سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
باکتری های مغناطیسی
۱۳۹۰/۰۱/۱۲
7:48
|
هزار سال پیش از اختراع قطب‌نمای مغناطیسی در سده‌های میانه ، چینی‌ها و یونانیان با ویژگیهای مغناطیسی سنگ‌های آهن‌ربا آشنا شده بودند. بخش اصلی نخستین قطب‌نما را قطعه درازی از آهنربای طبیعی تشکیل می‌داد. سپس آدمی دریافت که با مالش دادن یک سوزن آهنی به آهنربای طبیعی ، می‌توان نوعی آهنربای ساختگی بدست آورد و از آن در ساختمان قطب‌نما بهره گرفت. در سال 1600 میلادی، ویلیام گیلبرت از ویژگیهای مغناطیسی زمین سخن به میان آورد.
پیش از آن ، رابرت ناتمن ، دریافته بود که اگر یک سوزن آهن‌ربا شده را با نخ آویزان کند، سوزن در راستای شمال و جنوب آرایش می‌یابد. البته ، وضع قرارگیری آن افقی نیست، بلکه آن انتهای سوزن که به سوی شمال قرار می‌گیرد، به سوی پایین گرایش دارد. برای مثال ، در لندن انحراف سوزن از حالت افقی نزدیک 70 درجه است. گیلبرت این انحراف را ناشی از تاثیر ویژگیهای مغناطیسی زمین می‌دانست. او باور داشت که زمین همانند یک آهنربای کروی است و میدان مغناطیسی آن در استوا ، حالت افقی و در قطب‌ها ، حالت عمودی دارد. امروزه می‌دانیم این میدان بین قطب و استوا دارای زاویه انحرافی است که با افزایش عرض جغرافیایی ، افزایش می‌یابد.
بنابراین، آن انتهای سوزن آهن‌ربا شده که به سوی شمال قرار می‌گیرد، در نیم‌کره شمالی به سوی شمال و پایین ، در استوا به سوی شمال و به حالت افقی و در نیم‌کره جنوبی به سوی شمال و بالا آرایش می‌یابد. در مورد آن انتهای سوزن که به سوی جنوب قرار می‌گیرد، وضعیت واژگون است. تا سال‌های اخیر ، آدمی خود را تنها جانداری می‌دانست که برای جهت‌یابی از مغناطیس بهره می‌گیرد. اما در چند سال گذشته ، ذره‌های آهن‌ربا در جاندارن گوناگونی کشف شده است. باکتریها ، نرم تنان دریایی ، زنبورهای عسل ، پروانه‌ها ، کبوترهای خانگی و دلفین‌ها ، از جاندارانی هستند که پیش از روشن شدن ویژگیهای مغناطیس برای آدمی ، از این پدیده بهره می‌گرفته‌اند.
کشف باکتریهای مغناطیسی
در سال 1975 میلادی ، بلک مور در جریان مطالعه میکروسکوپی باکتری‌هایی که بطور معمول در گل و لای باتلاق‌های آب شور یافت می‌شوند، مشاهده کرد که آن‌ها همواره در یک سوی میدان دید شنا می‌کنند. آیا این باکتریها در پاسخ به جهت نور چنین رفتاری نشان می‌دهند؟ او برای آزمون این فرضیه ، میکروسکوپ را با جعبه‌ای پوشاند و جهت قرارگیری آن را تغییر داد. حتی آن را به اتاق دیگری جابه‌جا کرد. در همه این وضعیت‌ها ، جهت حرکت باکتریها تغییری نیافت. بررسی‌های بعدی نشان داد که این باکتریها پیوسته به سوی شمال شنا می‌کنند. بلک مور و همکارانش با استفاده از سیم پیچ ویژه‌ای ، میدان مغناطیسی قابل تنظیمی را در پیرامون میکروسکوپ ایجاد کردند.
وقتی محور این سیم پیچ در جهت شمال – جنوب بود، باکتریها در راستای شمال – جنوب به سوی شمال شنا می‌کردند. وقتی جریان الکتریکی جاری در سیم پیچ واژگون شد، باکتریها چرخشی 180 درجه انجام دادند و این بار در جهت مخالف ، یعنی به سوی جنوب، شنا کردند. هر زمان که جریان واژگون می‌شد، باکتریها چرخشی 180 درجه‌ای انجام می‌دادند و در جهت میدان بکار رفته شنا می‌کردند. این باکتریها حتی پس از مرگ ، با وجود این که توان شنا کردن نداشتند، باز هم در میدان مغناطیسی آرایش ثابتی می‌گرفتند و با واژگون شدن جریان ، 180 درجه می‌چرخیدند. خلاصه ، این باکتریها آهن رباهای زنده‌ای هستند که بطور طبیعی تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار می‌گیرند و با بکارگیری یک میدان مغناطیسی نیرومند‌تر می‌توان بر جهت حرکت آن‌ها تاثیر گذاشت.
مطالعه زیر میکروسکوپ الکترونی
در رسوب‌های برداشت شده از باتلاق‌ها ، تالاب‌ها و گنداب‌ها ، تراکم باکتریهای مغناطیسی بطور معمول بین 100 تا 1000 سلول در هر میلی‌لیتر است. وقتی این رسوب‌ها در آزمایشگاه درون ظرف‌های شیشه‌ای نگهداری می‌شوند، تراکم آن‌ها طی چند هفته به 100 هزار تا یک میلیون سلول در هر میلی‌لیتر می‌رسد. این جمعیت انبوه بدون دریافت مواد غذایی تا دوسال می‌ماند. در میان آن‌ها ، باکتریهای کروی ، میله‌ای و مارپیچی با ویژگیهای ریختی گوناگون دیده می‌شود.
این باکتریها هم در رسوب‌های آب‌های شیرین و هم در رسوب‌های دریایی یافت شده‌اند. یکی از آن‌ها ، باکتری مارپیچی به نام Aquaspirillum magnetotacticum است که در آب‌های شیرین یافت می‌شود. این باکتری برخلاف بسیاری از باکتریهای مغناطیسی ، در هر دو انتهای خود تاژک دارد و می‌تواند به جلو یا عقب شنا کند. در بررسی ساختمان درونی این باکتری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی ، مشخص شد که حدود 20 ذره مکعبی یا هشت وجهی زنجیره‌وار در راستای محور طولی سلول آرایش یافته‌اند. این ذره‌ها در سیتوپلاسم همه باکتریهای مغناطیسی که بررسی شده‌اند، دیده می‌شود.
ذره‌های مکعبی ، که اکسید آهنربای آهن هستند، بیشتر در قالب یک یا دو زنجیره آرایش یافته‌اند و شکل و اندازه یک‌دستی دارند. هر ذره را غشایی در بر می‌گیرد که همواره در نزدیکی غشای پلاسمایی قرار دارد و ممکن است به آن متصل باشد. چنین به نظر می‌رسد که غشای در بر گیرنده ذره‌ها باعث تثبیت جایگاه آن‌ها در سلول می‌شود. مجموعه ذره‌ها و غشای در بر گیرنده آن‌ها را مگنتوزوم می‌نامند.
پیش از آن ، رابرت ناتمن ، دریافته بود که اگر یک سوزن آهن‌ربا شده را با نخ آویزان کند، سوزن در راستای شمال و جنوب آرایش می‌یابد. البته ، وضع قرارگیری آن افقی نیست، بلکه آن انتهای سوزن که به سوی شمال قرار می‌گیرد، به سوی پایین گرایش دارد. برای مثال ، در لندن انحراف سوزن از حالت افقی نزدیک 70 درجه است. گیلبرت این انحراف را ناشی از تاثیر ویژگیهای مغناطیسی زمین می‌دانست. او باور داشت که زمین همانند یک آهنربای کروی است و میدان مغناطیسی آن در استوا ، حالت افقی و در قطب‌ها ، حالت عمودی دارد. امروزه می‌دانیم این میدان بین قطب و استوا دارای زاویه انحرافی است که با افزایش عرض جغرافیایی ، افزایش می‌یابد.
