشحوم الصناعية) امكانية استخدام الانزيمات لتحفيز الكائنات الحية الدقيقة والتي تعيش في المياه الجوفية وذلك لزيادة كفاءتها وذلك لمعاجلة المياه الملوثة بالمواد الهيدروكربونية المذكورة في عنوان الرسالة بدلاُ من استخدام البكتيريا والمعالجة الكيميائية. وقد تم تصميم والتخطيط للتجربة بهدف محاكاة الواقع الفعلي للظروف الجيولوجية والجوية الخاصة بالمياه الجوفية. وقد استخدم في الدراسة ثلاث من المنتجات العالمية المعروفة في مجال المعالجة الحيوية للمياه الملوثة وخاصاً المياه الملوثة بالزيوت البترولية في ضل توافر الكائنات الحية الدقيقة في المياه الجوفية. ويعد المصدر الرئيس لتلوث المياه الجوفية بالزيوت البترولية ومادة الـ(EDC) هو الحوادث الصناعية والتسريبات النفطية خصوصا عن النقل من مكان الى اخر. ومن الملاحظ ان مادة الـ(EDC) عادةً ما تستقر في قاع المياه الجوفية وتكون ملاصقة للأتربة التي تحتوي المياه وذلك بسبب انخفاض نسبة ذوبانها في المياه (0.869 g/100 ml at 20ºC) وارتفاع كثافتها. في حين ان الزيوت البترولية تطفو على سطح الماء بسبب انخفاض كثافتها. تم تصميم التجربة لقياس نسبة تدني المواد الملوثة للمياه عند استخدام ثلاث انواع من الانزيمات التجارية المحفزة للكائنات الحية الدقيقة (كل نوع من الإنزيمات على انفراد) على أن تخضع لثلاث درجات حرارة مختلفة (4 درجات مئوية و 25 درجة مئوية و 37 درجة مئوية). وتحت كل درجة حرارة تم تجهيز مجموعة من العينات والتي كانت تحتوي على جرعات مختلفة من المنتجات الثلاثة (1%، 2%، 4%) من اجمالي حجم انبوب الاختبار)، اضافة الى اخضاع العينات لدرجات مختلفة من الحمضية والقلوية (pH) (4، 7، 10). وقد تم عمل تجربتين الاولى او الرئيسية حيث كانت مدة مراقبة العينات ثمانية اسابع. في حين ان التجربة الثانية (كان الهدف منها تأكيد النتائج وصلاحية اجراءات التحاليل) والتي كانت مدة مراقبة العينات 6 اسابيع. استخدم لتحليل العينات الوسائل النظرية وذلك لمراقبة التغيرات الفيزيائية مثل اللون والرائحة, في حين استخدم جهازي الـ(GC/MS & GC/FID) لمراقبة التدني في مستوى انخفاض الملوثات وذلك بشكل اسبوعي. وقد اظهرت نتائج التجربة قدرة الانزيمات على تخفيف تركيز الملوثات الهدروكربونيه بنسب تتراوح بين 5% (في التجربة الرئيسية) و 7% في التجربة الثانية. وقد كان من اهم النتائج عدم تأثير درجة الحمضية على عملية المعالجة في جميع العينات المستخدمة. كما ان نسبة انخفاض معدل المواد الملوثة كان يعتمد على درجة الحرارة ومقدار الجرعات المستخدمة للمعالجة من الانزيمات. حيث لوحظ انه كلما انخفضت درجة الحرارة وارتفع معدل الجرعة كلما كانت نسبة انخفاض المواد الملوثة أكبر حيث كانت نسبة تدني مستوى المواد الملوثة بمقدار 6% عند درجة حرارة 4 درجات مئوية وجرعة 2 ملل. وعلى العكس في حال ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض ألجرعة فعند درجة حرارة 37 درجة مئوية وجرعة 0.5 ملل كانت نسبة انخفاض المواد الملوثة 3%. اما يخص نتائج التجربة الثانية فقد كانت مماثلة في النتائج للتجربة الاولى فيما يخص العينات المحكمة الاغلاق. اما ما يخص العينات الغير مغلقة والتي كانت تحت الظروف الهوائية (aerobic conditions) فقد كانت النتائج معاكسة للنتائج الخاصة بالعينات المغلقة. حيث لوحظ ارتفاع نسبة انخفاض المواد الملوثة عند ارتفاع درجة الحرارة وارتفاع معدل الجرعة حيث كانت نسبة انخفاض الملوثات في درجة حرارة 37 درجة مؤوية وجرعة 2 ملل 33%. وانخفاض معدل نسبة تدني المواد الملوثة (18%) في درجة حرارة الغرفة وفي حال كانت الجرعة 0.5 ملل. ولكن بشكل عام تكون نسبة تدني الملوثات في كلتا الحالتين الخاصة بالعينات المفتوحة هي ضعف افضل حالات الانخفاض في نسبة الملوثات في العينات المغلقة. ومن الملاحظات الهامة هو عدم تغير لون او رائحة العينة مع مرور وقت التجربة. كما لوحظ ان نسبة انخفاض الملوثات في الاسبوعين الاولى من التجربة كانت عالية والتي تصل الى 20% في حين تتدنى في الاسابيع اللاحقة. وبذلك اثبتت الدراسة نجاح وفاعلية مبدأ استخدام الانزيمات كمواد للمعالجة الحيوية بدلاً من استخدام المعالجة الكيميائية. وقد اعطت الدراسة نقطة انطلاق لباحثين في المستقبل لإجراء دراسات اوسع في ضل الظروف الجيولوجية المحيطة بالمياه الجوفية الخاضعة للدراسة اضافة الى بعض التوصيات الخاصة بتحسين اداء الانزيمات عملياً. خرج المشروع في نهاية بالنتائج الرئيسية التالية: 1. اثبت المشروع نجاح استخدام الإنزيمات كوسيط لعملية معالجة المياه من المواد الملوثة (H.C and EDC). وقد خرجت التجربة المعملية بنتائج مشجعة ولكنها تحتاج إلى مزيد من الدراسة والبحث العلمي من قبل العلماء المختصين بالمجال البيئي والشركات العاملة في هذا المجال. 2. يعتر استخدام الإنزيمات كمادة محفزة للكائنات الحية الدقيقة التي تتغذى على المواد الملوثة امن واسلم للبيئة وللصحة العامة، حيث لم تظهر أي مواد أو مخرجات ثانوية مضرة بالبيئة أو الصحة العامة، بالإضافة إلى أن النتائج النهائية أظهرت اتجاه درجة الحمضية إلى الاعتدال بعد أن كانت درجة الحمضية عالية أو منخفظه في بداية التجربة. 3. فعالية الإنزيمات المحفزة للكائنات الحية الدقيقة لمعالجة المياه من المواد الملوثة، تختلف من منتج الى آخر. ويوضح الجدول التالي متوسط نسبة انخفاض المواد الملوثة بنهاية التجربة العلمية في ظل محدودية الأكسجين خلال فترة التجربة: PRODUCT AVERAGE REDUCTION RATE P1 4.4% P2 4.2% P3 4.0% 4. يعتبر توفر الأكسجين وارتفاع درجة الحرارة من أهم العوامل المساعدة على تسريع عملية المعالجة الحيوية للمياه الملوثة.