اثر استخراج و پردازش خاک های کمیاب بر محیط خاک و آب در چاوارا، کولام، کرالا: مطالعه موردی

Impact of Rare Earth Mining and Processing on Soil and Water Environment at Chavara, Kollam, Kerala: A case study

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
3- نتایج و بجث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده
استخراج و پردازش مواد معدنی زمین نادر در امتداد خط ساحلی چاوارا، کلام، کرالا، گامی مهم و مهیج در جهت وابستگی به خود است، چرا که صنعتی بسیار مهم است. اما در عین حال پیامدهای محیطی سنگین به دلیل مدیریت نادرست زباله های ناشی از صنعت تولید رنگدانه دی اکسید تیتانیوم (TiO2) باعث نگرانی می شود. این منجر به تخریب محیط زیست منطقه اطراف آن شده است که همچنین یک منطقه تابش بالا است. در اين تحقيق تلاش شده است تا تغييرات ژئوشيميايي خاک در اثر آلودگي و ميزان آلودگي آب از منابع مختلف آب در منطقه مورد مطالعه مقايسه شود. تجزیه و تحلیل خاک سطح (0-30 سانتی متر) از زمین های آلوده و زمین های مسکونی (که ظاهرا کمتر آلوده است) اندازه غلظت کل عناصر موجود در خاک را فراهم می کند. نتایج XRF افزایش غلظت فلزات سنگین سمی مانند ( Fe، Cr، V، Ni، Cu، Zn، Pb، Sr و غیره) را نشان می دهد، در حالی که غلظت عناصر ضروری (مانند K، Ca، Si، Ti، (Zr به دلیل آلودگی کاهش می یابد. عناصر Mg، Ag، Au، Hf، Te، Nd، Yb، Ga موجود در خاک ساحلی در خاک آلوده وجود نداشتند. Co، Sn، W، Se، Br، Sm، Tb، Dy تنها در خاک آلوده شناسایی شد. تجزیه و تحلیل SEM خاک از منطقه مسکونی، مجموعه های معدنی متمایز و خاک های آلوده را نشان می دهد، نشانه هایی از هوازدگی شیمیایی. مشکلات بهداشتی مشاهده شده در ناحیه محلی، نیاز فوری به ارزیابی ریسک سلامت و ترمیم مجدد خاک آلوده را نشان می دهد.

2- مواد و روش ها
2-1 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه (شکل 3)، منطقه ساکن اطراف KMML است که در سانکارامانگالام در چاوارا تالوک (پانمانا پانچایات) ، کلام (کوییلن) ، ایالت کرالا، جنوب هند، در NH-47، در فاصله 32 کیلومتری از ایستگاه راه آهن مرکزی کلام و حدود 5 کیلومتر از بندر نینداکارا در جهت جنوب غربی قرار دارد. مختصات جغرافیایی بین عرض جغرافیایی 8 ° 58 ‘تا 9 ° 1’ شمالی و طول جغرافیایی 76 ° 30 ‘تا 76 ° 33’ شرق گسترش می یابد. قسمت های آسیب دیده پانمانا پانچایات در شکل 3 نشان داده شده است.

2-2 زمین شناسی و آب و هوا
این منطقه تابستان گرم و بارش های فصلی فراوان دارد. فصل گرم که از ماه مارس تا ماه مه ادامه دارد، با باران های موسمی جنوب غربی از ژوئن تا سپتامبر دنبال می شود. باران های موسمی شمال شرقی از اکتبر تا نوامبر اتفاق می افتد. بقیه ایام سال معمولا خشک است. آب و هوا، گرمسیری مرطوب با میانگین سالانه دمای 27.6 درجه سانتی گراد و بارش سالانه 1936 میلیمتر است. به دلیل بارندگی زیاد و شرایط دمایی که باعث تخریب سریع خاک می شوند، خاک به طور طبیعی عمدتا اسیدی است و متعلق به سری نئاندرارا است که عضو کراسپزمنت های آکویک، ایزو هیدروکربن و پوشش داده شده است. خاک های نئاندرارا دارای شن های قهوه ای خیلی تیره تا قهوه ای مایل به خاکستری، خنثی، تا افق های شن های لومی A و افق های شن C به رنگ قهوه ای افق و خاکستری تیره، خنثی است. این خاك ها در آبرفت ساحلی و در سطح زمین های با شیب ملایم ناحیه كولامم در ارتفاع كمتر از 20 متر از سطح دريا (منطقه كوچك) قرار دارند شکل می گیرند. توصیف عمق 0-30 سانتی متری این خاک ها: شن قهوه ای بسیار تیره ؛ ذرات ریز ضعیف، سست، غیر چسناک و غیر پلاستیکی، تعداد زیادی عناصر ریز، منافذ بینابینی با اندازه متوسط، حضور مواد معدنی کمیاب، نفوذپذیری سریع، PH=7.1.

2-3 مجموعه نمونه خاک
پس از شناسایی کامل منطقه آسیب دیده، نمونه های خاک سطحی از منطقه مسکونی به عنوان نقطه کنترل (عمق 0-30 سانتی متر) جمع آوری شده و به عنوان نمونه I تعیین شد. به طور مشابه نمونه از ناحیه آلوده جمع آوری (شکل 4، 5) و به عنوان نمونه II تعیین شد. نمونه برداري در فصل قبل باران موسمی انجام شد (مه 2014). هر دو نمونه با کفگیر پلاستیکی در کیسه پلی اتیلن خود قفل نشاندار شده جمع آوری شده و در آزمایشگاه در خشک ن با دمای 105 درجه سانتیگراد خشک شدند.

