بیایید در خصوص باکتری‌ها صحبت کنیم.
23 خرداد 1403 1403-05-14 9:29بیایید در خصوص باکتری‌ها صحبت کنیم.
دسته‌بندی باکتری‌ها کدامند؟ چه چیزی باعث رشد آنها می‌شود؟
- سه دسته کلی از باکتری‌ها وجود دارد که برای چاه‌های آب مشکل ایجاد می‌کنند: باکتری‌های لجن‌زا، کاهنده‌های سولفات و اکسید کننده آهن. چیزی که معمولاً رشد باکتری‌ها را شدت می‌بخشد، وارد کردن منبع غذایی یا اکسیژن و یا هر دو به آب‌های زیرزمینی است.
- باکتری‌ها به طور طبیعی در آب‌های زیرزمینی وجود دارند و تقریباً از هر چیزی تغذیه می‌کنند. از آهن، منگنز و سولفات‌ها گرفته تا ذرات بر پایه کربن، حتی روغن حاصل از پمپ‌های توربینی روغن‌کاری شده. اغلب تنها عامل محدودکننده برای رشد جمعیت باکتری‌ها، مقدار اکسیژن موجود در آب است. با این حال، برخی از باکتری‌ها هستند که به چیزی جز منبع غذایی نیاز ندارند. باکتری‌های بی‌هوازی بدون نیاز به اکسیژن و فقط از مواد آلی موجود در آب تغذیه می‌کنند.
- حفاری یک چاه در یک سفره آب زیرزمینی، اکسیژن را به آب وارد می‌کند و رسوبات آلی می‌تواند به طور چشمگیری افزایش یابد. گاهی اوقات مشکلات موجود در چاه آب، مشکل رسوبات آلی را تشدید می‌کند. به عنوان مثال، اگر افت دینامیک یک چاه به دلیل رسوبات به اندازه قابل‌توجهی افزایش یابد، ممکن است بخشی از شبکه چاه در معرض هوا قرار گیرد. این امر اکسیژن را در آبخوان به دام می‌اندازد و می‌تواند باعث افزایش گسترده لجن شود. مشکل دیگر می‌تواند پارگی و شکسته شدن جدار چاه بالای سطح آب باشد. این پارگی می‌تواند به آب باران، رواناب یا آب آبیاری (که به داخل زمین نفوذ کرده است) اجازه دهد تا از داخل جدار چاه به سفره آب زیرزمینی سرازیر شود و ضیافتی از مواد مغذی را برای توده‌ها و کلونی‌های آلی در حال رشد به ارمغان بیاورد.
باکتری‌های آهن خوار
واکنش بین یون‌های آهن موجود در آب و باکتری‌های آهن‌خوار، منجر به تشکیل رسوبات اکسید آهن می‌شود. این رسوبات به مرور زمان ضخیم‌تر شده و در قالب لایه‌ای موسوم به بیوفیلم در جدار و لوله‌های مشبک چاه و همچنین پمپ آب انباشته می‌شوند. تجمع رسوبات و بیوفیلم‌ها به تدریج سبب کاهش راندمان و بازدهی چاه خواهد شد.
باکتری‌های آهن‌خوار از یون‌های آهن موجود در آب تغذیه می‌کنند و در فرآیندی که منجر به تشکیل رسوبات نارنجی رنگ اکسید آهن می‌شود، نقش دارند. آب‌های زیرزمینی به طور طبیعی حاوی مقدار کمی اکسیژن هستند که این میزان برای رشد این نوع باکتری‌ها کافی نیست. اما زمانی که آب زیرزمینی از طریق چاه به سطح زمین پمپاژ می‌شود، در معرض اکسیژن موجود در هوا قرار می‌گیرد. این اکسیژن، شرایط را برای رشد و تکثیر باکتری‌های آهن‌خوار فراهم می‌کند و به عنوان یک کاتالیزور عمل کرده، فرآیند اکسیداسیون آهن را سرعت می‌بخشد. با رشد سریع باکتری‌ها، لایه ضخیمی از بیوفیلم روی جداره و لوله‌های مشبک چاه و همچنین پمپ آب تشکیل می‌شود.
تمام باکتری‌ها نوعی ماده به نام پلی‌ساکارید تولید می‌کنند. این پلی‌ساکاریدها پلیمرهای زنجیره‌ای بلندی هستند که باکتری‌ها برای چسبیدن به لوله‌های چاه و همچنین محافظت و به دام انداختن مواد غذایی خود از آنها استفاده می‌کنند. از نظر بیولوژیکی، باکتری‌ها برای رشد و تولید مثل به چسبیدن به سطوح نیاز دارند. به محض چسبیدن به لوله‌های چاه، شروع به تولید پلی‌ساکارید برای اتصال خود به سطح می‌کنند. با تقسیم سلولی، پلی‌ساکارید بیشتری تولید می‌شود تا زمانی که تعداد زیادی سلول در ساختاری پوشیده از این لایه محافظ زندگی کنند. این ساختار پلی‌ساکاریدی بافت نرمی را تشکیل می‌دهد که به آن بیوفیلم باکتریایی زنده می‌گویند. این زیستگاه طبیعی باکتری‌ها است و تا زمانی که آب و سطحی برای چسبیدن وجود داشته باشد، پایدار می‌ماند. رسوبات بیولوژیکی و بیوفیلم‌ها که ناشی از فعالیت باکتری‌ها هستند، یکی از دلایل مهم گرفتگی لوله‌های مشبک چاه‌های آب به شمار می‌روند. این سطح چسبنده و لزج، مکان ایده‌آلی برای چسبیدن و تکثیر ذرات است.
بیوفیلم‌ها
بیوفیلم‌ها به تغییرات شرایط درون چاه به شدت حساس هستند. ورود آب از آبخوان به چاه، اکسیژن محلول در آب را افزایش می‌دهد و این امر، شرایط را برای رشد بیشتر آنها فراهم می‌کند. با ورود آب به چاه، باکتری‌ها به منابع غذایی بیشتری دسترسی پیدا می‌کنند و این موضوع به رشد سریع‌تر آنها و در نهایت، افزایش گرفتگی و کاهش آبدهی چاه منجر می‌شود. افزایش سرعت جریان آب به دلیل پمپاژ، باعث ضخیم‌تر شدن بیوفیلم‌ها می‌شود. دلیل این امر آن است که باکتری‌ها برای جلوگیری از جدا شدن از سطح، اگزوپلیمر بیشتری تولید می‌کنند. هر باکتری می‌تواند 30 تا 100 برابر وزن خود اگزوپلیمر تولید کند.
رشد انفجاری باکتری‌ها در چاه‌های آب، تغییرات چشمگیری را به وجود می‌آورد. این تغییرات شامل تغییر رنگ و بوی آب و همچنین افت محسوس در میزان آبدهی چاه‌ها می‌شود. جمعیت باکتری‌ها در کمتر از 3 ساعت می‌تواند تا 1000 برابر افزایش یابد و در برخی موارد، این افزایش در کمتر از 20 دقیقه رخ می‌دهد. با وجود این، به دلیل اینکه اکثر مشبک‌های چاه‌ها فقط از 50% مساحت خود برای عبور آب استفاده می‌کنند، افت محسوس در آبدهی چاه‌ها تا زمانی که رسوبات 50% باقی‌مانده این مشبک‌ها را نیز مسدود نکنند، آشکار نمی‌شود. توجه به این نکته ضروری است که انسداد 50% اول مشبک ممکن است سال‌ها طول بکشد، اما انسداد 50% باقی‌مانده یا بخش عمده‌ای از آن می‌تواند در مدت زمان بسیار کوتاهی اتفاق بیفتد.
اگرچه بیشتر آب‌های زیرزمینی حاوی مقداری یون‌های آهن محلول هستند، باکتری‌های آهن‌خوار بر تمام چاه‌ها تاثیر نمی‌گذارند. رسوباتی که در نتیجه فعالیت‌های بیولوژیکی این باکتری‌ها تشکیل می‌شوند، بایوفولینگ نامیده می‌شوند. حضور بایوفولینگ‌ها در آب‌های زیرزمینی می‌تواند پیامدهای زیر را به همراه داشته باشد:
- کاهش جریان ورودی از مشبک‌های چاه
- گرفتگی گراول‌پک
- تحت فشار قرار گرفتن پمپ و متقابا مصرف انرژی بیشتر و ریسک سوختن پمپ آب
- خوردگی لوله و اتصالات منصوبات فلزی چاه
- تغییر مزه و رنگ آب ( به دلیل بیوفیلم‌های تشکیل شده آب رنگ زنگ‌آهن به خود می‌گیرد).
- گرفتگی منافذ آب‌پاش‌های سیستم آبیاری
یک یا چند مورد از نشانه‌های زیر نشان دهنده حضور باکتری‌های آهن‌خوار در چاه هستند:
- کاهش آبدهی چاه
- کاهش کیفیت آب (بو، رنگ و مزه)
- افزایش مصرف برق یا انرژی
- سوختن موتور پمپ‌های مغروق در آب
- رسوب‌گذاری لوله جدار و مشبک و پمپ
باکتری‌های آهن‌خوار برای سلامت انسان، دام واحشام مشکل‌ساز نیستند.
در آب‌های سطحی، بیوفیلم‌ها لایه‌ای لغزنده ایجاد می‌کنند که سطوح مختلف، مانند سنگ‌های کنار رودخانه‌ها را لغزنده می‌کند. این پدیده، ظاهری ناخوشایند در حاشیه رودخانه‌ها به وجود می‌آورد که اغلب با نشت نفت خام اشتباه گرفته می‌شود.
