بررسی توان بیومس جلبک قهوه ای سارگاسوم Sargassum ilicifolium در جذب زیستی غلظت های مختلف یون نیترات

نوع مقاله : بوم شناسی

نویسندگان

مرکز تحقیقات شیلاتی آب های دور، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، چابهار، ایران

چکیده

 ورود بیش از اندازه یون نیترات از طریق فاضلاب های شهری و کشاورزی به منابع آبی سطحی و زیر سطحی سبب شکل ­گیری پدیده یوتریفیکاسیون و به ­دنبال آن بلوم جلبکی و کاهش اکسیژن محلول اکوسیستم­ های آبی می­ شود. این تغییرات، سبب بر هم خوردن تعادل زیستی در این زیست بوم ­ها و در نهایت مرگ و نابودی موجودات زنده آن­ ها می ­گردد. در حال حاضر، جاذب­ های متنوعی برای حذف و یا برداشت یون نیترات مازاد از محیط­ های آبی مورد استفاده قرار می ­گیرد. در مطالعه حاضر توان جلبک دریایی Sargassum ilicifolium به ­عنوان یک جاذب زیستی برای حذف یون نیترات مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایش دامنه متنوعی از تغییرات pH شامل (2، 3، 4، 5، 6، 7 و 8)، مقدار بیومس ابتدایی جلبک ( 0/01 ،0/03 ،0/05 ،0/1 ،0/15 ،0/2 ،0/3 ، 0/4 گرم) Sargassum ilicifolium و غلظت ابتدایی یون­ نیترات (50، 100، 150، 200، 250، 300 و 350 میلی­ گرم در لیتر) در زمان تماس (60-0 دقیقه) بر روند حذف و برداشت یون نیترات از محیط آبی مورد آزمون گرفت. نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که جلبک دریایی S. ilicifolium در مناسب ­ترین شرایط آزمایش دارای ظرفیت جذب نیترات به میزان 560 میلی­ گرم بر گرم و هم­ چنین درصد حذف نیترات 48% می ­باشد. مناسب ترین شرایط  برای جذب نیترات در زمانی به­ دست آمد که مقدار بیوماس مصرفی جلبک 0/01 گرم در لیتر، 7:pH و غلظت اولیه نیترات 350 میلی ­گرم در لیتر تنظیم شد. به ­طورکلی نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که پودر خشک جلبک S. ilicifolium قابلیت مناسبی برای حذف یون نیترات از محیط­ های آبی داشته و جاذب زیستی مناسبی برای تصفیه فاضلاب­ های شهری و کشاورزی می­ باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of brown algae Sargassum biomass in bio-absorption of various concentrations of nitrate

نویسندگان [English]

  • Elnaz Erfani
  • Zahra Aminikhoei
Offshore Fisheries Research Center, Iranian Fisheries Science Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Chabahar, Iran
چکیده [English]

The excessive entry of nitrate from municipal wastewaters and agriculture to surface and sub-surface water resources leads to the formation of the eutrophication phenomenon, followed by the algal bloom and the decreases of dissolved oxygen in aquatic ecosystems. These changes reduce the biological balance of these ecosystems and ultimately the death and destruction of living organisms. Currently, various adsorbents are used to remove excess of nitrate ion from aqueous solutions. In this study, marine algae, Sargassum ilicifolium was studied as a bioabsorbent for removal of nitrogen ion. In this experiment, various range of pH including (pH 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8), the amount of algae biomass S. ilicifolium (0.01, 0.3, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3 and 0.4 g) and the initial concentration of ion nitrate (50, 100, 150, 200, 250, 300 and 350 mg L -1) at contact time (0-60 minutes) on removal of nitrate ions from aqueous solution was investigated. Nitrate concentration was measured by spectrophotometric method at 500 nm wavelength. The results of this experiment showed that marine macro algae, S. ilicifolium had the best nitrate absorption capacity of 560 mg g-1 in the most suitable conditions, and the nitrate removal efficiency was 48%. The most suitable conditions for nitrate absorption were obtained at 0.01 g L -1 algae biomass, pH: 7 and 350 mg L-1 of initial nitrate concentration. The results of this study showed that the dry powder of algae, S. ilicifolium is suitable for removal of nitrate ions from aqueous solution and is an appropriate bioactive agent for urban and agricultural wastewater treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sargassum ilicifolium
  • Seaweed Nitrate
  • Absorption bio
  • Organic absorbent