خصوصیات ریزوباکتری های مقاوم به سرب تقویت کننده رشد گیاه از ناحیه Scirpus grossus

Characterisation OF Pb-RESISTANT plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) from Scirpus grossus

چکیده

1- معرفی

2- مواد و روش ها

1-2 گیاه

2-2 ارزیابی گیاه پالایی

3-2 خصوصیات فنوتیپی ریزوباکتری ها

4-2 جداسازی DNA ژنومی و تقویت ژن 16S rDNA

5-2 فعالیت های تقویت کننده ی رشد گیاه

6-2 تحلیل آمااری

3- نتیجه و بحث

4- نتیجه گیری

چکیده

میکروارگانیسم هایی که در آن ها، این پتانسیل وجود دارد که بتوانند موجب پیشرفت بیشتر در حاصلخیزی خاک شوند و سلامت بیشتر گیاهان را تامین کنند، به عنوان ریزوباکتری های تقویت کننده ی گیاه شناخته می شوند. این دسته از ریزوباکتری ها با افزایش بازده در گیاه پالایی یا اصلاح گیاهان، نقش مهمی را در فرایند اصلاح گیاهان ایفا می کنند. بنابراین شناسایی باکتری های ریزوسفر عالی، نیازی است که بسیار مهم و حائز اهمیت می باشد. در مطالعه ی حاضر، Scripus grossus ، در محفظه های پلاستیکی جای داده شده و در محیط گلخانه ای در معرض ماسه های آغشته به سرب، با غلظت های 50، 100، 150، 200، 300 میلی گرم بر لیتر، قرار گرفت. 22 کلونی از ریزوباکتری ها، از ریشه گیاه Scripus grossus جدا شدند. ریزوباکتری ها براساس مشاهدات سلولی و کلونی مورد شناسایی قرار گرفتند. شناسایی ریزوباکتری ها براساس تجزیه و تحلیل توالی 16 S rDNA صورت گرفت و شناسایی آن ها به این صورت بود: آئروموناس تایوانی جدا شده از 5E، Bacillus sp. جدا شده از 7G، باسیلوس سرئوس جدا شده از 8H و 3C، باسیلوس ولزنسیس جدا شده از 9I، باسیلوس پروتئولیتیکوس جدا شده از 4D، باسیلوس استراتوسفره جدا شده از 14N، باسیلوس مگاتریوم جدا شده از 11K، گونه Pseudomonas جدا شده از 12L، انتروباکتر Cloacae جدا شده از 13M و 16P، باسیلوس aerius جدا شده از 15O، Lysinibacillus sp. جدا شده از 10J. ریزوباکتری های بسیار مقاوم به سرب، به عنوان باسیلوس پروتئولیتیکوس جدا شده از 4D، باسیلوس ولزنسیس جدا شده از 9I و گونه لیزین باسیلوس جدا شده از 10J، می توانند غلظت های بالای سرب ( 300 میلی گرم در لیتر) را تحمل کنند. نتایج نشان داد که ریزوباکتری هایی که دارای مقاومت بالا در برابر سرب هستند، دارای توانایی تولید خصوصیات مربوط به افزایش رشد گیاه می باشند و همچنین قادر به افزایش رشد و حاصلخیزی S.grossus می باشند.

4- نتیجه گیری

نتایج ارزیابی گیاهان نشان داد که غلظت سرب بر رشد S.grossus تاثیر نمی گذارد. 22 ریزوباکتری که از ریزوباکتری های ریزوسفر مقاوم به سرب هستند، براساس مورفولوژی ( ریخت شناسی) سلولی و کلونی، در در سیزده گروه جای گرفتند. شناسایی آنان با استفاده از تجزیه و تحللی توالی 16S rDNA انجام شد. ریوباکتری های شناسایی شده؛ Aeromonas taiwanensis جدا شده 5E، Bacillus sp جدا شده 7G، Bacillus cereus جدا شده 8H و جدا شده 3C، Bacillus velezensis جدا شده 9I، Bacillus proteolyticusجدا شده 4D، Bacillus stratosphericus جدا شده 14N، , Bacillus megaterium جدا شده 11K، Pseudomonas sp جدا شده 12L، Enterobacter cloacae جدا شده 13M و 16P، Bacillus aerius جدا شده 15O، Lysinibacillus sp جدا شده 10J. سه ریزوباکتری Bacillus proteolyticusجدا شده 4D، Bacillus velezensis جدا شده 9I و Lysinibacillus sp جدا شده 10J، به عنوان باکتری های بسیار مقاوم به سرب شناخته شده اند که می توانند غلظت بالای سرب ( 300 میلی گرم بر لیتر) را تحمل کنند. ریزوباکتری های بسیار مقاوم به سرب جدا شده در این مطالعه، چندین ویژگی PGP را نشان دادند که پتانسیل آن ها را برای PGP نشان می دهد.

