زیست‌پالایی (Bioremediation) به معنای استفاده از میکروب‌ها برای پاکسازی خاک یا منابع آبی از آلودگی است. میکروب‌ها، میکروارگانیسم‌های بسیار کوچکی هستند، نظیر باکتری‌ها، که به شکل طبیعی در محیط زندگی می‌کنند. زیست‌پالایی رشد برخی از این میکروارگانیسم‌ها که از مواد آلوده به عنوان منبع غذایی و انرژی استفاده می‌کنند، تحریک می‌کند. آلودگی‌هایی که در این حوزه مد نظرند شامل نفت و سایر فرآورده‌های نفتی آلوده‌کننده، حلال‌های صنعتی و حشره‌کش‌ها هستند.
زیست‌پالایی چگونه انجام می‌شود؟
برخی انواع میکروب‌ها، مواد آلوده‌کننده را می‌خورند و هضم می‌کنند. مواد حاصل از این فرآیند معمولاً مولکول‌های آب و گازهای بی‌خطری مثل کربن دی‌‌اکسید و اتن هستند. در صورتی که محیط مورد نظر، خاک یا آب، دارای مقادیر کافی از میکروب‌های پاک‌کننده نباشد، این میکروب‌ها از پروسه‌ای با نام زیست‌فزونی (Bioaugmentation) استفاده نمی‌شود. به این منظور شرایط زیستیِ مورد نیاز میکروارگانیسم نظیر دما و مواد مغذی لازم، فراهم می‌شوند. در صورتی که زیست‌فزونی به درستی انجام نشود، میکروب‌ها یا به آهستگی رشد می‌کنند و یا پیش از پاک شدنِ آلودگی، از میان می‌روند.
فراهم کردن شرایط با افزودن اصلاح‌گرها (amendments) انجام می‌شود. این مواد طیف گسترده‌ای شامل موادی خانگی مانند ملاس یا روغن‌های گیاهی، و یا مواد شیمیایی که اکسیژن تولید می‌کنند، را در بر می‌گیرند.
این مواد یا در خاک و یا به آب‌های زیرزمینی تعبیه می‌شوند.
باید در نظر داشت که زیست‌پالایی در تمامی انواع خاک به صورت in situ (در محل) قابل انجام دادن نیست. برای مثال در برخی مناطق آب و هوا ممکن است برای رشد میکروب بیش از حد سرد باشد و یا تراکم خاک به حدی زیاد باشد که اجازه‌ی پخش یکنواخت را به مواد اصلاح‌گر ندهد.
در این شرایط، EPA (آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا) ممکن است به اصلاح خاک در شرایط مصنوعی یا ex situ (خارج از محل) بپردازد؛ یعنی خاک را از زمین خارج کرده، آن را در پدها یا تانک‌هایی اصلاح کرده و سپس، به محل بازگرداند. در این محل‌ها، خاک ممکن است گرما ببیند، شخم زده شود یا با مواد اصلاح‌گر برای بهبود وضعیت آن، مخلوط شود.
در برخی موارد، مخلوط کردن خاک می‌تواند سبب شود که مواد آلوده‌کننده پیش از آن‌که توسط میکروب‌ها خورده شوند، تبخیر شوند. برای جلوگیری از این منظور، از تانک‌های مخصوصی که مواد بخار شده را جمع‌آوری کرده و مجدداً به خاک باز می‌گردانن، استفاده می‌شود.
برای پاکسازی آب‌های زیرزمینی در حالت in situ، ابزاری برای بالا کشیدن این آب‌ها به سطح زمین حفر می‌شود. در آن‌جا آب با مواد اصلاح‌گر مخلوط شده و سپس، به درون زمین بازگردانده می‌شود. آب زیرزمینی که توسط اصلاح‌گرها غنی شده است به میکروب‌ها اجازه می‌دهد که عمل زیست‌پالایی را بهترین شکل انجام دهند.
روش‌های دیگری نیز برای پاکسازی این آب‌ها وجود دارد. برای مثال، می‌توان آن‌ها را به درون یک بیورآکتور پمپ کرد. بیورآکتورها تاک‌هایی هستند که در آن‌ها، آب با اصلاح‌گرها و میکروب‌های مورد نیاز مخلوط می‌شود. بسته به محل، آبِ اصلاح‌شده ممکن است به منبع خود بازگردانده شود و یا به سطح زمین وارد شود.
آیا وجود اکسیژن همیشه ضروری است؟
برخی آلاینده‌ها تنها در محیط‌هایی که هوا وجود دارد، قابل انهدامند و برخی دیگر، نیاز به محیطی بدون هوا دارند. میکروب‌های بی‌هوازی برای رشد خود نیاز به عدم وجود اکسیژن دارند.
زیست‌پالایی چقدر زمان می‌طلبد؟
برای این که میکروب‌ها یک محل را کاملاً پاکسازی کنند، ممکن است به چند ماه یا سال زمان نیاز باشد.
این امر به چندین فاکتور وابسته است. برای مثال، در صورت وجود شرایط زیر، پروسه‌ی پاکسازی زمان بیش‌تری به طول می‌انجامد.
- تراکم بالای مواد آلوده‌کننده
- گیر افتادن مواد آلوده در نواحی غیرقابل دسترسی؛ مانند سنگ یا خاک متراکم
- عمق زیاد یا پهنای وسیع ناحیه‌ی مورد نظر
آیا زیست‌پالایی روشی بی‌خطر است؟
اساس این روش بر استفاده از میکروب‌هایی استوار است که به شکل طبیعی در خاک یا آب زیرزمینی وجود دارند و هیچ خطری برای انسان‌ها در بر ندارند.
میکروب‌هایی که تحت عنوان اصلاح‌گر نیز اضافه می‌شوند معمولاً پس از از بین رفتن آلودگی و سایر شرایط مورد نیاز، می‌میرند. به علاوه، موادی که برای تحریک رشد میکروب‌ها نیز باید سابقاً تحت آزمایش‌هایی قرار بگیرند. به منظور کنترل رشد میکروب‌ها، با فواصل زمانی مشخصی باید تحت آزمایش قرار گیرند.
آیا ممکن است زیست‌پالایی روی ما اثر داشته باشد؟
زیست‌پالایی معمولاً زیرِ زمین انجام می‌شود و خطری برای نواحی اطراف خود ایجاد نمی‌کند.
مقاله‌ی مرتبط: بیوفیلم چیست؟
استفاده از این روش چه مزایایی دارد؟
مزیت اصلی استفاده از زیست‌پالایی، استفاده از مواد طبیعی برای از بین بردن آلودگی است؛ در نتیجه احتمال ایجاد آلودگی ثانویه بسیار پایین است. به علاوه، نسبت به سایر روش‌ها، به انرژی، تجهیزات و نیروی انسانی کمتری احتیاج دارد بنابراین هزینه‌ی کمتری را نیز متحمل می‌شود.
از آن‌جایی که میکروب‌ها مواد آلوده‌کننده را به آب و گازهای بی‌خطر تبدیل می‌کنند نیز، نیازی به نگرانی درباره‌ی مواد زائد تولیدشده در این پروسه نیست.
تاکنون زیست‌پالایی نواحی آلوده‌ی فراوانی را با موفقیت پاکسازی کرده است و نواحی دیگری در آینده تحت این عملیات قرار خواهند گرفت.
