حرکیة المعالجة البیولوجیة لمیاه الصرف الصحی بالمبیدات

نوع المستند : Original Article

المستخلص

المبیدات هى عبارة عن أی مادة کیمیائیة تستخدم بغرض وقایة النباتات من الأمراض والأفات من أجل تحسین جودة وانتاجیة الحاصلات الزراعیة والحصول على انتاج زراعی سلیم مع الحفاظ على الصحة العامة. یمثل تلوث التربة والهواء والماء والتأثیر السلبی على صحة کل من الانسان والحیوان أحد أهم الأسباب التی تتعارض مع استخدام المبیدات على نطاق واسع. وبالتالی فان عملیة معالجة المیاه من المبیدات الملوثة هام جدا للحد من التأثیر السلبی للمبیدات على البیئة. تعتبر عملیة المعالجة الحیویة للمبیدات من أرخص طرق المعالجة مقارنة بطرق المعالجة الأخرى. وبالتالی تهدف الدراسة الى ایجاد وتحسین وسیلة مزرعیة حیویة فعالة وأمنة لمعالجة میاه الصرف الزراعی الملوثة بالمبیدات. فی هذه الدراسة تم تقییم عملیة التحلل الحیوی لمبید الکابتان (captan) المستخدم فى مقاومة الفطریات تحت ظروف التشغیل المستمر وظروف التشغیل على دفعات بعد زمن استبقاء قدره 15 یوم. اشارت النتائج الى تناقص الترکیز الابتدائی للخلایا المیکروبیة (30.1 ´ 106) فى خلیط التربة والمیاه خلال فترة الـ 24 ساعة الأولى لیصل الى ترکیز 15.6 ´ 106 و 11.1´ 106 خلیة میکروبیة فى حالة ظروف التشغیل على دفعات وظروف التشغیل المستمرة، على التوالی. تناقص الخلایا المیکروبیة کان نتیجة التأثیر المثبط للمبید على بعض أنواع الخلایا المیکروبیة التی لها قدرة أقل لتحمل الترکیز الابتدائی (144 مجم/لتر) لمبید الکابتان (captan). بعد الـ 24 ساعة الأولى بدأ ترکیز الخلایا المیکروبیة فى الزیادة ووصل النمو المیکروبی الى أقصى قیمة بعد 5 و12 یوم لظروف التشغیل على دفعات وظروف التشغیل المستمر، على التوالی. تم حساب کل من زمن التأخیر ومعدل النمو النوعی ووجد یساوی 22 ساعة و 0.096 ساعة-1، على التوالی بالنسبة لظروف التشغیل على دفعات. تم الحصول على کفائة تحلل للمبید مقدارها 89.6% بعد فنرة زمنیة قدرها 10 أیام تحت ظروف التشغیل المستمر بالمقارنة بکفائة تحلل حیوی مقدارها 100% بعد فترة زمنیة مقدارها 5 أیام تحت ظروف التشغیل على دفعات. نصف العمر لمبید الکابتان (Captan) وجد یساوی 52 ساعة تم حسابها تحت ظروف التشغیل على دفعات. أشارت الدراسة الى أنه تحت ظروف التشغیل على دفعات یمکن ازالة المبید بالکامل ةالحصول على کفاءة تحلل 100% بینما تحت ظروف التشغیل المستمر وصل الترکیز النهائی للمبید الى 12 مجم/لتر. ترکیز 12 مجم/لتر یعتبر قیمة غیر مقبولة بالنسبة لمیاه الشرب للحیوانات والماشیة طبقا للمعاییر القیاسیة.  

الموضوعات الرئيسية


Agnihotri, V.P. 1971. Persistence of captan and its effects on microflora, respiration, and nitrification of a forest nursery soil, Canadian Journal of Microbiology, 1: 377-383. PMID: 5551317.
Al hattab, M.T. and A.E. Ghaly. 2012. Sequential remediation processes for a low level pesticide wastewater, Journal of Environmental Protection, 3: 150-163. DOI:10.4236/jep.2012.32019.
Broholm, M.M., K. Rugge, N. Tuxen, A.L. Hojberg, H. Mosbaek and P.L. Bjerg. 2001. Fate of herbicides in a shallow aerobic aquifer: A continuous field injection experiment (Vejen, Denmark), Water Resources Research,37: 3163- 3176. DOI:10.1029/2000WR000002.
Buyanovsky, G.A., G.J. Pieczonka, G.H. Wagner and M.L. Fairchild. 1988. Degradation of captan under laboratory conditions. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 40:689-695.DOI: 10.1007/BF01697516.
Centner, T.J. 1998. Unwanted agricultural pesticides: state disposal programs, Journal of Environmental Quality, 27 (4): 736-742. DOI:10.2134/jeq1998.00472425002700040002x.
Chilton, P.J., M.E. Stuart, D.C. Gooddy, R.J. Williams and A.C. Johnson. 2005. Pesticide fate and behaviour in the UK chalk aquifer, and implications for groundwater quality, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology,38: 65-81. DOI: 10.1144/1470-9236/04-014.
Cooper, J. and H. Dobson. 2007. The benefits of pesticides to mankind and the environment, Crop Protection, 26 (9): 1337-1348. DOI: 10.1016/j.cropro.2007.03.022.
de Lipthay, J.R., N. Tuxen, K. Johnsen, L.H. Hansen, H.J. Albrechtsen, P.L. Bjerg and J. Aamand. 2003. In situ exposure to low herbicide concentrations affects microbial population composition and catabolic gene frequency in an aerobic shallow aquifer, Applied and Environmental Microbiology 69: 461-467. PMCID: PMC152397.
Ghaly, A.E., F. Alkoaik and A. Snow. 2007. Degradation of pirimiphos-methyl during thermophilic composting of greenhouse tomato plant residues, Canadian Biosystem Engineering, 49(1): 1-11. ISSN: 1492-9058.
Ghaly, A.E., R. Kok. and J.M. Ingrahm. 1989. Growth rate determination of heterogeneous microbial population in swine manure. Applied Biochemistry and Biotechnology, 22: 59-78. DOI: 10.1007/BF02922697.
Hermanutz, R.O., L.H. Mueller and K.D. Kempfert, 1973. Captan toxicity to fathead minnows (pimephales promelas), bluegills (lepomis macrochirus), and brook trout (Salvelinus fontinalis). Journal of the Fisheries Research Board of Canada, 30(12): 1811-1817. DOI: 10.1139/f73-291.
Horowitz, J.K. and E. Lichtenberg. 1993. Insurance, moral hazard, and chemical use in agriculture. American Journal Agricultural Economics, 75(4): 926-935. Accessed on April 27, 2011 http://www.jstor.org/stable/1243980..
Karpouzas, D.G. and A. Walker, 2000. Factors influencing the ability of Pseudomonas putida strains epI and II to degrade the organophosphate ethoprophos, Journal of Applied Microbiology, 89: 40-48. PMID:10945777.
Karpouzas, D.G., A. Fotopoulou, U. Menkissoglu-Spiroudi and B.K. Singh, 2005. Non-specific biodegradation of the organophosphorus pesticides, cadusafos and ethoprophos, by two bacterial isolates, FEMS Microbiology Ecology, 53: 369–378. PMID:16329956.
Kearney, P.C., M.T. Muldoon, C.J. Somich, J.M. Ruth and D.J. Voaden. 1988. Biodegradation of ozonated atrazine as a wastewater disposal system, Journal of Agriculture and Food Chemistry, 36(6): 1301-1306. DOI: 10.1021/jf00084a044.
Krishna, K. R. and L. Philip. 2009. Biodegradation of mixed pesticides by mixed pesticide enriched cultures. Journal of Environmental Science and Health Part B, 44: 18–30. PMID:19089711.
Lappin, H.M., M.P. Greaves and J. Howard Slater. 1985. Degradation of the herbicide mecoprop [2-(2-methyl-4-chlorophenoxy)propionic acid] by a synergistic microbial community, Applied and Environmental Microbiology, 49(2): 429-433. PMCID: PMC238420.
Leoni, V., C. Cremisini, R. Giovinazzo, G. Puccetti and M. Vitali. 1992. Activated sludge biodegradation test as a screening method to evaluate persistence of pesticides in soil. Science of the Total Environment, 123-124: 279-289. DOI: 10.1016/0048-9697(92)90153-J.
Martínez-Toledo, M.V., V. Salmero´n, B. Rodelas, C. Pozo and J. Gonza´lez-Lo´pez. 1998. Effects of the fungicide captan on some functional groups of soil microflora, Applied Soil Ecology, 7: 245–255. DOI: 10.1016/S0929-1393(97)00026-7.
Megadi, V.B., P.N. Tallur, S.I. Mulla and H.Z. Ninnekar. 2010. Bacterial degradation of fungicide captan, Journal of Agricultural Food Chemistry, 58: 12863–12868. DOI:10.1021/jf1030339.
Munch, E.V., P. Lant and J. Keller. 1996. Simultaneous nitrification and denitrification in bench-scale sequencing batch reactors, Water Research, 30(2): 277-284. DOI:10.1016/0043-1354(95)00174-3.
Ning, J., Z. Bai, G. Gang, D. Jiang, Q. Hu, J. He, H. Zhang and G. Zhuang. 2010. Functional assembly of bacterial communities with activity for the biodegradation of an organophosphorus pesticide in the rape phyllosphere, FEMS Microbiology Letter, 306(2):135-43. PMID:20529133.
Oerke, E.C. and H.W. Dehne, 2004. Safeguarding production-losses in major crops and the role of crop protection, Crop Protection, 23(4): 275-285. DOI:10.1016/j.cropro.2003.10.001.
Osteen, C. and M. Livingstion, 2006. Pest management practices. Agricultural Resources and Environmental Indicators, Washington, DC. Accessed on November 27, 2011, http://www.ers.usda.gov.
Piotrowska-Seget, Z., R. Engel and E. Nowak Jacek Kozdroj. 2008. Successive soil treatment with captan or oxytetracycline affects non-target microorganisms. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 24:2843–2848. DOI: 10.1007/s11274-008-9815-2.
Radianingtyas, H., G.K. Robinson and A.T. Bull. 2003. Characterization of a soil-derived bacterial consortium degrading 4-chloroaniline. Microbiology, 149: 3279–3287. PMID:14600240.
Rhee, S.K., G.M. Lee, J.H. Yoon, Y.H. Park, H.S. Bae and S.T. Lee. 1997. Anaerobic and aerobic degradation of pyridine by a newly isolated denitrifying bacterium. Applied and Environmental Microbiology, 63(7):2578-2585. PMCID: PMC168555.
Shan, X., L. Junxin, L. Lin and Q. Chuanling. 2009. Biodegradation of malathion by Acinetobacter johnsonii MA19 and optimization of cometabolism substrates. Journal of Environmental Sciences, 21: 76–82. DOI: 10.1016/S1001-0742(09)60014-0.
Sigma Aldrich, 2011. Material Safety Data Sheet.  Sigma-Aldrich, Oakville, Ontario. Accessed on November 22, 2011, http://www.sigmaaldrich.com.
Swanner, E.D and A.S. Templeton. 2011. Potential for nitrogen fixation and nitrification in the granite-hosted subsurface at henderson mine, CO, Front Microbiology, 2: 254. DOI: 10.3389/fmicb.2011.00254.
Tuxen, N., H. J. Albrechtsen and P.L. Bjerg, 2006. Identification of a reactive zone at a landfill leachate plume fringe using high resolution sampling and incubation techniques. Journal of contaminant hydrology 85: 179-194. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2006.01.004.
Wainwright, M. and G.J.F. Pugh. 1975. Effect of fungicides on the numbers of micro-organisms and frequency of cellulolyticfungi in soils, Plant and Soil, 43: 561-572. DOI: 10.1002/jpln.19771400512.
Wilson, C. and C. Tisdell. 2001.  Why farmers continue to use pesticides despite environmental health and sustainability costs, Ecological Economics, 39(3): 449-462.DOI:10.1016/S0921-8009(01)00238-5.
Winterlin, W., J.N. Seiber, A. Craigmill, T. Baier, J. Woodrow and G. Walker. 1989. Degradation of pesticide waste taken from a highly contaminated soil evaporation pit in California, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 18: 734-747. DOI: 10.1007/BF01225011.
Wolfram Alpha Knowledge base, 2011. Wolfram Mathematica Chemical Data. Wolfarm Alpha, Champaign, Illinois. Accessed on November 22, 2011, http://www.wolframalpha.com.
Xiaoqiang, C.H.U, F. Hua, P. Xuedong, W. Xiao, S. Min, F. Bo and Y. Yunlong. 2008. Degradation of chlorpyrifos alone and in combination with chlorothalonil and their effects on soil microbial populations, Journal of Environmental Sciences, 20: 464–469. DOI: 10.1016/S1001-0742(08)62080-X.