Abstract

Microorganisms that have the potential to improve plant productivity and health are known as plant growth-promoting rhizobacteria. Rhizobacteria play a major role in phytoremediation process by increasing the phytoremediation efficiency, thus the need to identify the superior rhizosphere bacteria has been gaining serious attention. In the current study, Scirpus grossus were exposed to a series of lead-contaminated sand (50, 100, 150, 200 and 300 mg/L) in plastic crates in greenhouse enviroment. Four weeks after exposure, the plants could sustain with toxicity of lead contamination by as much as 300 mg/L. Twenty two colonies of rhizobacteria were isolated from plant roots of Scirpus grossus. The rhizobacteria were characterised based on cell and colony observation. Identification of rhizobacteria was carried out based on analysis of 16S rDNA sequences and were identified as Aeromonas taiwanensis isolate 5E, Bacillus sp. Isolate 7G, Bacillus cereus isolate 8H and 3C , Bacillus velezensis isolate 9I, Bacillus proteolyticus isolate 4D, Bacillus stratosphericus isolate 14N, Bacillus megaterium isolate 11K , Pseudomonas sp. Isolate 12L , Enterobacter cloacae isolate 13M and isolate 16P, Bacillus aerius isolate 15O and Lysinibacillus sp. isolate 10J. The highly lead-resistant rhizobacteria were identified as Bacillus proteolyticus isolate 4D, Bacillus velezensis isolate 9I and Lysinibacillus sp. isolate 10J , which can tolerate against high concentration of lead (300 mg/L). The results showed that these highly lead-resistant rhizobacteria have potential to produce plant growth-promoting traits and have a ability to help S. grossus growth and productivity.

4- Conclusions

The phytoremediation assessment results showed that the concentrations of lead did not affect growth of S. grossus. Twenty-two rhizobacteria, which are lead-resistant rhizosphere bacteria, were isolated and grouped into thirteen groups based on their cell and colony morphology. Identification was performed using 16S rDNA sequence analysis, and those isolated rhizobacteria were identified as Aeromonas taiwanensis isolate 5E, Bacillus sp. Isolate 7G, Bacillus cereus isolate 8H and isolate 3C , Bacillus velezensis isolate 9I, Bacillus proteolyticus isolate 4D, Bacillus stratosphericus isolate 14N, Bacillus megaterium isolate 11K , Pseudomonas sp. Isolate 12L , Enterobacter cloacae isolate 13M and isolate 16P, Bacillus aerius isolate 15O and Lysinibacillus sp. isolate 10J. Three rhizobacteria, Bacillus proteolyticus isolate 4D, Bacillus velezensis isolate 9I and Lysinibacillus sp. isolate 10J, have been identified as highly leadresistant rhizosphere bacteria which can tolerate against high concentration of lead (300 mg/L). The highly lead-resistant rhizobacteria isolated in this study showed several PGP traits which suggest their potential for PGP.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

خصوصیات ریزوباکتری های مقاوم به سرب تقویت کننده رشد گیاه از ناحیه Scirpus grossus

Characterisation OF Pb-RESISTANT plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) from Scirpus grossus

نقش مخاط کرم های خاکی در سیستم ورمی کمپوست: تست های تجزیه زیستی بر اساس هوموسی شدن و فعالیت میکروبی

Role of earthworms’ mucus in vermicomposting system: Biodegradation tests based on humification and microbial activity

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نقش مخاط کرم های خاکی در سیستم ورمی کمپوست: تست های تجزیه زیستی بر اساس هوموسی شدن و فعالیت میکروبی

Role of earthworms’ mucus in vermicomposting system: Biodegradation tests based on humification and microbial activity

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

نقشه‌ برداری و ارزیابی مناسب بودن زمین با استفاده از مدل بر مبنای – GIS

Mapping and evaluating land suitability using a GIS-based model

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

نقشه‌ برداری و ارزیابی تناسب اراضی با استفاده از مدل بر مبنای – GIS

Mapping and evaluating land suitability using a GIS-based model

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

ریخت شناسی ریشه و سینتیک مصرف مواد مغذی توسط کلون های استرالیایی 

Root Morphology And Nutrient Uptake Kinetics By Australian Cedar Clones

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ریخت شناسی ریشه و سینتیک مصرف مواد مغذی توسط کلون های استرالیایی استرالیایی

Root Morphology And Nutrient Uptake Kinetics By Australian Cedar Clones

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

نقش های تنظیمی اتیلن و گونه های اکسیژن واکنش گر (ROS) در پاسخ های گیاهان به تنش شوری

The regulatory roles of ethylene and reactive oxygen species (ROS) in plant salt stress responses

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نقش تنظیم کننده ای از گونه های اتیلن و اکسیژن واکنش پذیر (ROS) در واکنش های تنش شوری

The regulatory roles of ethylene and reactive oxygen species (ROS) in plant salt stress responses

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

استفاده از سورفکتانت ها برای احیای خاک های آلوده: یک مقاله مروری

Use of surfactants for the remediation of contaminated soils: A review

چکیده
1-مقدمه
4-1 سورفکتانهای یونی
4-2 سورفکتانتهای غیریونی
4-3 سورفکتانتهای دوبخشی
4-4 بیوسورفکتانت
4-5-سورفکتانتهای مرکب و استفاده ترکیبی از آنها
5-اظهاراتی برای نتیجه گیری و دیدگاه آتی

چکیده
به دلیل ضرر زیادی که در اثر آلودگی خاک ایجاد می شود، علاقه فزاینده ای برای بکارگیری سورفکتانت ها برای احیای انواع خاکهای الوده در کل دنیا وجود دارد. این مقاله مروری خلاصه ای از یافته های متون علمی اخیر راجع به احیای خاکهای/محلهای الوده با استفاده از سورفکتانت ها به عنوان یک ماده فعال تشدید کننده می باشد. برای تکنولوژی احیای مبتنی بر سورفکتانت، رفتارهای جذب سطحی سورفکتانتها به خاک، قابلیت محلول سازی سورفکتانت ها، و سمّیت و قابلیت سازگاری زیستی سورفکتانت ها ملاحظات مهمی می باشد. سورفکتانت ها می تواند باعث تقویت جذب سطحی آلاینده ها از خاک و ایجاد احیای زیستی مواد ارگانیک با افزایش قابلیت دسترسی زیستی آلاینده ها بشوند. گرفتن فلزات سنگین و مواد هسته ای رادیواکتیو از خاک مستلزم مکانیسم های حل سازی، تشکیل کمپلکس با سورفکتانت و تبادل یونی می باشد. علاوه بر سورفکتانت های یونی و غیریونی متداول، سورفکتانت های دوتایی و سورفکتانت های زیستی نیز برای احیای خاک به دلیل خصوصیات خوب آنها نظیر مقادیر غلظت میسلی بحرانی پایین تر (CMC) و قابلیت سازگاری زیستی بهتر بکار می روند. سیستم های ترکیبی سورفکتانت و استفاده ترکیبی از سورفکتانت ها با سایر مواد افزودنی اغلب برای بهبود عملکرد کلی محلول شستشوی خاک برای آلاینده زدایی اتخاذ می شوند. در کل دنیا مطالعات میدانی و احیا در مقیاس کامل با استفاده از تکنولوژی های مبتنی بر سورفکتانت همچنان محدود است ولی مواردی که قبلا معلوم شده نشان دهنده جنبه خوب بکارگیری تکنولوژی های مبتنی بر سورفکتانت برای احیای خاک می باشد.

1 مقدمه
آلودگی خاک یک مسئله جهانی است و می تواند یک مانع اصلی برای توسعه پایدار باشد. این کار باعث برهم زنی تعادل اکوسیستمی شده و باعث افزایش زیان اقتصادی و صدمه به سلامت انسان می شود. الودگی خاک اساسا در اثر اقدامات غیرمسئولانه یا نامناسب دفع زباله، مانند تخلیه صنعتی نامناسب، ضایعات حفاری و معدن، دفع زباله ها و ذخایر بوجود می اید. الاینده های شایع خاک عبارتند از فلزات سنگین، مواد آلی سمی، و مواد هسته ای رادیواکتیوی. افزایش میزان فلزات سنگین در خاک در بسیاری کشورها و نواحی صنعتی گزارش شده است. فزات و متالوئیدهای آنها نظیر کروم، کادمیوم، جیوه و سرب می تواند باعث بمخاطره اندازی اکوسیستم و سلامت انسان از طریق زنجیره های غذایی یا تماس مستقیم با خاک/آب آلوده بشود. آلاینده های آلی نظیر حلال های کلردار فرّار، بی فنیل های پلی کلردار (PCB) و محصولات نفتی مسئله تهاجمی دیگری به دلیل سمیت اینها ، تحرک و فراوانی گونه ها می باشد. این آلاینده های آلی به ندرت در خاک تجزیه می شوند و به سلامت انسان و محیط زیست از طریق سمیت برای گونه های گیاهی و حیوانی صدمه می زند. فعالیت های انسان نیز باعث الودگی خاک بوسیله مواد هسته ای رادیواکتیو نظیر بارش رادیواکتیو حاصل از آزمایش اتمسفری سلاح های هسته ای، نشت ضایعات رادیواکتیوی، و رویدادهای رادیواکتیو نظیر حوادث چرنوویل و فوکوشیما می شود. خاکهای آلوده با میزان اندکی از مواد هسته ای رادیواکتیو می تواند مخاطرات تشعشعاتی درازمدتی را برای سلامت انسان از طریق زنجیره های غذایی و سایر مسیرها دربر داشته باشد.
به دلیل ریسک بالا برای سلامت انسان و امنیت اکولوژیکی، خاکهای الوده نیاز به احیا برای بازیابی شان دارند. بسیاری تلاشهای احیا از جمله تکنولوژی های پیشرفته برای دستیابی به احیای برجسته و مقرون به صرفه محیط زیستی زمین های الوده صورت گرفته است.در میان این تکنولوژی ها، شستشوی خاک/آب شویی یک روش با کارایی زمانی و چندکاره می باشد، و توجه روزافزونی را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. شستشوی خاک یک فرایند مکانیکی است که از مایعات، و معمولا محلولهای آبی برای خارج سازی آلاینده های شیمیایی از خاک استفاده می کند. در احیای عملی، به دلیل اینکه الاینده ها به سطوح ذرات خاک می چسبند و معمولا قابلیت حل پایینی در آب دارند، افزودنی هایی مانند اسیدها، سورفکتانت ها و مواد شلاته سازی اغلب به حامل های مولکولی اضافه شده تا الاینده ها را از خاک با حل شدگی جدا سازند. سورفکتانت ها یک گروه از مواد شیمیایی آمفی فیلیک هستند که همزمان در ساختار مولکولی دارای هم بخشهای هیدروفیلیک و هم هیدروفوبیک می باشند. ساختار مولکولی منحصر به فرد سورفکتانت به تقویت قابلیت حل شدگی آلاینده های خاک در آب بویژه برای ترکیبات آلی هیدروفوبیک کمک می کند. انواع سورفکتانتها مانند سورفکتانت های انیونی، کاتیونی، زویترونی و غیریونی تست شده و یا برای احیای خاک بکار رفته اند. برای یک شستشوی خاک خارج از محل با استفاده از محلول آبی سورفکتانت، روش کلی کار به طور شماتیک در شکل Fig. 1a آمده است. خاک آلوده حفاری شده با پیش عملی آوری شده و با آب حاوی سورفکتانت ها ترکیب می شود و هم زده می شود. بعد از شستشو، ذرات رس اجازه ته نشست داشته و حاملین مولکولی (یعنی محلولهای شستشو) را می توان جداسازی نمود و برای استفاده مجدد بعدی مجددا آماده سازی کرد. شستشوی خاک خارج از محل می تواند یک دامنه وسیعی از غلظتهای آلاینده درون ریز را تصفیه کند و امکان بازگشت فراکسیون های زبر و تمیز خاک را به محل با هزینه نسبتا کمی فراهم آورد. آب شویی خاک در محل با حاملین سورفکتانت راهکار دیگری برای کاربرد عملی می باشد (شکل Fig. 1b). محلولهای آب شویی نظیر مایعاتی که دارای سورفکتانت می باشد، به حیطه آلودگی از طریق چاههای تزریق، تزریق می شود. آلاینده های خاک با محلول سازی (برای مثال تشکیل میسل ها به کمک محلولهای آب شویی) یا تعاملات شیمیایی متحرک می شوند. بعد از عبور از منطقه آلودگی، مایع حامل آلاینده جمع آوری شده و به سطح برای دورریزی، گردش مجدد یا تصفیه در محل و تزریق مجدد آورده می شود. تا کنون، آب شویی خاک یکی از مسیرهای تصفیه معدودی است که می تواند کاملا فلزات سنگین، مواد آلی و مواد هسته ای رادیواکتیو را از خاکهای آلوده جداسازی نماید. سورفکتانت یک ماده افزودنی است که برای شستشوی خاک یا سایر تکنولوژی های احیا استفاده می شود نظیر احیای زیستی تقویت شده با سورفکتانت، احیای فیتو تقویت شده با سورفکتانت، و احیای الکتروکینتیکی تقویت شده با سورفکتانت.
در این مقاله مروری، ملاحظاتی برای شستشوی خاک تقویت شده با سورفکتانت و مکانیسم خارج سازی انواع مختلف آلاینده ها از خاک ها خلاصه و بحث می شود و هدف آن ارائه یک مرور کلی درباره تاثیر خصوصیات سورفکتانت روی فرایند احیا و تعاملات میان آلاینده های خاک و حاملین حاوی سورفکتانت می باشد. پیشرفتهایی در 15 سال گذشته روی کاربرد سورفکتانت ها برای احیای خاکها و محلهای آلوده مورد بررسی مروری و بحث قرار گرفته است از جمله سورفکتانت های یونی، سورفکتانتهای غیریونی، سورفکتانت های دوبخشی، سورفکتانت های زیستی و سورفکتانتهای مخلوط. دامنه مطالب این مقاله شامل نه تنها شستشوی خاک تقویت شده با سورفکتانت می باشد بلکه دربردارنده احیای زیستی تقویت شده با سورفکتانتها و احیای فیتوی سورفکتانتها می باشد. توجهات خاصی به پیشرفتهای اخیر برای حذف مواد هسته ای رادیواکتیو با استفاده از سورفکتانتها، به سورفکتانتهای دوبخشی، سورفکتانت زیستی و به استفاده مرکب از سورفکتانتها برای احیای خاک مبذول داشته شده است. برای ارجاع خوانندگان، اطلاعات پایه درباره سورفکتانتهای ذکر شده در این مقاله در جدول 1 آمده است.