مراجع

  1. آزگلی، ا.، 1384. روند تغییرات نیترات در آبخوان منطقه یک شهرها و شهرک­ های غرب تهران. فصلنامه آب و محیط زیست. شماره 62، صفحات 35 تا 41.
  2. بدیعی­ نژاد، ا.؛ غلامی، م.؛ جنیدی­ جعفری، ا. و عامری، ا.، 1391. بررسی عوامل موثر بر غلظت نیترات منابع آب شرب زیرزمینی شیراز با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی .(GIS) نشریه طلوع بهداشت. دوره 11، شماره 2، صفحات 47 تا 56.
  3. حافظیه، م.؛ مرادی، ی.؛ پورکاظمی، م.؛ دادگر، ش. و شریفیان، م.، 1395. ترکیبات تقریبی- شیمیایی گیاه دریایی سارگاسوم مناطق مختلف ساحلی استان سیستان و بلوچستان. مجله علمی شیلات ایران. شماره 4، صفحات 29 تا 40.
  4. قانعیان، م.ت.؛ غنی ­زاده، ق.؛ غلامی، م. و قادری ­نسب، ف.، 1388. جذب رنگ رادیواکتیو قرمز 123 با پوسته تخم ­مرغ. نشریه طبیب شرق. دوره 11، شماره 4، صفحات 25 تا 34.
  5. قرنجیک، ب.؛ اژدری، د.؛ آذینی، م.؛ امینی ­راد، ت. و بلوچ، گ.، 1391. ارزیابی ذخایر گونه­ های اقتصادی گیاهان دریایی سواحل دریای عمان- استان سیستان و بلوچستان. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی موسسه تحقیقات شیلات ایران. 159 صفحه.
  6. موحدیان، ح. و قنبرزاده، ش.، 1382. مقایسه نیترات و کربن آلی در منابع و شبکه توزیع آب آشامیدنی شهر اصفهان. مجموعه مقالات ششمین همایش کشوری بهداشت محیط. جلد 1. صفحات 7 تا 12.
  7. Bhat, S.V.; Melo, J.S.; Chaugule, B.B. and D'souza, S.F., 2008. Biosorption characteristics of uranium (VI) from aqueous medium onto Catenella repens, a red alga. Journal of Hazardous Materials. Vol. 30, No. 2-3, pp: 28-35.
  8. Craggs, R.J.; McAuley, P.J. and Smith, V.J., 1997. Wastewater nutrient removal by marine microalgae grown on a corrugated raceway. Water Res. Vol. 31. pp: 1701-1707.
  9. Darbi, A.; Viraraghavan, T. and Butler, R., 2002. Corkal D. Batch studies on nitrate removal from potable water. Water Sa. Vol. 28, No. 3, pp: 19-22.
  10. Doria, E.; Longoni, P.; Scibilia, L.; Iazzi, N. and Cella, R., 2012. Isolation and characterization of a Scenedesmus acutus strain to be used for bioremediation of urban wastewater. Journal of applied phycology. Vol. 1, No. 3, pp: 375-383.
  11. Drizo, A.; Forget, C.; Chapuis, R.P. and Comeau, Y., 2006. Phosphorus removal by electric arc furnace steel slag and serpentinite. Water Research. Vol. 40, No. 8, pp: 1547-1554.
  12. Ge, S.; Madill, M. and Champagne, P. 2018. Use of freshwater macroalgae Spirogyra sp. for the treatment of municipal wastewaters and biomass production for biofuel applications. Biomass and Bioenergy. Vol. 111, pp: 213-223. 
  13. Gong, R.; Ding, Y.; Liu, H.; Chen, Q. and Liu, Z., 2005. Lead biosorption and desorption by intact and pretreated Spirulina maxima biomass. Chemosphere. Vol. 58, No. 1, pp: 125-130.
  14. Hamdy, AA., 2000. Biosorption of heavy metals by marine algae. Current Microbiology. Vol. 41, No. 4, pp: 232-238.
  15. Hayashi, L.; Yokoya, N.S.; Ostini, S.; Pereira, R.T.; Braga, E.S. and Oliveira, E.C., 2008. Nutrients removed by Kappaphycus alvarezii (Rhodophyta, Solieriaceae) in integrated cultivation with fishes in re-circulating water. Aquaculture. Vol. 277, No. 3-4, pp: 185-191.
  16. Jianyao, C.; Makoto, T. and Guanqun, L., 2007. Nitrate pollution of groundwater in the Yellow River delta, China. Hydrogeology Journal. Vol. 15, pp: 1605-1614.
  17. Kang, C.D.; An, J.Y.; Park, T.H. and Sim, S.J., 2006. Astaxanthin biosynthesis from simultaneous N and P uptake by the green alga Haematococcus pluvialis in primary-treated wastewater. Biochemical Engineering Journal. Vol. 31, No. 3, pp: 234-238.
