עמוד הבית > טכנולוגיה ומוצרים > ביו-טכנולוגיהעמוד הבית > מדעים > אקולוגיה ואיכות הסביבה > שמירת טבע וסביבהעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > בעלי חיים > חיידקים, וירוסים
ירוק כחול לבן : ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה


תקציר
זיהום שטחים נרחבים על פני כדור הארץ בנפט גולמי ותוצריו, היה ויישאר תוצאה בלתי-נמנעת של תלותנו כחברה מתועשת בזהב השחור כמקור אנרגיה. השיטות שפותחו ויושמו, אין ביכולתן למנוע לחלוטין את הזיהום. פתרון חלקי: פירוק ביולוגי של המיפגע האקולוגי.



תנו לחיידקים לעשות את העבודה השחורה
מחברים: שרה הורוביץ; ד"ר עמי הורוביץ


זיהום שטחים נרחבים על פני כדור הארץ בנפט גולמי ותוצריו, היה ויישאר תוצאה בלתי-נמנעת של תלותנו כחברה מתועשת בזהב השחור כמקור אנרגיה. השיטות שפותחו ויושמו, אין ביכולתן למנוע לחלוטין את הזיהום. פיתרון חלקי: פירוק ביולוגי של המיפגע האקולוגי.

הנפט מופק לרוב ביבשה או בים באזור רדוד יחסית, הנקרא מדף היבשת, במספר לא רב של שדות. משם הוא מועבר ליעדיו ברחבי עולם באמצעי תעבורה יבשתיים או ימיים ובצינורות ארוכים. כל שלב בטיפול, בהפקה, בהובלה ובשימוש בנפט, מועד לתקלות הגורמות לזיהום הסביבה:


  1. ההפקה: שפך נפט בקידוח יבשתי אינו מהווה מיטרד סביבתי רציני יחסית, משום שאינו מקיף שטחים נרחבים. במקרה של קידוח תת-ימי, הסכנה גדולה יותר בשל התפשטותה המהירה של שיכבת נפט דקה על פני המים. מקרים של שפכי נפט אירעו באזורי הקידוח הימי מול חופי קליפורניה ובמפרץ מכסיקו.

  2. המשתמשים: בבתי הזיקוק, בתחנות הכוח לייצור חשמל המונעות בעזרת נפט ובאזורי התעשייה, מתהווים שפכים המכילים כמויות שונות של נפט ומזהמים את הסביבה.

  3. ההובלה: הזיהום הרב ביותר נוצר בעת הובלת הנפט בים. יש להבחין בין אירועים חד-פעמיים כמו אלה הקורים בזמן הטעינה והפריקה, או עקב תאונות ימיות, לבין זיהום קבוע ומתמשך.


הזיהום הסביבתי בעקבות תאונות מכליות נפט, אומנם זוכה להד תקשורתי נרחב, אך למרבה ההפתעה, חלקן של התאונות הימיות בזיהום הכללי קטן יחסית, תדירותן כיום אינה גבוהה והשפעתן החמורה ביותר היא הכמות העצומה של נפט גולמי באזור התאונה, דבר המקשה על הטיפול בו. לעומת זאת, זיהום מתמשך נחשב מבחינה כמותית למיפגע החמור ביותר. מדובר במספר עצום של אירועים, שבכל אחד מהם נשפכת כמות נפט קטנה יחסית. הזיהום נוצר בחלקו עקב שפכי דלק מכלי שייט שונים, ובחלקו עקב שפיכה לים של מי הנטל. מים אלה נשאבים לתוך המחסנים הריקים במכליות, בדרכן חזרה לנמל הטעינה.

מי הנטל נועדו לייצב את האונייה לאחר שרוקנה את מטענה, והם מכילים כמות ניכרת של שאריות נפט.

כיום, ברוב נמלי העולם, אסור לשפוך את מי הנטל לים, אלא יש לטפל בהם בנמל הטעינה. המים נשאבים למיכלי אגירה במסוף הנפט, שם מופרדים רוב השמנים מהמים. אותם פחמימנים שאין מצליחים להפריד מהמים, מטופלים בדרך כלל בשיטה ביולוגית. חשוב להזכיר כי נביעות נפט טבעיות מקרקעית הים, מהוות גם הן מקור כרוני של זיהום.


 

נזקי הנפט ורעילותו


הנזק המיידי הנגרם לחי או לצומח בעקבות שפך נפט, נובע ממגע פיזי עם החומר השמנוני והדביק. צילומים של אצות, צדפות, רכיכות, דגים, יונקים וציפורים, שנחנקו למוות בתוך מעטה סמיך של שמן צמיגי, מתפרסמים שוב ושוב באמצעי התקשורת. אולם הנזק אינו מסתיים בכך. ציפורים הניזונות מדגים צדות תחילה דגים שחלו או מתו, כתוצאה מחשיפת יתר לנפט. הנפט, שאינו מתערב עם נוזלי הגוף, אוטם את דפנות מערכת העיכול שלהן ומונע את ספיגת המזון במעיים. הציפורים גוועות איפוא מרעב, כשבטנן מלאה באוכל.

בתמונה: מים בצבע נחושת, האופיני לתערובת של
שני - שלישים מים ושליש נפט. הצילום נעשה חודש
אחרי תאונת ה"אקסון ואלדז", ובמרחק כ - 300 ק"מ מאזור התאונה

לטווח הארוך, הנזק משמעותי הרבה יותר. תהליכי חיים רבים, החיוניים להישרדות ולהתרבות של יצורים ימיים, מונחים ומודרכים על-ידי ריכוזים קטנים מאוד של חומרים כימיים. כך, פעילויות של מציאת מזון, בחירת מקום התיישבות או מציאת בן-זוג, עלולים להיות מעוכבים או שגויים בשל נוכחות פחמימנים שונים באזור המחיה, העלולים להטעות את מערכות החישה הביולוגית.

סכנה נוספת לטווח ארוך היא חדירת פחמימנים, שחלקם מסרטן, למארג המזון שאנו אחד ממרכיביו העליונים. שאריות נפט נמצאו בפלנקטון ימי, החוליה הראשונה במארג, בריכוזים העולים על אלו המצויים במים. תופעה זו של ריכוז רעלים מהסביבה על-ידי יצורים ירודים, מהווה סכנה לכל היצורים שלהם זיקה תזונתית לים, כולל כמובן בני-אדם.



 

יכולת הפירוק הביולוגי


לצד כל חומר אורגני המצוי בעולם, והנוצר בתהליך אבולוציוני במשך מיליוני שנים, קיים מיקרואורגניזם המנצל אותו כמקור מזון תוך כדי פירוקו. כך הדבר לגבי הנפט הגולמי, שהינו תערובת של מאות מולקולות שונות. כתוצאה מכך, הפירוק הביולוגי של הנפט מורכב מאוד מבחינת המיקרואורגניזמים העוסקים בכך. החיפוש אחר מיקרואורגניזמים מפרקי נפט, החל בשנות ה-40, אך קיבל דחיפה רציניתב-1967, לאחר עלייתה על שירטון של המכלית Torrey Canyon מול חופי אנגליה. קילומטרים רבים של ים וחוף כוסו בנפט שחור וצמיג, שקטל חיות וצמחים. לראשונה חילחלו לתודעת הציבור ממדי האסון האקולוגי, שעלול להיגרם על-ידי מכליות הענק.

בצד חוקרים שפעלו בכל העולם, החל גם בישראל מחקר פירוק הנפט על-ידי חיידקים, במעבדתם של פרופ' יוג'ין רוזנברג ודוד גוטניק מאוניברסיטת תל-אביב. את הידע שצברו תוך כדי עבודתם, יישמו לניקוי מי הנטל של מכליות הנפט.

חוקרים אלה בודדו ממי הים זני חיידקים המסוגלים לפרק את הנפט ולעכלו. הם הוסיפו למכל ובו מי ים מעורבים בנפט, חומרים יוצרי 'תחליב' שאיפשרו יצירת טיפות זעירות של הנפט ועירבובן במים (כמו עירבוב טיפות השומן בחלב או במיונז). ל'תחליב' שנוצר הוסיפו מעט מתרבית החיידקים וכן 'דשן' המכיל תרכובות חנקן וזרחן, הדרושים להתפתחותם התקינה של החיידקים. בתנאי איוורור טוב פירקו החיידקים את הנפט במי הנטל בצורה משביעת רצון.



 

דממת מוות במפרץ


קיימים הבדלים משמעותיים בקצב פירוקם של שפכי נפט בגופי מים שונים, ובהתאם לכך אופי הטיפול באירוע. בנהר, חוף ים או אגם אשר חשופים באופן מתמיד לזיהומים קלים וחוזרים בשיירי נפט ומוצריו, אפקט הזיהום אינו חמור במיוחד, ו'הכתם' מתפרק די מהר. לעומת זאת, באזור שלא נחשף כלל לזיהום קודם, הנזק הסביבתי יהיה כבד יותר, והנפט יישאר בסביבה זמן ממושך. ההסבר הוא כי חשיפה חוזרת לנפט, מעודדת באזור התפתחות והתרבות אוכלוסיות מיקרואורגניזמים המסוגלים לנצל את מרכיבי הנפט כמקור מזון, ותוך כדי כך לפרק את הנפט. ניתן להמחיש הבדלים אלה בעזרת שלוש דוגמאות מפורסמות של שפכי נפט.

המקרה הראשון הוא של מכלית הענק Exxon Valdez, שעלתה על שירטון בצאתה מנמל הטעינה במפרץ אלסקה. מהחור שנפער בבטנה פרצו החוצה כ-40 אלף מ"ק של נפט, וזיהמו אזור ימי הקרוב לחוף, בו מתנהלת במשך שנים תנועת אוניות ערה. אך מעבר לזיהום הכרוני שמקורו באוניות וסירות הדייג באזור, מגיע למפרץ זרם ימי מדרום לאורך החוף המערבי של ארצות-הברית, זרם הנושא עמו זיהום נפט מתמיד.

בתמונה: קטע חוף רחב שזוהם בשמן סמיך וצמיג


Prince William Sound אינו מפרץ מבודד, אלא חלק אינטגרלי של מזרח האוקיינוס השקט, וכמוהו חשוף לתוצאות הפעילות הימית המזהמת המתרחשת לאורכו. אך בעקבות המזהמים, גלי הים וזרמיו נושאים אל המפרץ גם חיידקים המסוגלים לפרק את מרכיבי הנפט השונים. בסקרים מיקרוביאליים שנערכו כעשר שנים לפני התאונה, כבר נמצאו חיידקים מפרקי פחמימנים בכל דגימה שנלקחה ממי מפרץ אלסקה או מקרקעיתו.

במצב רגיל, כמות תרכובות הפחמן המעטות המצויות בים, מהווה גורם המגביל את התרבות זני החיידקים התלויים בתרכובות אלה למחייתם. הוספת תרכובות נפט מתאימות מביאה לעלייה בקצב גידול אוכלוסיית החיידקים. ואכן, התופעה הראשונה הנצפית לאחר שפך נפט היא עלייה במספר מיני החיידקים הניזונים מפחמימנים, וזירוז קצב גידולם. במקרה של Exxon Valdez, כמות הפחמן שנוספה לים היתה מעל ומעבר לנדרש להתרבות אוכלוסיית החיידקים, שכבר נמצאה במי הים. אך אז בא לידי ביטוי מחסור במלחים אנאורגניים, ובעיקר חנקן וזרחן, אשר ימלאו את צרכי האוכלוסיות ההולכות וגדלות של החיידקים. כך הפך החסר במלחים לגורם מגביל חדש בגידול החיידקים.

מראה מפרץ פרינס וויליאם לאחר התאונה היה מהמם. באביב, ציפורים רבות נודדות צפונה לאזורי הרבייה באלסקה. בדרכן הן עוצרות לאכילה ומנוחה במפרץ ובכל אביב מלא האוויר במשק כנפיהן של מאות אלפי ציפורים. האביב של שנת 1989 היה שונה. דממת מוות מעיקה שררה מסביב.

חלק מהנפט נאסף מעל פני המים בעזרת אוניות משמר החופים, שאליהן הצטרפו מאות סירות דייג קטנות. למרות המאמץ הרב, הנפט שנשפך לים זיהם חופים באורך של כ-800 קילומטרים. ניקוי יסודי של כל החופים היה בלתי אפשרי, ונעשה רק באזורים מצומצמים. אך יעילות הניקוי עצמה מוטלת בספק, והשיטות שננקטו שנויות במחלוקת, עקב הנזקים הרבים לחופים ולבעלי-החיים, אשר נגרמו בתהליך הניקוי. לדוגמא, הניקוי בעזרת קיטור שהמית את בעלי-החיים אשר שרדו את זיהום הנפט. מעבר לכך, לאחר ניקוי אזור מסוים, הגיע עם הגאות נפט חדש, אשר זיהם את מה שנראה כמטוהר.

אנשי הסוכנות האמריקאית לשימור הסביבה החליטו לנסות ולהוסיף דשני חנקן וזרחן לחופים המזוהמים, ולעקוב אחר קצב פירוקו הביולוגי של הנפט. ואכן, הוכח שעל-ידי שמירת מאזן נכון של כמויות שלושת גורמי הגידול העיקריים - פחמן שמקורו בנפט ודשן חנקן וזרחן - ניתן לקבל עלייה משמעותית בקצב הפירוק הביולוגי של הנפט על-ידי החיידקים 'המקומיים', אפילו ללא צורך בהוספת תרביות חיידקים שגדלו במעבדה.

כשנתיים לאחר התאונה החל מפרץ הנסיך וויליאם להתאושש. רוב הנפט נעלם, דגים, ציפורים וחיות אחרות החלו לחזור. אולם זמן רב ייקח עד שכל הנפט ייעלם מסביבת המפרץ - חלקו עדין חבוי מתחת לפני האדמה וחלקו שקע לתתתית המפרץ. ועדיין, ההשפעה הסביבתית ארוכת הטווח של שאריות הנפט אינה ידועה לנו.

לקחי הטיפול בזיהום של Exxon Valdez היוו אישור מעשי למימצאי מחקרים רבים שקדמו לתאונה: אוכלוסיית החיידקים המקומית מסוגלת, בעזרת דישון מתאים, להתמודד עם בעיית הנפט בצורה יעילה ביותר.

מקרה שני הוא של שפך דלק בסביבה 'בתולית' מבחינת חשיפה לזיהומי נפט: אגם מים מתוקים באזור הטונדרה שבצפון אלסקה, ששימש זמן רב כמקור מי השתייה לתחנת המחקר המדעי של הצי האמריקאי. כתוצאה מדליפה במכל לאיחסון דלק שהוצב בפאתי האגם, נשפכו לתוכו 200 מ"ק של דלק מכוניות נטול עופרת. התוצאה: כל הצמחיה באגם ובקירבתו נכחדה. גם אוכלוסיית החיידקים שהיתה במים ספגה מכה קשה, ונותר רק מין אחד לפליטה.

ניסויים בקנה-מידה קטן שנערכו במקום העלו, כי הפיתרון הטוב ביותר יהיה להוסיף למים תרביות של חיידקים שגודלו במעבדה, על-מנת לזרז את הפירוק הביולוגי של הדלק. בסופו של דבר החליטו אנשי התחנה להימנע ממתן סיוע ביולוגי לזירוז תהליך הניקוי. כצפוי, חלפו מספר שנים עד שנעלמו הדלק והשפעתו מהאגם. במקרה כזה של זיהום ראשוני של סביבה נקיה, תוספת חיידקים מפרקי נפט היתה עשוייה לעזור בחיסול המיפגע תוך זמן קצר יותר.

המקרה השלישי הוא שפך דלק שאירע על גדות נהר האוהיו, אחד מיובליו העיקריים של נהר המיסיסיפי. מיליוני אנשים מתגוררים על גדות הנהר, החוצה בדרכו מספר ערי תעשייה. אלפי אירועים של שפכי שמן ודלק נרשמים מדי שנה על-ידי משמר החופים באזור זה של הנהר, רובם קלים ביותר.

שעות ספורות לאחר אירוע של שפך 200 מ"ק דלק לנהר, נבדקה השפעתו על אוכלוסיית חיידקי הנהר וזו נמצאה זניחה. אוכלוסיות החיידקים באזור הנהר שמעל לאזור שפך הנפט, במקום השפך ובמורד הזרם, היו זהות לחלוטין. הדלק שנשפך על פני המים נעלם תוך שעות ספורות עם הזרם, ואילו דלק שהגיע לקרקעית הנהר נעלם תוך מספר ימים כתוצאה מפעילות ביולוגית ענפה.

לסיכום, בגופי מים גדולים החשופים לזיהומים חוזרים בנפט ומוצריו, מתפתחות אוכלוסיות חיידקים החיים על הזיהום, ואגב כך מפרקים אותו ומטהרים את המים. במקומות אלה, גם כשקורה זיהום נרחב, יש צורך ב'עזרה' מועטה על-מנת לזרז את התהליך.

לעומתם, במקרים של שפכי נפט פתאומיים לגופי מים שאינם חשופים לזיהומים מעין אלה, ההשפעה עלולה להיות הרסנית וארוכת טווח. במקרים כאלה, מומלצת התערבות המעודדת את תהליכי פירוק המזהמים.

חשוב לציין כי הנפט הנשפך לים מכיל גם מתכות שונות, שעלולות להיות רעליות לחי ולצומח. הטיפול הבקטריאלי אינו מסוגל לנטרל אותן, ולכן הפיתרון הטוב ביותר הוא למנוע כל שפיכה שהיא של נפט לים.


* הכותבים הם בעלי חברה אמריקאית העוסקת בייעוץ ובניקוי ביולוגי של זיהומים ופסולת של חומרים אורגניים בתעשייה ובסביבה, ומיחזור מים בבריכות דגים.

ביבליוגרפיה:
כותר: תנו לחיידקים לעשות את העבודה השחורה
מחברים: הורוביץ, שרה ; הורוביץ, עמי (ד"ר)
תאריך: יוני-יולי 1997 , גליון 14
שם כתב העת: ירוק כחול לבן : ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה
הוצאה לאור: ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה בישראל
הערות לפריט זה: הכותבים הם בעלי חברה אמריקאית העוסקת בייעוץ ובניקוי ביולוגי של זיהומים ופסולת של חומרים אורגניים בתעשייה ובסביבה, ומיחזור מים בבריכות דגים .
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית