बायोरेमेडिएशन: विशेषताओं, प्रकार, फायदे और नुकसान - जीवविज्ञान - 2025

जैविक उपचार बैक्टीरियल सूक्ष्मजीवों, कवक, पौधों और / या पृथक एंजाइमों की चयापचय क्षमताओं का उपयोग, मिट्टी और पानी में दूषित पदार्थों को दूर करने के लिए जैव प्रौद्योगिकी स्वच्छता का एक सेट है।

सूक्ष्मजीव (बैक्टीरिया और कवक) और कुछ पौधे प्रदूषण और विषाक्त कार्बनिक यौगिकों की एक विस्तृत विविधता को बायोट्रांसफॉर्म कर सकते हैं, जब तक कि वे हानिकारक या हानिरहित नहीं होते हैं। वे कुछ कार्बनिक यौगिकों को अपने सरलतम रूपों में भी बायोडिग्रेड कर सकते हैं, जैसे कि मीथेन (सीएच ₄) और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ ₂)।

चित्रा 1. तेल रिसाव द्वारा पर्यावरण प्रदूषण, बाद में बायोरेमेडिएशन के साथ इलाज किया गया। स्रोत: commons.wikimedia.org

कुछ सूक्ष्मजीव और पौधे पर्यावरण में (सीटू) में जहरीले रासायनिक तत्वों, जैसे भारी धातुओं को भी निकाल या विसर्जित कर सकते हैं। पर्यावरण में विषाक्त पदार्थ को डुबो कर, यह अब जीवित जीवों के लिए उपलब्ध नहीं है और इसलिए उन्हें प्रभावित नहीं करता है।

इसलिए, एक विषाक्त पदार्थ की जैव उपलब्धता को कम करना भी बायोरेमेडिएशन का एक रूप है, हालांकि यह पर्यावरण से पदार्थ को हटाने का मतलब नहीं है।

वर्तमान में विकासशील आर्थिक और कम पर्यावरणीय प्रभाव (या "पर्यावरण के अनुकूल") प्रौद्योगिकियों, जैसे सतह और भूजल के बायोरेमेडिएशन, कीचड़ और दूषित मिट्टी के विकास में बढ़ती वैज्ञानिक और व्यावसायिक रुचि है।

बायोरेमेडिएशन के लक्षण

जिन प्रतिभागियों का बायोरिमेड किया जा सकता है

जिन प्रदूषकों का बायोरिमेड किया गया है, उनमें भारी धातु, रेडियोधर्मी पदार्थ, विषैले कार्बनिक प्रदूषक, विस्फोटक पदार्थ, तेल से प्राप्त कार्बनिक यौगिक (पोलीरोमैटिक हाइड्रोकार्बन या एचपीए), फिनोल, अन्य हैं।

बायोरेमेडिएशन के दौरान भौतिक रासायनिक स्थिति

क्योंकि बायोरेमेडिएशन प्रक्रिया सूक्ष्मजीवों और जीवित पौधों या उनके पृथक एंजाइमों की गतिविधि पर निर्भर करती है, इसलिए बायोरेमेडिएशन प्रक्रिया में उनकी चयापचय गतिविधि को अनुकूलित करने के लिए, प्रत्येक जीव या एंजाइम प्रणाली के लिए उपयुक्त भौतिक रासायनिक स्थितियों को बनाए रखा जाना चाहिए।

बायोरेमेडिएशन प्रक्रिया के दौरान अनुकूलित और बनाए रखने वाले कारक

पर्यावरणीय परिस्थितियों में प्रदूषक की एकाग्रता और जैवउपलब्धता: चूंकि अगर यह बहुत अधिक है, तो यह उन्हीं सूक्ष्मजीवों के लिए हानिकारक हो सकता है जिनमें उन्हें बायोट्रांसफॉर्म करने की क्षमता होती है।

-हृदयता: जल की उपलब्धता जीव-जंतुओं के साथ-साथ कोशिका-मुक्त जैविक उत्प्रेरक की एंजाइमिक गतिविधि के लिए आवश्यक है। आमतौर पर, बायोरेमेडिएशन से गुजरने वाली मिट्टी में 12 से 25% सापेक्ष आर्द्रता बनाए रखी जानी चाहिए।

तापमान: यह उस सीमा में होना चाहिए जो लागू किए गए जीवों और / या आवश्यक एंजाइमेटिक गतिविधि के अस्तित्व की अनुमति देता है।

जैव-पोषक तत्व: ब्याज के सूक्ष्मजीवों के विकास और गुणन के लिए आवश्यक। मुख्य रूप से, कार्बन, फास्फोरस और नाइट्रोजन को नियंत्रित किया जाना चाहिए, साथ ही कुछ आवश्यक खनिजों को भी।

-जलीय माध्यम या पीएच की अम्लता या क्षारीयता (माध्यम में एच ⁺ आयनों की माप)।

-ऑक्सीजन की उपलब्धता: अधिकांश बायोरेमेडिएशन तकनीकों में, एरोबिक सूक्ष्मजीवों का उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए खाद, बायोपाइल्स और "लैंडफार्मिंग"), और सब्सट्रेट का वातन आवश्यक है। हालांकि, अवायवीय सूक्ष्मजीवों का उपयोग बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में किया जा सकता है, प्रयोगशाला में (बायोरिएक्टरों का उपयोग करके) बहुत नियंत्रित स्थितियों में।

बायोरेमेडिएशन के प्रकार

लागू बायोरेमेडिएशन जैव प्रौद्योगिकी में निम्नलिखित हैं:

biostimulation

बायोस्टिम्यूलेशन में उन सूक्ष्मजीवों के सीटू उत्तेजना शामिल हैं जो पहले से ही पर्यावरण में मौजूद थे जो दूषित (ऑटोकेथोनस सूक्ष्मजीव) थे, जो दूषित पदार्थ को बायोरिमेड करने में सक्षम हैं।

सीटू बायोस्टीमुलेशन में होने वाली वांछित प्रक्रिया के लिए भौतिक-रासायनिक स्थितियों का अनुकूलन करके प्राप्त किया जाता है; पीएच, ऑक्सीजन, आर्द्रता, तापमान, दूसरों के बीच, और आवश्यक पोषक तत्वों को जोड़ना।

Bioaugmentation

बायोइग्मेंटेशन में ब्याज के सूक्ष्मजीवों की मात्रा में वृद्धि करना शामिल है (अधिमानतः ऑटोचथोनस), प्रयोगशाला में उगाए गए अपने इनोकुला के अतिरिक्त के लिए धन्यवाद।

इसके बाद, एक बार जब ब्याज के सूक्ष्मजीवों को सीटू में टीका लगाया जाता है, तो सूक्ष्मजीवों की अपमानजनक गतिविधि को बढ़ावा देने के लिए भौतिक रासायनिक स्थितियों को अनुकूलित किया जाना चाहिए (जैसे कि बायोस्टिम्यूलेशन में)।

बायोइग्यूशन के आवेदन के लिए, प्रयोगशाला में बायोरिएक्टर में माइक्रोबियल संस्कृति की लागत पर विचार किया जाना चाहिए।

दोनों बायोस्टिम्यूलेशन और बायोइग्यूमेंटेशन को नीचे वर्णित सभी अन्य बायोटेक्नोलोजी के साथ जोड़ा जा सकता है।

खाद

खाद में पौधे या पशु प्रजनन एजेंटों और पोषक तत्वों के साथ अनुपूरित मिट्टी के साथ दूषित सामग्री का मिश्रण होता है। यह मिश्रण रूपों को 3 मीटर ऊंचे शंकु तक फैला देता है।

शंकु की निचली परतों के ऑक्सीकरण को मशीनरी के साथ एक साइट से दूसरे स्थान पर नियमित रूप से हटाने के माध्यम से नियंत्रित किया जाना चाहिए। नमी, तापमान, पीएच, पोषक तत्वों, दूसरों के बीच की इष्टतम स्थितियों को भी बनाए रखा जाना चाहिए।

Biopiles

बायोपाइल्स के साथ बायोरेमेडिएशन तकनीक उपरोक्त वर्णित खाद तकनीक के समान है, इसके अलावा:

• पौधे या जानवरों की उत्पत्ति के प्रजनन एजेंटों की अनुपस्थिति।
• एक साइट से दूसरे में आंदोलन द्वारा वातन का उन्मूलन।

बायोपाइल्स एक ही स्थान पर स्थिर रहते हैं, पाइप की एक प्रणाली के माध्यम से उनकी आंतरिक परतों में प्रसारित होते हैं, जिनकी स्थापना, संचालन और रखरखाव की लागत को सिस्टम के डिजाइन चरण से माना जाना चाहिए।

खेती करना

जैव प्रौद्योगिकी जिसे "लैंडफार्मिंग" कहा जाता है (अंग्रेजी से अनुवादित: भूमि को भरना), एक बड़े क्षेत्र की पहले से बिना मिट्टी के 30 सेमी के साथ दूषित सामग्री (कीचड़ या तलछट) को मिलाते हैं।

मिट्टी के पहले सेंटीमीटर में, प्रदूषणकारी पदार्थों के क्षरण को इसके वातन और मिश्रण के लिए धन्यवाद दिया जाता है। कृषि कार्यों का उपयोग इन कार्यों के लिए किया जाता है, जैसे कि हल ट्रैक्टर।

लैंडफार्मिंग का मुख्य नुकसान यह है कि इसके लिए आवश्यक रूप से भूमि के बड़े ट्रैक्ट की आवश्यकता होती है, जिसका उपयोग खाद्य उत्पादन के लिए किया जा सकता है।

phytoremediation

Phytoremediation, जिसे माइक्रो-ऑर्गेनिज्म और प्लांट-असिस्टेड बायोरिमेडिएशन भी कहा जाता है, सतह और भूमिगत जल, कीचड़ और मिट्टी में प्रदूषणकारी पदार्थों के विषाक्तता को हटाने, कम करने या कम करने के लिए पौधों और सूक्ष्म जीवों के उपयोग के आधार पर जैव प्रौद्योगिकी का एक सेट है।

फाइटोरामेडियेशन के दौरान, अवक्रमण, निष्कर्षण और / या स्थिरीकरण (जैव उपलब्धता में कमी) हो सकता है। ये प्रक्रिया पौधों और सूक्ष्मजीवों के बीच बातचीत पर निर्भर करती हैं जो कि उनकी जड़ों के बहुत करीब रहते हैं, एक क्षेत्र में प्रकंद कहा जाता है।

चित्र 2. पौधों और सूक्ष्मजीवों से दूषित पानी का बायोरेमेडिएशन। स्रोत: विकीहेल्पर, विकिमीडिया कॉमन्स से

मिट्टी और सतह या भूजल (या दूषित पानी के प्रकंदीकरण) से भारी धातुओं और रेडियोधर्मी पदार्थों को हटाने में फाइटोर्मेडिमेशन विशेष रूप से सफल रहा है।

इस मामले में, पौधे अपने ऊतकों में पर्यावरण से धातुओं को जमा करते हैं और फिर उन्हें नियंत्रित परिस्थितियों में काटा और जलाया जाता है, ताकि प्रदूषक वातावरण में फैलने से राख के रूप में केंद्रित हो जाए।

प्राप्त राख का इलाज धातु को पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है (यदि यह आर्थिक हित का है), या कचरे के अंतिम निपटान के स्थानों पर छोड़ दिया जा सकता है।

फाइटोरामेडियेशन का एक नुकसान उन अंतर्क्रियाओं की गहन जानकारी का अभाव है जो शामिल जीवों (पौधों, बैक्टीरिया और संभवतः माइकोरिज़ल कवक) के बीच होते हैं।

दूसरी ओर, पर्यावरणीय परिस्थितियां जो सभी लागू जीवों की जरूरतों को पूरा करती हैं, उन्हें बनाए रखना चाहिए।

बायोरिएक्टर

बायोरिएक्टर काफी आकार के कंटेनर हैं, जो कि ब्याज की जैविक प्रक्रिया का पक्ष लेने के उद्देश्य से जलीय संस्कृति मीडिया में बहुत नियंत्रित भौतिक रासायनिक स्थितियों को बनाए रखने की अनुमति देते हैं।

बैक्टीरियल सूक्ष्मजीवों और कवक को बायोरिएक्टरों में प्रयोगशाला में बड़े पैमाने पर सुसंस्कृत किया जा सकता है और फिर सीटू बायोइग्मेंटेशन प्रक्रियाओं में लागू किया जा सकता है। सूक्ष्म जीवों को भी उनके प्रदूषक-अपघट्य एंजाइमों को प्राप्त करने के हित में संस्कारित किया जा सकता है।

बायोरिएक्टर का उपयोग पूर्व स्वस्थानी बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में किया जाता है, दूषित सब्सट्रेट को माइक्रोबियल कल्चर माध्यम के साथ मिलाकर, संदूषक के क्षरण के पक्ष में होता है।

बायोरिएक्टर में उगने वाले सूक्ष्मजीव यहां तक ​​कि अवायवीय भी हो सकते हैं, इस मामले में, जलीय संस्कृति के माध्यम को भंग ऑक्सीजन से रहित होना चाहिए।

चित्रा 3. बायोरिएक्टर। स्रोत: es.m.wikipedia.org

बायोरेमेडिएशन जैव प्रौद्योगिकी के बीच, माइक्रोबियल संस्कृति के लिए उपकरण रखरखाव और आवश्यकताओं के कारण बायोरिएक्टर का उपयोग अपेक्षाकृत महंगा है।

Microremediation

एक जहरीले दूषित पदार्थ की बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में फंगल सूक्ष्मजीवों (माइक्रोस्कोपिक कवक) के उपयोग को मायकोरेशन कहा जाता है।

यह माना जाना चाहिए कि सूक्ष्म कवक की खेती आमतौर पर बैक्टीरिया की तुलना में अधिक जटिल होती है और इसलिए उच्च लागत का अर्थ है। इसके अलावा, कवक बैक्टीरिया की तुलना में अधिक धीरे-धीरे बढ़ता है और पुन: उत्पन्न करता है, कवक-सहायक बायोरेमेडिएशन एक धीमी प्रक्रिया है।

बायोरेमेडिएशन बनाम पारंपरिक भौतिक और रासायनिक प्रौद्योगिकियां

-फायदा

बायोरेमेडिएशन जैव प्रौद्योगिकी पारंपरिक रूप से लागू रासायनिक और भौतिक पर्यावरण स्वच्छता प्रौद्योगिकियों की तुलना में बहुत अधिक किफायती और पर्यावरण के अनुकूल हैं।

इसका मतलब यह है कि बायोरेमेडिएशन के आवेदन में पारंपरिक भौतिक रासायनिक प्रथाओं की तुलना में कम पर्यावरणीय प्रभाव है।

दूसरी ओर, बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में लागू सूक्ष्मजीवों के बीच, कुछ भी प्रदूषणकारी यौगिकों को खनिज कर सकते हैं, पर्यावरण से उनके लापता होने को सुनिश्चित कर सकते हैं, पारंपरिक भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं के साथ एक भी चरण में कुछ हासिल करना मुश्किल है।

-विवाद और पहलुओं पर विचार करना

माइक्रोबियल चयापचय क्षमता प्रकृति में मौजूद है

यह देखते हुए कि प्रकृति में विद्यमान सूक्ष्मजीवों में से केवल 1% को अलग किया गया है, बायोरेमेडिएशन की एक सीमा ठीक सूक्ष्मजीवों की पहचान है जो एक विशिष्ट संदूषित पदार्थ को बायोडाग्रेड करने में सक्षम हैं।

लागू प्रणाली के ज्ञान का अभाव

दूसरी ओर, बायोरेमेडिएशन दो या अधिक जीवित जीवों की एक जटिल प्रणाली के साथ काम करता है, जिसे आमतौर पर पूरी तरह से समझा नहीं जाता है।

अध्ययन किए गए कुछ सूक्ष्मजीवों में बायोट्रांसफॉर्म प्रदूषित यौगिकों को और भी अधिक विषैले उप-उत्पादों में रखा गया है। इस कारण से, प्रयोगशाला में गहराई से पहले बायोरेमेडिएशन जीवों और उनकी बातचीत का अध्ययन करना आवश्यक है।

इसके अलावा, छोटे पैमाने पर पायलट परीक्षण (क्षेत्र में) उन्हें लागू करने से पहले किया जाना चाहिए, और अंत में बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं को स्वस्थानी में निगरानी की जानी चाहिए, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि पर्यावरणीय स्वच्छता सही ढंग से होती है।

प्रयोगशाला में प्राप्त परिणामों का विलोपन

जैविक प्रणालियों की उच्च जटिलता के कारण, प्रयोगशाला में छोटे पैमाने पर प्राप्त परिणाम हमेशा क्षेत्र प्रक्रियाओं के लिए अतिरिक्त नहीं हो सकते हैं।

प्रत्येक बायोरेमेडिएशन प्रक्रिया की विशिष्टताएं

प्रत्येक बायोरेमेडिएशन प्रक्रिया में एक विशिष्ट प्रयोगात्मक डिजाइन शामिल होता है, जो दूषित साइट की विशेष स्थितियों के अनुसार, संदूषित के प्रकार और लगाए जाने वाले जीवों पर लागू होता है।

तब यह आवश्यक है कि इन प्रक्रियाओं को विशेषज्ञों के अंतःविषय समूहों द्वारा निर्देशित किया जाए, जिनके बीच जीवविज्ञानी, रसायनज्ञ, इंजीनियर, अन्य लोगों के बीच होना चाहिए।

पर्यावरण भौतिक रासायनिक स्थितियों का रखरखाव, विकास और ब्याज की चयापचय गतिविधि का पक्ष लेने के लिए, बायोरेमेडिकल प्रक्रिया के दौरान एक स्थायी काम का अर्थ है।

समय की आवश्यकता

अंत में, बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाएं पारंपरिक भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक समय ले सकती हैं।

संदर्भ

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