بنابراین، آن انتهای سوزن آهن‌ربا شده که به سوی شمال قرار می‌گیرد، در نیم‌کره شمالی به سوی شمال و پایین ، در استوا به سوی شمال و به حالت افقی و در نیم‌کره جنوبی به سوی شمال و بالا آرایش می‌یابد. در مورد آن انتهای سوزن که به سوی جنوب قرار می‌گیرد، وضعیت واژگون است. تا سال‌های اخیر ، آدمی خود را تنها جانداری می‌دانست که برای جهت‌یابی از مغناطیس بهره می‌گیرد. اما در چند سال گذشته ، ذره‌های آهن‌ربا در جاندارن گوناگونی کشف شده است. باکتریها ، نرم تنان دریایی ، زنبورهای عسل ، پروانه‌ها ، کبوترهای خانگی و دلفین‌ها ، از جاندارانی هستند که پیش از روشن شدن ویژگیهای مغناطیس برای آدمی ، از این پدیده بهره می‌گرفته‌اند.
کشف باکتریهای مغناطیسی
در سال 1975 میلادی ، بلک مور در جریان مطالعه میکروسکوپی باکتری‌هایی که بطور معمول در گل و لای باتلاق‌های آب شور یافت می‌شوند، مشاهده کرد که آن‌ها همواره در یک سوی میدان دید شنا می‌کنند. آیا این باکتریها در پاسخ به جهت نور چنین رفتاری نشان می‌دهند؟ او برای آزمون این فرضیه ، میکروسکوپ را با جعبه‌ای پوشاند و جهت قرارگیری آن را تغییر داد. حتی آن را به اتاق دیگری جابه‌جا کرد. در همه این وضعیت‌ها ، جهت حرکت باکتریها تغییری نیافت. بررسی‌های بعدی نشان داد که این باکتریها پیوسته به سوی شمال شنا می‌کنند. بلک مور و همکارانش با استفاده از سیم پیچ ویژه‌ای ، میدان مغناطیسی قابل تنظیمی را در پیرامون میکروسکوپ ایجاد کردند.
وقتی محور این سیم پیچ در جهت شمال – جنوب بود، باکتریها در راستای شمال – جنوب به سوی شمال شنا می‌کردند. وقتی جریان الکتریکی جاری در سیم پیچ واژگون شد، باکتریها چرخشی 180 درجه انجام دادند و این بار در جهت مخالف ، یعنی به سوی جنوب، شنا کردند. هر زمان که جریان واژگون می‌شد، باکتریها چرخشی 180 درجه‌ای انجام می‌دادند و در جهت میدان بکار رفته شنا می‌کردند. این باکتریها حتی پس از مرگ ، با وجود این که توان شنا کردن نداشتند، باز هم در میدان مغناطیسی آرایش ثابتی می‌گرفتند و با واژگون شدن جریان ، 180 درجه می‌چرخیدند. خلاصه ، این باکتریها آهن رباهای زنده‌ای هستند که بطور طبیعی تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار می‌گیرند و با بکارگیری یک میدان مغناطیسی نیرومند‌تر می‌توان بر جهت حرکت آن‌ها تاثیر گذاشت.
مطالعه زیر میکروسکوپ الکترونی
در رسوب‌های برداشت شده از باتلاق‌ها ، تالاب‌ها و گنداب‌ها ، تراکم باکتریهای مغناطیسی بطور معمول بین 100 تا 1000 سلول در هر میلی‌لیتر است. وقتی این رسوب‌ها در آزمایشگاه درون ظرف‌های شیشه‌ای نگهداری می‌شوند، تراکم آن‌ها طی چند هفته به 100 هزار تا یک میلیون سلول در هر میلی‌لیتر می‌رسد. این جمعیت انبوه بدون دریافت مواد غذایی تا دوسال می‌ماند. در میان آن‌ها ، باکتریهای کروی ، میله‌ای و مارپیچی با ویژگیهای ریختی گوناگون دیده می‌شود.
این باکتریها هم در رسوب‌های آب‌های شیرین و هم در رسوب‌های دریایی یافت شده‌اند. یکی از آن‌ها ، باکتری مارپیچی به نام Aquaspirillum magnetotacticum است که در آب‌های شیرین یافت می‌شود. این باکتری برخلاف بسیاری از باکتریهای مغناطیسی ، در هر دو انتهای خود تاژک دارد و می‌تواند به جلو یا عقب شنا کند. در بررسی ساختمان درونی این باکتری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی ، مشخص شد که حدود 20 ذره مکعبی یا هشت وجهی زنجیره‌وار در راستای محور طولی سلول آرایش یافته‌اند. این ذره‌ها در سیتوپلاسم همه باکتریهای مغناطیسی که بررسی شده‌اند، دیده می‌شود.
ذره‌های مکعبی ، که اکسید آهنربای آهن هستند، بیشتر در قالب یک یا دو زنجیره آرایش یافته‌اند و شکل و اندازه یک‌دستی دارند. هر ذره را غشایی در بر می‌گیرد که همواره در نزدیکی غشای پلاسمایی قرار دارد و ممکن است به آن متصل باشد. چنین به نظر می‌رسد که غشای در بر گیرنده ذره‌ها باعث تثبیت جایگاه آن‌ها در سلول می‌شود. مجموعه ذره‌ها و غشای در بر گیرنده آن‌ها را مگنتوزوم می‌نامند.
نقش زیستی مگنتوزوم
اگر به محیط کشت A. magnetotactium آهن افزوده شود (به شکل یک ترکیب آلی محلول با غلظت یک یا دو میلی‌گرم در هر لیتر ، زیرا آهن معدنی در آب به اکسید نامحلولی دگرگونه می‌شود که جذب آهن را برای جاندار دشوار می‌سازد) باکتریها رشد می‌کنند، مگنتوزوم می‌سازند و در تاثیر میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند. اگر آن‌ها به محیطی فقیر از نظر آهن (کمتر از نیم میلی‌گرم در هر لیتر) جابه‌جا شوند، رشد خواهند کرد، اما مگنتوزوم نمی‌سازند و در تاثیر میدان مغناطیسی قرار نمی‌گیرند. این آزمایش نشان می‌دهد که این باکتریها فعالانه در ساختن آهن‌رباهای میکروسکوپی خود شرکت می‌کنند.
آیا هزینه کردن انرژی برای ساختن آهن‌ربا برای باکتری پیامد سودمندی نیز دارد؟
میدان مغناطیسی زمین ، در نیم‌کره شمالی به سوی شمال و پایین و در نیم‌کره جنوبی به سوی شمال و بالا گرایش دارد. با دور شدن از استوا و نزدیک شدن به قطب‌ها ، انحراف آن از حالت افقی افزایش می‌یابد. به دلیل انحراف میدان مغناطیسی ، در نیم‌کره شمالی باکتریهای شمال جو ، به سوی پایین و باکتریهای جنوب جو به سمت بالا شنا می‌کنند. اما در نیم کره شمالی، بیشتر باکتریهای مغناطیسی ، شمال جو هستند.
از این رو ، این باکتریها بیشتر در گل و لای و رسوب‌های کف آبگیرها یافت می‌شوند. این باکتریهای کف‌زی ، بی‌هوازی هستند یا درمحیط‌هایی که غلظت اکسیژن اندک است، بهتر رشد می‌کنند. گرایش به شنا کردن به سوی پایین برای باکتریها نوعی برتری به شمار می‌آید، زیرا به آن‌ها کمک می‌کند که از پیامدهای زهرآگینی غلظت بالای اکسیژن در سطح آب در امان بمانند.
آینده بحث
بر اساس این فرضیه ، می‌توان انتظار داشت که باکتریهای مغناطیسی در نیم‌کره جنوبی بیشتر از نوع جنوب جو باشند و بنابراین به سوی پایین شنا می‌کنند و در رسوب‌ها و دور از آب‌های سطحی به سر می‌برند. بررسی‌های انجام شده در نیوزلند ، درستی این فرضیه را نشان داد. همچنین ، بررسی‌های انجام شده در مورد رسوب‌های بدست آمده از بخش‌های استوایی ، از وجود باکتریهای مغناطیسی در آن‌ها خبر داد که در راستای افق آرایش می‌یابند و جمعیت باکتریهای جنوب جو و شمال جو در آن‌ها یکسان است. جابه‌جایی در راستای افق ، باکتریها را از انحراف خطرناک به سمت محیط پراکسیژن و زهرآگین سطح آب در امان نگه می‌دارد.
استفاده از فرایند انعقاد در حذف آرسنیک از آب - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
قطعات مشترک در پمپ ها - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
آب ژاول - شنبه چهاردهم اسفند 1389
باکتریهای آهن(و منگنز) Iron Bacteria - شنبه چهاردهم اسفند 1389
دانلود ضوابط طراحی سیستم های فاضلاب - شنبه چهاردهم اسفند 1389
اتوماسیون در تصفیه خانه های آب - جمعه سیزدهم اسفند 1389
استفاده از فرایند تبادل یون برای حذف آرسنیک - جمعه سیزدهم اسفند 1389
مطالب کلی در مورد تیتراسیون - جمعه سیزدهم اسفند 1389
جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ بخار - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
مواد منعقد کننده - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
دانلود ویژگیهای آب - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
مدیریت منابع آب در برزیل - پنجشنبه دوازدهم اسفند 1389
آب طلای دیگر - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
استفاده از دی اکسید کلر به عنوان گندزدا - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
کروماتو گرافی تبادل یونی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
راکتور ناپیوسته متوالی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
مبانی کلرزنی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
بهداشت آب در سفر - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
آبیاری مغناطیسی - چهارشنبه یازدهم اسفند 1389
خوردگی، زیان‌ها و روش‌های کنترل آن - سه شنبه دهم اسفند 1389
تماس دهنده های زیستی چرخان (ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS - سه شنبه دهم اسفند 1389
آب شناسی - سه شنبه دهم اسفند 1389
محروميت ۴/ ۱ ميليارد انسان از دسترسي به آب سالم - سه شنبه دهم اسفند 1389
مبانی کلرزنی - دوشنبه نهم اسفند 1389
راکتور بسته ی متوالی SBR) Sequencing Batch Reactor) - دوشنبه نهم اسفند 1389
خوردگی فلزات و ترمودینامیک شیمیایی - دوشنبه نهم اسفند 1389
خوردگی ( Corrosion ) - یکشنبه هشتم اسفند 1389
وجود یون کلراید (Chloride) در آب - یکشنبه هشتم اسفند 1389
کاربرد پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه آب - یکشنبه هشتم اسفند 1389
معرفی تصفیه خانه فاضلاب شماره یک شیراز - یکشنبه هشتم اسفند 1389
دانلود ضوابط طراحی سیستم های آبی - شنبه هفتم اسفند 1389
اثرات کلراید بر انسان و محیط زیست - شنبه هفتم اسفند 1389
نقطه سه گانه آب - شنبه هفتم اسفند 1389
مفاهیم رطوبت - شنبه هفتم اسفند 1389
معرفی انواع سریزها - شنبه هفتم اسفند 1389
آب بندان ها، منشأ زندگی و سرسبزی شمال - شنبه هفتم اسفند 1389
گراویمتری (وزن سنجی رسوب ) - جمعه ششم اسفند 1389
صافی‌های چکنده (از مهندسی فاضلاب متکف) - جمعه ششم اسفند 1389
گذري بر کاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب - جمعه ششم اسفند 1389
سیستم های تصفیه و فیلتراسیون - جمعه ششم اسفند 1389
تقسیم بندی کلی فیلتر های پرس - جمعه ششم اسفند 1389
پارچه های فیلتر پرس - جمعه ششم اسفند 1389
اصول کار فیلتر پرس با صفحات ممبران - جمعه ششم اسفند 1389
دانلود نرم افزار های کاربردی - جمعه ششم اسفند 1389
خواص آب - جمعه ششم اسفند 1389
تعیین مقدار اکسیژن محلول(DO) - جمعه ششم اسفند 1389
سيستم هاي مهندسي تصفيه فاضلاب - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
نیترات بیش از حد مجاز در آب سرطان‌زا است - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
تیتراسیون PH متری اسید و باز قوی - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
روز مهندسی - پنجشنبه پنجم اسفند 1389
انواع روش هاي بيولوژيکي تصفيه فاضلاب هاي صنعتي - یکشنبه سوم بهمن 1389
آلودگی با سرب باعث افزایش رفتارهای خشونت آمیز می گردد. - یکشنبه سوم بهمن 1389
دستورالعمل شست و شو و گندزدایی مخازن آب شرب - یکشنبه سوم بهمن 1389
آب نفت دوم - شنبه دوم بهمن 1389
هتروتروف ها را بهتر بشناسیم - شنبه دوم بهمن 1389
ضرورت بررسی استراتژی های جدید برای گندزدایی - شنبه دوم بهمن 1389
دفعات نمونه برداری به منظور آزمايش باکتريولوژیک - شنبه دوم بهمن 1389