Abstract

Due to the great harm caused by soil contamination, there is an increasing interest to apply surfactants to the remediation of a variety of contaminated soils worldwide. This review article summarizes the findings of recent literatures regarding remediation of contaminated soils/sites using surfactants as an enhancing agent. For the surfactant-based remedial technologies, the adsorption behaviors of surfactants onto soil, the solubilizing capability of surfactants, and the toxicity and biocompatibility of surfactants are important considerations. Surfactants can enhance desorption of pollutants from soil, and promote bioremediation of organics by increasing bioavailability of pollutants. The removal of heavy metals and radionuclides from soils involves themechanisms of dissolution, surfactant-associated complexation, and ionic exchange. In addition to the conventional ionic and nonionic surfactants, gemini surfactants and biosurfactants are also applied to soil remediation due to their benign features like lower critical micelle concentration (CMC) values and better biocompatibility. Mixed surfactant systems and combined use of surfactants with other additives are often adopted to improve the overall performance of soil washing solution for decontamination. Worldwide the field studies and full-scale remediation using surfactantbased technologies are yet limited, however, the already known cases reveal the good prospect of applying surfactant-based technologies to soil remediation.

1 Introduction

Soil contamination is a global concern and can be considered a major barrier to sustainable development. It ruins the balance of the ecosystem, and causes increasing economic loss and human health damage. Soil contamination is mainly caused by inadequate or irresponsible disposalmeasures, such as improper industrial discharge, mining tailings, waste disposal, and stockpiles. The prevailing soil contaminants include heavy metals, toxic organics, and radionuclides [1]. Increased heavy metal levels in soil have been reported in many industrialized countries and areas. The metals and their metalloids, such as chromium, cadmium, mercury, and lead, can threaten the ecosystem and human health through food chains or direct exposure to the contaminated soil/water [2]. Organic pollutants, e.g., volatile chlorinated solvents, polychlorinated biphenyls (PCBs), and petroleum products are another pervasive concern due to their toxicity, mobility, and abundance of species. These organic pollutants hardly degrade in soil, being damaging to human being and the environment through toxicity to animal and plant species [3]. Human activities also make radionuclides to contaminate the soil [4], such as the fallout from atmospheric testing of nuclear weapons, the leakage of radioactive waste, and radiological events like the Chernobyl and Fukushima accident. Soils contaminated with low levels of radionuclides can pose a long-term radiation hazard to human health via food chains and other pathways [5].

Due to the high risk on human health and ecological security, contaminated soils need to be remediated for their reclamation. Many remedial attempts, including some cutting-edge technologies, have been made to achieve an environmentally sound and cost-effective remediation of contaminated lands. Among these technologies, soil washing/flushing is a time-efficient and versatile method, and attracts increasing attentions in recent years. Soil washing is a mechanical process that uses liquids, usually aqueous solutions, to remove chemical pollutants from soils. In practical remediation, because contaminants adhere to the surfaces of soil particles and usually have low water solubility, additives like acids, surfactants, and chelating agents are often added into eluents to solubilize contaminants from the soil. Surfactants are a group of amphiphilic chemicals which contain both hydrophilic and hydrophobic parts in the molecular structure simultaneously. The unique molecular structure of surfactant allows to enhance the water solubility of soil contaminants, especially for the hydrophobic organic compounds. Variety of surfactants, e.g., anionic, cationic, zwitterionic, and nonionic surfactants, have been tested and/or applied for soil remediation [6]. For an ex-situ soil washing using surfactant aqueous solution, the general procedure is schematically illustrated in Fig. 1a. The excavated contaminated soil is pretreated and mixed with the water containing surfactants, and agitated. After washing, the clay particles are allowed to settle out, and the eluents (i.e., the washing solutions) can be separated and regenerated for next round use [7]. The exsitu soil washing can treat a broad range of influent contaminant concentrations, and allow for the return of clean coarse fractions of soils to the site at a relative low cost [8]. In-situ soil flushing with surfactant eluents is another strategy for practical application [9], as shown in Fig. 1b. Flushing solutions, e.g., liquids containing surfactants, are injected into the area of contamination via injection wells. The soil contaminants are mobilized by solubilization (e.g., formation of micelles with the assistance of flushing solutions) or chemical interactions. After passing through the contamination zone, the contaminant-bearing fluid is collected and brought to the surface for disposal, recirculation, or on-site treatment and reinjection [10]. So far, the soil washing is one of the few treatment routes which can thoroughly separate heavy metals, organics, and radionuclides from contaminated soils. Surfactant is a frequently used additive for soil washing or other remedial technologies, such as surfactant-enhanced bioremediation [11], surfactant-enhanced phytoremediation [12], and surfactant-enhanced electrokinetic remediation [13].

In this review, the considerations for a surfactant-enhanced soil washing, and the mechanism for the removal of different types of contaminants from soils are summarized and discussed, with purposes of providing an overview of the influence of surfactants’ properties on the remediation process and the interactions between soil contaminants and surfactant-containing eluents. The progresses in the past 15 years on the application of surfactants for the remediation of contaminated soils/sites are accordingly reviewed and discussed, including ionic surfactants, nonionic surfactants, gemini surfactants, biosurfactants, and mixed surfactants. The scope of the article includes not only surfactant-enhanced soil washing, but also surfactant-enhanced bioremediation and phytoremediation. Particular attentions are given to the recent advances on the removal of radionuclides using surfactants, to gemini surfactants, biosurfactant, and to themixed use of surfactants for soil remediation. For the readers’ reference, the basic information of the surfactants mentioned in this article, is shown in Table 1.

استفاده از سورفکتانت ها برای احیای خاک های آلوده: یک مقاله مروری

Use of surfactants for the remediation of contaminated soils: A review

مقایسه متدهای استخراج مستقیم دی ان ای میکروبی از خاک های مختلف شالیزار

Comparisons of direct extraction methods of microbial DNA from different paddy soils

چکیده

1- مقدمه

2- مواد و روش ها

2-1- جمع آوری نمونه

2-2- استخراج DNA خاک

2-3- ارزیابی کیفیت و کمیت DNA

2-4- خالص سازی DNA

2-5- تجزیه و تحلیل های آماری

3- نتایج و بحث

4- نتیجه گیری

چکیده

آنالیزهای مولکولی برای مطالعه جمعیت های میکروبی خاک اغلب به استخراج مستقیم DNA از خاک ها بستگی دارد. مطالعه حاضر کارایی سه روش مختلف استخراج DNA میکروبی را از هفت خاک متفاوت شالیزار مقایسه می کند. مقایسه بین روش های مختلف استخراج DNA در مورد نمونه های مختلف خاک شالیزار، در محصول DNA اختلاف مشخصی را از 18/3-17/20 نشان داد. مقایسه بین روش های مختلف استخراج DNA در نمونه های مختلف خاک شالیزار نشان دهنده اختلاف قابل ملاحظه ای در محصول DNA از 18/3- 17/20 میکروگرم DNA/ گرم از خاک خشک است. اگرچه صرف نظر از نمونه های خاک و روش های استخراج، اندازه قطعه DNA بیشتر از 10 kb بود. دز بین روش های ارزیابی شده، روش C (شیمیایی- آنزیمی- مکانیکی) کارایی استخراج سلول و محصول DNA بهتری داشت. پس از خالص سازی DNA خام توسط کیت خالص سازی، نسبت A260 /A230 و A260/A280 DNA به دست آمده از طریق روش C به ترتیب به 27/2 و 89/1 رسید که کارایی این تکنیک در حذف هیومیک اسید، پروتئین و سایر آلودگی ها را نشان می دهد. نتایج ارزیابی جامع روش های استخراج DNA پیشنهاد کرد که روش C بهتر از دو روش دیگر (شیمیایی- آنزیمی و شیمیایی-مکانیکی) بوده و بهترین انتخاب برای استخراج کل DNA از نمونه های خاک بود. از آنجایی که نوع خاک و خصوصیات جامعه میکروبی روی بازیابی DNA تاثیر می-گذارند، این بررسی راهنمایی را برای انتخاب روش های مناسب استخراج و خالص سازی بر اساس اهداف آزمایشی فراهم کرد.

4- نتیجه گیری
نتایج این تخمین جامع روش های استخراج DNA پیشنهاد کردند که تمام این روش ها برای استفاده در یک بررسی وسیع درگیر در آنالیز جامع مستقیم خاک های مختلف شالیزار مناسب هستند. اگرچه روش C (استخراج شیمیایی- آنزیمی- مکانیکی و پس از آن خالص سازی DNA) بهتر از دو روش دیگر (شیمیایی- آنزیمی و شیمیایی- مکانیکی) در نظر گرفته شده و بهترین انتخاب برای استخراج DNA کل از نمونه های خاک بود. پروفایل های جذب UV نشان داد که DNA استخراج شده نسبتا عاری از ترکیبات چسبنده خاک مثل هیومیک اسیدها و آلودگی های پروتئین بود. مشخص شده بود که این روش برای استخراج DNA جمعیت میکروبی از خاک های مختلف، قابل اطمینان، ساده، سریع و affordable بود. همچنین مهم است که بدانیم هیچ روش استخراج یا خالص سازی DNA به تنهایی برای تمام خاک ها و تمام اهداف آزمایشی مناسب نیست، زیرا ممکن است عوامل متعددی روی کارایی یک روش استخراج تاثیر بگذارند. ترکیب و اصلاح پروتکل های مختلف ممکن است در برخی موقعیت ها مورد نیاز باشد.

Abstract

Molecular analyses for the study of soil microbial communities often depend on the direct extraction of DNA from soils. The present work compares the effectiveness of three different methods of extracting microbial DNA from seven different paddy soils. Comparison among different DNA extraction methods against different paddy soil samples revealed a marked variation in DNA yields from 3.18–20.17 μg DNA/g of dry soil. However, irrespective of the soil samples and extraction methods the DNA fragment size was >10 kb. Among the methods evaluated, method-C (chemical–enzymatic–mechanical) had better cell lysis efficiency and DNA yield. After purification of crude DNA by Purification Kit, A260/A230 and A260/A280 ratios of the DNA obtained by method-C reached up to 2.27 and 1.89, respectively, sustaining the efficacy of this technique in removing humic acid, protein and other contaminants. Results of the comprehensive evaluation of DNA extraction methods suggest that method-C is superior to other two methods (chemical–enzymatic and chemical–mechanical), and was the best choice for extraction of total DNA from soil samples. Since soil type and microbial community characteristics influence DNA recovery, this study provides guidance for choosing appropriate extraction and purification methods according to experimental goals.

4. Conclusion

The results of this comprehensive evaluation of DNA extraction methods suggest that all of these methods were suitable for use in a large-scale study involving the direct comparative analysis of different paddy soils. However, method-C (chemical–enzymatic–mechanical lysis followed by DNA purification) proved to be superior to other two methods (chemical–enzymatic and chemical–mechanical), and was the best choice to extract total DNA from soil samples. UV absorption profiles showed that extracted DNA was relatively free of adhering soil components such as humic acids and protein contaminants. This method was found to be reliable, simple, rapid, and affordable for microbial community DNA extraction from different soils. It is, however, important to recognize that no single method of DNA extraction or purification will be appropriate for all soil types and experimental goals, as there are multiple factors that may affect the performance of an extraction method. Combinations and modifications of different protocols might be needed for some conditions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مقایسه متدهای استخراج مستقیم دی ان ای میکروبی از خاک های مختلف شالیزار

Comparisons of direct extraction methods of microbial DNA from different paddy soils

خصوصیات اسیدی – بازی هیومیک اسید در خاک

On the Acid-Base Properties of Humic Acid in Soil

مقدمه

هیسترزیس

مواد و روش ها

تیتراسیون

نتایج و بحث

تیتراسیون هیومیک اسید

هیسترزیس در هیومیک و فولویک اسید

هیسترزیس در خاک تصفیه نشده و شسته شده با اسید

سازوکارها

پیامدهای نتایج

هیومیک اسید از سه خاک متمایز سرشار از منابع ارگانیک گرفته شد و تیتراسیون اسید و بازی روی محدوده ای از قدرت های یونی انجام شد. نتایج به دست آمده، خلاف اکثر داده‌هایی بود که از هیومیک اسید به دست آمده بود؛ این نتایج در pHپایین وابستگی بیشتر به قدرت یونی داشت. تیتراسیون عادی وبازگشتی با باز و اسید و به ویژه در pHپایین دارای پسماند هیسترزیس بود. نویسندگان قبلی این نوع هیسترزیس را به توده‌های هیومیک اسید نسبت می دادند که حین فرآیند جداسازی تسکیل شده و حین تیتراسیون با افزایش pH حل می شود و نتایج را ساختگی جلوه می دهد. البته، تیتراسیون روبه جلو و بازگشتی با خاک غنی از مواد ارگانیک نیز رفتار هیسترزیس مشابه از خود نشان می دهد. این مشاهدات نشان می دهد که تیتراسیون هیومیک اسید در شکل تجمع یافته (بر خلاف شکل معمول آن که دارای حالت محلول است)، خواص اسیدو بازی هیومیک اسید در خاک را بهتر نمایش می دهد و وابستگی قدرت یونی پیوند پروتون در هیومیک اسید، با درجه تجمع در ارتباط است. بنابراین، کاربرد فعلی مدل های مبتنی بر اساس اطلاعات مواد هیومیک حل شده، برای پیش‌بینی خواص اسید و بازی هیومیک اسید در خاک تحت شرایط محیطی ممکن است دچار خطار شود و ظرفیت بافری اسید آن بیش از حد برآورد شود.

پیامدهای نتایج

نتایج ما نشان می دهد که هیومیک اسید تجمع یافته و محلول خواص اتصال پروتون مختلفی دارد و این برای درک بر هم کنش هیومیک اسید با سایر کاتیون های اصلی، پیامدهایی را به دنبال دارد. البته برای برآورد اندازه و اهمیت زیست محیطی اختلاف در اتصال پروتون مفید است. ظرفیت بافری شدن ماده ارگانیک خاک به شیوه سنتی با اندازه گیری اسیدیته کل سنجیده می شود. یک روش برای تعیین اسیدیته کل، تیتراسیون سوسپانسیون خاک در یک محلول نمکی و با استفاده از یک باز قوی تا pHمرجع می باشد. این تعریف از بافری شدن می تواند روی داده های آزمایشگاهی ما نیز اعمال شود. در تیتراسیون نمونه رانکر شسته شده با اسید که در شکل 3a نمایش داده می شود، باز مورد نیاز برای تیترکردنتا Ph7 در حالت محلول (منحنی پایین تر) 14.6 میلی مولار (یعنی 25% کمتر) است. خاک غنی از مواد آلی اغلب در حالت طبیعی اسیدی است و اختلاف بافری بین حالات حل شده و متراکم اغلب در pHپایین، بیشتر است. باز مورد نیاز برای تیترکردن تا Ph 5 در حالت حل شده، 8.2 میلی مولار است ولی در حالت متراکم، 2.2 میلی مولار است (یعنی 73% کمتر). این موقعیت در هیومیک اسید رانکر (اسیدیته کل تا pH5: 6.1 مقایسه کنید با 1.6 میلی مولار، 74-% کمتر)

Humic acid was isolated from three contrasting organicrich soils and acid-base titrations performed over a range of ionic strengths. Results obtained were unlike most humic acid data sets; they showed a greater ionic strength dependency at low pH than at high pH. Forward- and backtitrations with the base and acid revealed hysteresis, particularly at low pH. Previous authors attributed this type of hysteresis to humic acid aggregates;created during the isolation procedure;being redissolved during titration as the pH increased and regarded the results as artificial. However, forward- and back-titrations with organic-rich soils also demonstrated a similar hysteretic behavior. These observations indicate (i) that titrations of humic acid in aggregated form (as opposed to the more usual dissolved form) are more representative of the acid-base properties of humic acid in soil and (ii) that the ionic strength dependency of proton binding in humic acid is related to its degree of aggregation. Thus, the current use of models based on data from dissolved humic substances to predict the acidbase properties of humic acid in soil under environmental conditions may be flawed and could substantially overestimate their acid buffering capacity.

Implications of Results

Our results demonstrate that aggregated and dissolved humic acid have different proton binding properties, and this has implications for understanding the interaction of humic acid with other major cations. However, it is useful to obtain some estimate of the magnitude and environmental significance of the difference in proton binding. The buffering capacity of soil organic matter is traditionally measured in terms of total acidity. One method of determining total acidity is by titration of a soil suspension in a salt solution, using a strong base, to a reference pH (29). This definition of buffering can be applied to our experimental data. In the titration of the acid-washed ranker sample, shown in Figure 3a, the base required to titrate to pH 7 in the dissolved form (lower curve) would be 14.6 mM, while in the aggregated form (upper curve), it would be 10.9 mM (i.e., 25% less). Organic-rich soils are often acidic in their natural state, and the buffering difference between dissolved and aggregated forms is even greater at low pH. The base required to titrate to pH 5 in the dissolved form would be 8.2 mM, while in the aggregated form, it would be 2.2 mM (i.e., 73% less). This situation is mirrored in the ranker humic acid (total acidity to pH 5: 6.1 to cf. 1.6 mM, -74% less).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

خصوصیات اسیدی – بازی هیومیک اسید در خاک

On the Acid-Base Properties of Humic Acid in Soil

عواقب زیست محیطی اتخاذ خاک ورزی حفاظتی در اروپا: بررسی شواهد

The environmental consequences of adopting conservation tillage in Europe: reviewing the evidence

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

کشاورزی، اکوسیستم ها و محیط زیست – Agriculture, Ecosystems and Environment 

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

عواقب زیست محیطی اتخاذ خاک ورزی حفاظتی در اروپا: بررسی شواهد

The environmental consequences of adopting conservation tillage in Europe: reviewing the evidence

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.