Search In this Thesis
   Search In this Thesis  
العنوان
Bioremediation of Petroleum Oil in Contaminated Environment \
المؤلف
Ibrahim, Douaa Hussein Abdel-Aziz.
هيئة الاعداد
باحث / دعاء حسين عبد العزيز إبراهيم
مشرف / سعدية محمد عيسى
مشرف / سعيد محمود بدر الدين
مشرف / رضا عبد الظاهر عبد العزيز
تاريخ النشر
2019.
عدد الصفحات
152 p. :
اللغة
الإنجليزية
الدرجة
ماجستير
التخصص
علم الأحياء الدقيقة التطبيقية والتكنولوجيا الحيوية
تاريخ الإجازة
1/1/2019
مكان الإجازة
جامعة عين شمس - كلية العلوم - الميكروبيولوجى
الفهرس
Only 14 pages are availabe for public view

from 152

from 152

Abstract

النفط الخام هو خليط معقد من الهيدروكربونات المختلفة بما في ذلك الألكانات، العطريات، alicyclics، والهيدروكربونات المتفرعة، والمركبات غير الهيدروكربونية بما في ذلك الكسور القطبية التي تحتوي على ذرات مغايرة، من النيتروجين والكبريت والأكسجين ، والأسفلتية. والأوزان الجزيئية لمكونات النفط الخام تتراوح بين 16 (CH4) إلى 10000. وعندما يختلط النفط الخام مع التربة، فإن المركبات ذات الوزن الجزيئى القليل مثل C5-C9 N - الألكانات وBTEX (البنزين والتولوين والزيلين والبنزين الإيثيلي)، والتي لها القابلية للذوبان أكثر من 100 مجم-1، تتطاير بشكل طبيعي في الغلاف الجوي.
وتعد مركبات C10-C16 - الألكانات والهيدروكربونات العطرية وحيدة الحلقة قابلة للنقل وقابلة للتحلل في التربة وتتم إزالتها بواسطة البكتيريا المتوطنة. ولكن المكونات عالية الوزن الجزيئي، وخاصة الألكانات ذات أرقام الكربون أعلى من 20، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (الحلقات) مثل النفثالين، أنثراسين، فينانثرين، chrysene، بنز [أ] أنثراسين، بنزو [أ] -pyrene وغيرها، ومشتقاتها الألكيلية فتكون مقاومة للتحلل فى التربة .
وتشمل التكنولوجيات الحالية لتنظيف التربة الملوثة بالمواد الهيدروكربونية غسيل التربة والاستخلاص بالمذيبات، المعالجة الحرارية، إضافة سماد الكمبوست، والأكسدة الكيميائية (كاشف فنتون، والبرمنجنات، والأوزون وغيرها) والمعالجة البيولوجية Bioremediation .
إن الطرق الفيزيائية والكيميائية نادرا ما تكون ناجحة في الإزالة السريعة وتنظيف الملوثات.حيث أن الطرق الفيزيائية والكيميائية ليست آمنة، ومكلفة ويمكن أن تسبب تلوث ثانوي للتربة والمياه والذى يؤدى إلى الحاجة إلى معالجات إضافية لاحقة. لذلك هناك اهتمام واسع في إستخدام المعالجة البيولوجية للمركبات الهيدروكربونية لأكسدتها إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. وتعتبر ال Bioremediation حاليا هى من أفضل الطرق والتقنيات الصديقة للبيئة فى معالجة المركبات الهيدروكربونية. وتعتبر المعالجة البيولوجية لتنظيف التربة الملوثة بالمركبات الهيدروكربونية البترولية فعالة ومفيدة بالمقارنة بالطرق الفيزيائية والكيميائية بسبب فعاليتها من حيث التكلفة وأيضا عدم تأثيرها على البيئة.
إن معدل التحلل البيولوجي يعتمد على تركيز النفط ، طول الألكانات، biosurfactant ونوع الكائنات الحية الدقيقة. وقد لوحظ أن المكونات المشبعة من النفط الخام (الألكانات)، وخاصة الألكانات وسطية الطول (C10-C20) تكون سهلة التحلل. إن نجاح تقنيات المعالجة البيولوجية وتطبيقها على البيئات الملوثة بالمركبات الهيدروكربونية يعتمد إلى حد كبير على قدرات الكائنات الدقيقة والتى تستخدم كالقاحات. ووجود الكائنات الحية الدقيقة مع قدرات التمثيل الغذائي المناسبة هو الشرط الأهم لمعالجة التسرب النفطى. ونجاح معظم تجارب المعالجة البيولوجية يعتمد على بقاء الخلايا الملقحة حية لفترات طويلة.
ويتكون النفط الخام من خليط من المركبات، ولأن الميكروبات تستطيع فقط تحليل عدد محدود من المركبات الهيدروكربونية، فإن تحلل النفط الخام يتطلب خليط من مجموعات مختلفة من الميكروبات.
الملخص العربى
لقد أصبح النفط الخام واحد من أهم مصادر الطاقة فى العالم فهومادة خام لإنتاج البترول والمواد الكيميائية الأخرى. وبالتالى فهو يؤدى إلى تلوث المياه والتربة نتيجة للاستكشافات الجديدة والإنتاج والصيانة والنقل والتخزين وحوادث التسرب، وقد تسبب فى تأثيرات بيئية خطيرة وبذلك يعرض صحة الإنسان للمخاطر. وحيث أن النفط الخام صعب التحلل بسبب تركيبة الكيميائى تزيد إحتمالية تلوث المياه الجوفية به . وقد دفع هذا إلى الاهتمام لتطوير وتطبيق تكنولوجيا مبتكرة للتخلص من أو للإقلال من هذه الملوثات .
يعد التلوث البيئي بالنفط الخام مصدر قلق كبير في ساحل خليج السويس وشمال غرب مصرحيث يوجد 188 موقع لاستخراج البترول في منطقة خليج السويس.
وبالإضافة إلى أهمية تلوث خليج السويس وساحل البحر الأبيض المتوسط، فهناك تلوث لنهر النيل الذي يعد المصدر الرئيسي لمياه الشرب ولري الأراضي المزروعة في جميع أنحاء مصر. وهناك خطان لأنابيب النفط تابعين لشركة سوميد لنقل خام البترول قطر كل منهما 180 سم يعبر هذان الخطان نهر النيل من منطقة التبين جنوب حلوان.
وهناك شبكة أخرى لأنابيب النفط تتبع الشركة المصرية، وهى تغطي حوالي 14000 كيلومتر منتشرة في جميع أنحاء مصر. تنقل هذه الشبكة أنابيب النفط (زيت البترول ) إلى أماكن التوزيع والاستهلاك. وهذه الشبكة تعبر أيضا نهر النيل في عدة نقاط في التبين وأسيوط وبني سويف، والكريمات، شبرا الخيمة، شمال بنها، شرق المحلة (فرع دمياط)، وغرب طنطا وكفر الزيات (فرع رشيد).
ويمكن تلخيص أهم النتائج المتحصل عليها فيما يلى:
1) أظهر إختبار 136 عزلة بكتيرية معزولة من بيئات ملوثة بزيت البترول الخام القدرة على تكسير وتحليل الزيت الخام لمركبات غير سامة. وكانت العزلات الأكثر تحليلا لزيت البترول الخام عزلات S19, T14, K13.
2) ولتصنيف تلك العزلات بأستخدام وسائل البيولوجيا الجزيئية، فقد تم عزل DNA لكل عزلة على حده بإستخدام جهاز تفاعل البلمرة المتسلسل PCR. وتحليل تسلسل الحمض النووي. وبإستخدام برنامج Blast تم تقييم أوجه التشابه بين تسلسل الحمض النووى لتلك العزلات ومثيلتها فى قاعدة البيانات. وأشارت النتائج إلى أن تسلسل العزلة رقم S19 أظهرت التشابه بدرجة (95%) مع Microbacterium Paraoxydans وتسلسل العزلة رقم T14 أظهرت التشابه بدرجة (96%) مع Alcaligenes faecalis وتسلسل العزلة رقم K13 أظهرت التشابه بدرجة (97%) مع Microbacterium oxydans .
3) تم دراسة الظروف البيئية والمزرعية المثلى لتحليل زيت البترول الخام . فقد تم دراسة تأثير التركيزات المختلفة من الزيت الخام كمصدر وحيد للكربون، وقد وجد أن أفضل نسبة تركيز للزيت الخام هى 200 ملجرام تمثل 1 %؛ و أى زيادة أخرى في تركيزات الزيت له تأثير سلبى على قدرة الميكروبات على تكسير زيت البترول الخام.
4) تم أيضا دراسة تأثير المصادر النيتروجينيه المختلفة كمصدر وحيد للأزوت على التحلل الميكروبى للزيت الخام وأظهرت النتائج أن الامونيوم سلفات هو أفضل مصدر نيتروجينى لزيادة قدرة الميكروبات على تحليل الزيت. وتم الحصول على أقصى قدرة على تكسير الزيت عند تركيز 0.2% من سلفات الأمونيوم فى البيئة لكل العزلات البكتيرية. وقد أدت اى زيادة أخرى في تركيزات سلفات الأمونيوم إلى انخفاض قدرة الميكروبات على تحليل زيت البترول.
5) تم دراسة تأثير مدة التحضين اللازمة للميكروب لتكتمل عملية التكسير للزيت الخام ؛ ووجد أن أفضل فترة تحضين هى 30 يوم. وأظهرت النتائج أن أداء المزرعة الميكروبية يتأثر بحجم اللقاح فكانت أعلى نسبة تكسير للزيت الخام حينما تم حقن البيئة بتركيز 0.8% من معلق الخلايا لكل عزلة بكتيرية.
6) وقد تأثرت قدرة الميكروبات على تحليل الزيت بالتباين فى درجة حرارة التحضين . وقد وجد أن أعلى نسبة تكسير للزيت عند 30 درجة مئوية لكل السلالات ، ووجد أن أى زيادة او نقص فى درجة الحرارة أدى الى إنخفاض فى قدرة الميكروبات على تحليل زيت البترول الخام.
7) وجد أن قدرة الميكروبات على تحليل الزيت يتأثر بدرجة الأس الهيدروجيني الأولي للبيئة. وكان درجة الأس الهيدروجيني الأمثل لتحليل الزيت الخام عند درجة (7.5) لكل السلالات.
8) تعتبر درجة الاهتزاز للمزارع الميكروبية خطوة حيوية لتكسير الزيت. ففى هذه الدراسة، وجد أن أمثل درجة إهتزاز كانت 100 دورة فى الدقيقة لتكسير الزيت. ووجد أن أى زيادة او نقص فى درجة الإهتزاز يؤدى الى إنخفاض قدرة الميكروبات على تكسير زيت البترول.
9) ولقد تم تطبيق المعالجة الحيوية للبيئات الملوثة بزيت البترول بكل سلالة من السلالات على حدة وفى تجمعات فى صورة حرة او فى صورة غير حرة immobilized ووجد أن immobilized M. oxydans هو الأفضل فى تكسير الزيت الخام يليه مخلوط من السلالاتين ( A. faecalis و M. oxydans ) وهما فى صورة غير حرة immobilized.
من خلال هذه الدراسة نوصى بما يأتى:
- أفضل نسبة تركيز للزيت الخام كمصدر وحيد للكربون هى 200 ملجرام.
- سلفات الأمونيوم هو أفضل مصدر نيتروجينى لزيادة قدرة الميكروبات على تحليل الزيت. وتم الحصول على أقصى قدرة على تكسير الزيت عند تركيز 0.2% من سلفات الأمونيوم فى البيئة لكل العزلات البكتيرية.
- أفضل فترة تحضين هى 30 يوم وكذلك حجم اللقاح فكانت أعلى نسبة تكسير للزيت الخام عند تركيز 0.8% من معلق الجراثيم لكل عزلة بكتيرية.
- أفضل نسبة تكسير للزيت عند 30 درجة مئوية لكل السلالات وكذلك درجة الأس الهيدروجيني الأمثل لتحليل الزيت الخام عند درجة (7.5) لكل السلالات وأمثل درجة إهتزاز كانت 100 دورة فى الدقيقة لتكسير الزيت.
- وأن سلالة immobilized M. oxydans هى الأفضل فى تكسير الزيت الخام يليها مخلوط من السلالاتين A. faecalis) و( M. oxydans وهما فى صورة غير حرة immobilized .
وقد نجحت هذه الرسالة فى التوصل إلى منتج نهائى عبارة عن ميكروبات محملة على الألجينات قادرة وبكفاءة عالية على تكسير خام النفط فى البيئات الملوثة المختلفة ويمكن تعبئة وتغليف ونقل هذا المنتج إلى أى مكان بسهولة ويسر ولذلك:
أو مخلوط من السلالاتين immobilized M. oxydans نوصى باستخدام سلالة فى عمليات تكسير وتحليل الزيت الخام فى( A. faecalis و M.oxydans ( البيئات الملوثة .