  18. Liessens, J.; Germonpré, R.; Beernaert, S. and Verstraete, W., 1993. Removing nitrate with a methylotrophic fluidized bed: technology and operating performance. Journal‐American Water Works Association. Vol. 85, No. 4, pp: 144-154.
  19. Mehta, S.K. and Gaur, J.P., 2005. Use of algae for removing heavy metal ions from wastewater: progress and prospects. Critical reviews in biotechnology. Vol. 25, No. 3, pp: 113-152.
  20. Mithra, R.; Sivaramakrishnan, S.; Santhanam, P.; Dinesh Kumar, S. and Nandakumar, R., 2012. Investigation on nutrients and heavy metal removal efficacy of seaweeds, Caulerpa taxifolia and Kappaphycus alvarezii for wastewater remediation. Journal of Algal Biomass Utilization. Vol. 3, No. 1, pp: 21-27.
  21. Mohseni, B. and Elliott, D.J., 1998. Ground water denitrification with alternative carbon sources. Water Science and Technology. Vol. 38, No. 6, pp: 237-243.
  22. Naddafi, K. and Nabizadeh Nodehi, R., 2011. Removal of reactive blue 29 dye from water by single-wall carbon nanotubes. Iranian journal of health and environment. Vol. 15, No. 4. pp: 359-368.
  23. Ngomsik, A.F.; Bee, A.; Talbot, D. and Cote, G., 2012. Magnetic solid–liquid extraction of Eu (III), La (III), Ni (II) and Co (II) with maghemite nanoparticles. Separation and purification technology. Vol. 15, No. 86, pp: 1-8.
  24. Reddad, Z.; Gerente, C.; Andres, Y.; Le, M. and Cloirec, P., 2002. Adsorption of several metal ions onto a low-cost biosorbent: kinetic and equilibrium studies. Environmental science & technology. Vol. 36, No. 9, pp: 2067-2073.
  25. Ren, M. and Ogden, K., 2014. Cultivation of Nannochloropsis gaditana on mixtures of nitrogen sources. Environmental Progress & Sustainable Energy. Vol. 33, No. 2. pp: 551-555.
  26. Roy, D.; Greenlaw, P.N. and Shane, B.S., 1993. Adsorption of heavy metals by green algae and ground rice hulls. Journal of Environmental Science & Health Part A. Vol. 28, No. 1, pp: 37-50.
  27. Sabeti, M.B.; Hejazi, M.A. and Karimi, A., 2018. Enhanced removal of nitrate and phosphate from wastewater by Chlorella vulgaris: Multi-objective optimization and CFD simulation. Chinese Journal of Chemical Engineering. Vol. 25. pp: 117-125.
  28. Stuart, M.A.; Rich, F.J. and Bishop, G.A., 1995. Survey of nitrate contamination in shallow domestic drinking water wells of the inner coastal plain of Georgia. Groundwater. Vol. 33, No. 2, pp: 284-290.
  29. Soumya, G.N.; Manickavasagam, M.; Santhanam, P.; Kumar, S.D. and Prabhavathi, P., 2015. Removal of phosphate and nitrate from aqueous solution using seagrass Cymodocea rotundata beads. African Journal of Biotechnology. Vol. 14, No. 16, pp: 1393-1400.
  30. Wang, J. and Chen, C., 2009. Biosorbents for heavy metals removal and their future. Biotechnology advances. Vol. 27, No. 2, pp: 195-226.
  31. Wang, B. and Lan, C.Q., 2011. Biomass production and nitrogen and phosphorus removal by the green alga Neochloris oleoabundans in simulated wastewater and secondary municipal wastewater effluent. Bioresource Technology. Vol. 102, No. 10, pp: 5639-5644.
  32. WHO. 2003. Guide lines for drinking water quality. 2th ed. Geneva.
  33. Zhou, W.; Sun, Y.; Wu, B.; Zhang, Y., Huang, M.; Miyanaga, T. and Zhang, Z., 2011. Autotrophic denitrification for nitrate and nitrite removal using sulfur limestone. Journal of Environmental Sciences. Vol. 23, No. 11. pp: 1761-1769.
فصلنامه محیط زیست جانوری
دوره 12، شماره 1
فروردین 1399
صفحه 409-416

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار