آنتی‌بیوتیک‌ها، TDS، آن‌ها، OTC، محیط‌زیست، آنتی‌بیوتیک

آزمایشگاه………………………………………………………………………………..116
شکل 5-6 نمایی از پایلوت غشایی RO………………………………………………………………………………………………………..116
شکل5-7-آزمایش جذب با لایه های مساوی و نسبت 50% از کربن فعال دانه ای و بنتونیت……………………118
شکل 5-8-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در3 pH=……………………………………………………………….119
شکل 5-9-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در5 pH=……………………………………………………………….120
شکل 5-10-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در6.5 pH=…………………………………………………………121
شکل 5-11-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در9.5 pH=…………………………………………………………122
شکل5-12-پایلوت آزمایش انعقاد…………………………………………………………………………………………………………………124
شکل 5-13-نمودار حذف OTC در pHهای مختلف بعد از 30 دقیقه……………………………………………………..127
شکل 5-14-نمودار حذف OTC بعد از 12ساعت……………………………………………………………………………………….128
شکل 5-15-نمودار حذف OTC بعد از 30 دقیقه………………………………………………………………………………………129
شکل 5-16-نمودار حذف OTC بعد از 20ساعت……………………………………………………………………………………….130
شکل 5-17-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در6.5 pH=……………………………………………..133
شکل 5-18-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در5 pH=…………………………………………………134
شکل 5-19-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در3 pH=…………………………………………………135
شکل 5-20-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در9 pH=………………………………………………136
فصل اول کلیاتمقدمهمشکلات زیست‌محیطی ناشی از رهاسازی آنتی‌بیوتیک‌ها در منابع آبی تهدیدی جدی به شمار می‌رود که تعطیلی بسیاری از واحدهای تولیدی را حتی در کشورهای پیشرفته، موجب شدهاست. آنتی‌بیوتیک‌ها مواد دارویی باارزشی هستند که از پیشرفت بسیاری از بیماری‌های عفونی جلوگیری می‌کنند. تولید آنتی‌بیوتیک‌ها با توجه به مشکلات زیست‌محیطی آن در کشورهای پیشرفته به‌ندرت صورت می‌گیرد و واحدهای تولیدی به کشورهای درحال‌توسعه منتقل‌شده‌اند. در کشور ما نیز با توجه به گسترش این واحدها لازم است تدابیری اندیشیده شود تا دانش فنی برخورد با عواقب اجتناب‌ناپذیر زیست‌محیطی این‌گونه واحدها با انجام تحقیقات لازم مدون گردد. از طرف دیگر با یک رویکرد سودمحور می‌توان واحدهای تولید آنتی‌بیوتیک را تشویق به بازیابی محصول خود نمود و خطر بزرگ رهاسازی آنتی‌بیوتیک‌ها را در محیط‌زیست کاهش داد و عملکرد سیستم تصفیه فاضلاب این واحدها نیز بهبود خواهد یافت. تولید این دسته از داروها نیازمند هزینه بالا و فنآوری خاص خود است. اکسیتتراسایکلین یکی از آنتی‌بیوتیک‌های مهم در جلوگیری از بیماری‌ها است. پساب خروجی از واحد تولید آنتی‌بیوتیک‌ها اغلب حاوی مقدار زیادی آنتی‌بیوتیک است که اکسیتتراسایکلین نیز یکی از آن‌هاست. در صورت جدا نکردن این ماده ارزشمند از پساب واحد تولیدی و رها شدن آن در پساب ضمن ایجاد مشکل در تصفیه بیولوژیکی این پساب و مختل کردن عملیات تصفیه باعث ایجاد مقاومت در عوامل بیماری‌زا موجود در محیط‌زیست و مشکلات زیست‌محیطی می‌گردد.
فنآوری‌های فعلی معضلات بسیاری درراه زندگی بشر قرار داده است. آلودگی‌های زیست‌محیطی، حجم زیاد زباله‌ها و مواد زائد غیرقابل تجزیه، آلودگی بیش‌ازحد هوا، از بین رفتن تدریجی لایه ازن، بروز تغییرات شدید جوی، افزایش دمای زمین، بالا رفتن سطح آب اقیانوس‌ها و دریاها و بیماری‌های غیرقابل درمان‌ همه پیامدهای ناگواری است که فنآوری حاکم در اثر بی‌توجهی و استفاده ناصحیح بشر به ارمغان آوردهاست. آلودگی در محیط‌زیست به دلیل تنوع آلاینده‌ها متفاوت بوده و در این پژوهش تلاش می‌شود در خصوص آلاینده‌های سختتجزیه‌پذیر در محیط‌زیست، به‌خصوص آنتی‌بیوتیک‌ها و روش‌های تصفیه آن‌ها مطالبی ارائه شود.

1-۲ ضرورت انتخاب موضوعامروزه بسیاری از منابع آبی و خاک به وسیله فاضلاب‌های صنعتی دچار آلودگی می‌روند. به‌منظور جلوگیری از آسیب‌های جدی در محیط‌زیست، می‌بایست در ابتدا این فاضلاب‌ها تصفیه و سپس به محیط دفع شوند.
آنتی‌بیوتیک‌ها ازجمله آلاینده‌های سخت تجزیه‌پذیر زیستی بوده که در محیط‌زیست به دلیل ایجاد مقاومت ژنتیکی اهمیت خاصی دارند. لذا تصفیه آن‌ها ضروری بوده و روش‌های متداول تصفیه نیز قادر به حذف آن‌ها نمی‌باشند.
به منظور افزایش کارایی و همچنین امکان مقایسه با سایر پژوهش‌های موجود، آلاینده دارویی با ساختار آلی به نام اکسی تتراسایکلین (OTC) انتخاب شد. این ماده جزء خانواده تتراسایکلین بوده و به عنوان آنتی‌بیوتیک کاربرد وسیعی در درمان عفونت‌های گوارشی و تنفسی دارد و همچنین به‌عنوان محرک رشد برای دام، طیور، ماهی‌ها و زنبورعسل استفاده می‌شود. این دارو در فاضلاب صنایع داروسازی و مراکز دام‌پروری به مقدار قابل‌توجهی وجود داشته که به دلیل سخت تجزیه‌پذیر بودن در تصفیه متداول بیولوژیکی قابل‌حذف نیست.]۱[
1-۳ اهداف تحقیق1-۳-۱ هدف کلیبه‌طورکلی هدف اصلی تصفیه و جلوگیری از انتشار آنتی‌بیوتیک‌ها به خاک و آب زیرزمینی و جلوگیری از به هدر رفتن این ماده باارزش و کنترل آلودگی محیط‌زیست می‌باشد.
1-۳-۲ اهداف جزئیرسیدن به درصدهای حذف بالای آنتی‌بیوتیک اکسیتتراسایکلین
بررسی کارایی روش‌های جذب، انعقاد و فیلتراسیون غشایی در حذف آنتی‌بیوتیک اکسیتتراسایکلین
تعیین پارامترهای TDS، EC و OTC قبل از تصفیه و بعد از هریک از مراحل تصفیه
محاسبه حذف TDS، EC و OTC در کلیه مراحل تصفیه
تعیین عملکرد روش جذب با احتساب درصدهای متفاوتی از کربن فعال و گل بنتونیت
تعیین عملکرد روش انعقاد با احتساب تغییرات pH و میزان ماده منعقدکننده
تعیین عملکرد روش فیلتراسیون غشایی با احتساب تغییرات pH و فشار
تعیین بهینه حذف TDS و OTC در هر یک از روش‌ها و مقایسه
1-۴ فرضیه پژوهشروش فیلتراسیون غشایی درصد حذف بالاتری نسبت به سایر روش‌های مورد مطالعه در این پژوهش را دارا می‌باشد.
جهت دستیابی به این اهداف در فصل اول مختصری در خصوص آنتی‌بیوتیک‌ها و مشکلات زیست‌محیطی آن‌ها مطرح ‌شده و مختصری در مورد خصوصیات اکسیتتراسایکلین ارائه ‌شدهاست. در فصل دوم به تعریف روش‌های مختلف حذف OTC از فاضلاب پرداخته و چند روش را جهت بررسی دقیق‌تر انتخاب می‌کنیم. در فصل سوم نیز مطالعات کتابخانه‌ای انجام‌ شدهاست. در فصل چهارم روش تحقیق و نحوه راه‌اندازی پایلوت‌ها و نتایج آزمایش‌ها گزارش‌ شدهاست و در فصل پنجم جمع‌بندی نتایج و پیشنهادی در خصوص ادامه کار ارائه‌ شدهاست.
فصل دومادبیات پژوهش2-۱ مقدمهآلودگی در محیط‌زیست به دلیل تنوع آلاینده‌ها متنوع بوده اما به‌طورکلی به سه دسته تقسیم می‌شوند:
آلاینده‌هایی که به‌راحتی قابل‌ تجزیه زیستی هستند نظیر ضایعات و پس‌مانده‌های خانگی.
آلاینده‌هایی که به‌سختی تجزیه می‌شوند، نظیر ترکیبات شیمیایی صنعتی، مواد حد واسط نفت خام و بعضی از حشره‌کش‌ها.
آلاینده‌هایی که مقاوم به تجزیه زیستی هستند نظیر نفت خام، پلاستیک‌ها و ترکیبات پتروشیمی.
دو روش جهت حذف آلودگی وجود دارد:
– تجزیه شیمیایی ترکیبات آلاینده به محصولات مناسب‌تر و قابل‌قبول‌تر؛
– جذب و تغلیظ مواد سمی خاص به موادی که بتوانند با یک روش بی‌خطر، دائم دور ریخته شوند.
روش‌های تصفیه بیولوژیکی همیشه برای مواد سمی پاسخگو نیستند. آلاینده‌های مقاوم به تجزیه بیولوژیکی می‌بایست از روش‌های پیشرفته دیگری تصفیه شوند تا قابل تخلیه به محیط‌زیست باشند. بسته به ماهیت و ساختار شیمیایی آلاینده انتخاب روش تصفیه مؤثر اهمیت ویژه‌ای دارد.]۲[
دسته‌ای از آلاینده‌های سخت تجزیه‌پذیر، داروها هستند که برای تحریک یک پاسخ فیزیولوژیکی در انسان، حیوانات، باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها طراحی‌شده‌اند. طی دهه گذشته در مورد اثرات مضر دارو بر انسان و محیط، نگرانی‌های زیادی وجود داشته و تحقیقات نشان دادهاست که بعد از گذراندن طول دوره درمان، داروها به‌طور مستقیم در محیط رها می‌شوند. در بین ترکیبات مختلف دارویی، آنتی‌بیوتیک‌ها از طریق افزایش باکتری‌های مقاوم، یکی از بزرگ‌ترین آلاینده‌های زیست‌محیطی محسوب می‌شوند.]۲[
2-۲ آنتی‌بیوتیک چیست؟آنتی‌بیوتیک‌ها ترکیبات شیمیایی بوده که به‌صورت بیولوژیکی توسط برخی از گیاهان تولیدشده و میکروارگانیسم‌هایی نظیر باکتری، قارچ یا آغازی (پروتوزوآ) را از بین برده و یا رشد آن‌ها را متوقف می‌کنند.]۳[
2-۳ اطلاعات اولیه2-۳-۱ تاریخچه آنتی‌بیوتیکتاریخچه استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها به زمان‌های بسیار دور برمی‌گردد. ۳۷۷-۴۶۰ سال قبل از میلاد مسیح از سولفید آرسنیک در درمان زخم‌ها استفاده می‌شد. اما استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها به‌عنوان محرک رشد در تغذیه دام و طیور قدمت چندانی ندارد. در سال ۱۹۴۶ اثر محرک رشد اسید ۳-نیترو ۴-هیدروکسی فنیل آرسنیک در طیور کشف شد. در سال ۱۹۴۹ استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها برای پیشگیری، درمان، بهبود راندمان تغذیه و عملکرد در انسان و حیوانات آغاز شد. مواد طبیعی با خاصیت ضد میکروبی (موادی از شیرترش گرفته تا لاک‌پشت‌ها) از هزاران سال قبل مورداستفاده بوده‌اند، اما عصر آنتی‌بیوتیک‌های مدرن از سال ۱۹۲۶ با کشف الکساندر فلمینگ در خصوص تولید یک قارچ کپکی ضد باکتری از جنس پنی سیلیوم آغاز شد. از آن هنگام تاکنون تعداد زیادی از آنتی‌بیوتیک‌ها با منشأ طبیعی و مصنوعی ساخته‌شده‌اند. در اتحادیه اروپا این مقادیر به بیش از ۱۰۰ تن به ازای هر عضو رسیدهاست آنتی‌بیوتیک‌ها بیشترین داروهایی بوده‌اند که در اتحادیه اروپا مصرف می‌شوند، این مقدار معادل ۱۰۰۰۰ تن در سال می‌باشد. هم‌اکنون مقادیر قابل‌توجهی آنتی‌بیوتیک در آب‌های آشامیدنی مشاهده ‌شده که باعث کاهش کیفیت آب می‌شود. حضور غالب آنتی‌بیوتیک‌ها به دلیل قدرت زیست‌تخریب‌پذیری کم، سمیت زیاد، خاصیت سرطان‌زایی و جهش‌زایی، اختلال در سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی و ایجاد مقاومت بیولوژیکی در محیط‌زیست حائز اهمیت می‌باشند]۳[.
مکانیزم عملکرد آنتی‌بیوتیک‌ها در حذف عوامل بیماری‌زا از دو طریق می‌باشد:
غیرفعالسازی پروتئین میکروارگانیسم؛
تخریب ساختار شیمیایی پروتئین میکروارگانیسم.
مهم‌ترین اثرات آنتی‌بیوتیک‌ها در بدن انسان و حیوان عبارت‌اند از:
– از بین بردن و یا مختل کردن رشد عوامل بیماری‌زا؛
– بهبود جذب مواد مغذی از طریق کاهش ضخامت اپیتلیوم روده؛
– کاهش برگردان سلول‌های اپیتلیال روده و افزایش راندمان جذب در آن‌ها؛
– کاهش تحرک مواد در دستگاه گوارش و افزایش راندمان جذب مواد مغذی؛
– کاهش رشد میکروارگانیسم‌های مولد آمونیاک و یا سایر ترکیبات ازته مسی؛
– افزایش قابلیت دسترسی و یا جذب برخی از مواد مغذی؛
– جلوگیری و پیشگیری از بروز برخی بیماری‌های عفونی در دستگاه گوارش؛
– تحریک سنتز برخی ویتامین‌ها و یا سایر فاکتورهای رشد.]۴[
2-۳-۲ طبقه‌بندی آنتی‌بیوتیک‌هاآنتی‌بیوتیک‌ها از دو طریق ساختار شیمیایی و نحوه عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. ازلحاظ ساختار شیمیایی آن‌ها می‌توانند آنیونی، کاتیونی و خنثی بوده، همچنین می‌توان آن‌ها را به دسته‌های مختلف بر اساس نوع ساختارشان به زیرگروه‌هایی مانند B-lactam، Sulfo–e، TetracyclineوMacrolide تقسیم کرد.]۵[
آنتی‌بیوتیک‌ها ازلحاظ عملکرد به زیرگروه‌های زیر تقسیم می‌شوند:
ممانعت از سنتز دیواره سلولی
متداول‌ترین مکانیزم فعالیت آنتی‌بیوتیک، تداخل در سنتز دیواره سلولی باکتری است. بیشتر آنتی‌بیوتیک‌های مؤثر بر دیواره سلولی تحت عنوان آنتی‌بیوتیک‌های بتالاکتام مانند پنی‌سیلین‌ها، سفالسپورینها، سفامایسین، کرباپنم، مونوباکتام و مهارکننده‌های بتالاکتاماز طبقه‌بندی ‌شده‌اند و با توجه به مشترک بودن حلقه بتالاکتام در ساختار آن‌ها به این نام خوانده می‌شوند.]۶[
ممانعت از سنتز پروتئین
آنتی‌بیوتیک‌های آمینوگلیکوزید از غشاء خارجی باکتری (در باکتری‌های گرم منفی)، دیواره سلولی و غشا سیتوپلاسمی عبور کرده و به سیتوپلاسم می‌رسند و بااتصال غیرقابل‌برگشت به پروتئین‌های ۳۰ریبوزومی، سنتز پروتئین‌های باکتری را مهار می‌کنند. این اتصال دو اثر بر روی ریبوزوم دارد، یکی تولید پروتئین‌های نادرست و ناقص که درنتیجه غلطخوانی RNA پیام‌بر mRNA بوده و دیگری تداخل در سنتز پروتئین به‌وسیله آزادشدن نابهنگام ریبوزوم از mRNA می‌باشد.]۵[
مهار سنتز اسید نوکلئیک
این دسته از آنتی‌بیوتیک‌ها به RNA پلی مراز وابسته به DNA متصل شده و شروع سنتز RNA را مهار می‌کنند. ریفامپینها معمولاً با یک یا چند آنتی‌بیوتیک تجویز می‌شوند. زیرا مقاومت نسبی به ریفامپین در باکتری‌های گرم مثبت ناشی از جهش در ژن کروموزومی بوده که زیرواحد بتا در RNA پلی مراز را کد می‌کنند.]۶[
آنتی متابولیت ها
سولفانامیدها، آنتیمتابولیت هستند که با پارا آمینوبنزوئیک اسید رقابت کرده و درنتیجه از سنتز اسیدفولیک که برای میکروارگانیسم‌های خاص ضروری بوده جلوگیری می‌کنند. تری متوپریم آنتیمتابولیت دیگری است که در سنتز اسیدفولیک مداخله کرده، درنتیجه از تبدیل دیهیدروفولات به تتراهیدروفولات جلوگیری می‌کند.]۵[
2-۴

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *