بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق با هدف بررسی تاثیر غلظتهای مختلف فنانترن بر تجزیه زیستی آن توسط جدایه باکتری شوردوست در شرایط شور انجام گردید. در این تحقیق تعداد دوازده جدایه باکتریایی دارای توانایی تجزیه فنانترن از خاکهای شور و سدیمی آلوده به پسماندهای نفت خام منطقه سراجه قم جداسازی گردید. جدایه شوردوست Q-SH1 که در بین جدایهها از لحاظ تجزیه فنانترن توانایی بیشتری داشت به عنوان جدایه برتر انتخاب گردید.
تاثیر غلظتهای مختلف فنانترن 40 - ، 100، 500، 1000 و - 2000 mg/L بر تجزیهزیستی فنانترن توسط جدایه شوردوست Q-SH1 در زمان های 1، 2، 3، 6 و 10 روز بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین تجزیه فنانترن توسط جدایه شوردوست Q-SH1 در غلظت 40 mg/L فنانترن به میزان 83 درصد بود و با افزایش غلظت فنانترن در محیط، درصد تجزیه آن کاهش یافت. همچنین بیشترین سرعت تجزیه فنانترن نیز 32/7 mg/L.day در تیمار 500mg/L بود.
مقدمه
تجزیهزیستی یکی از فرآیندهایی است که توسط میکروارگانیزمهای تجزیهکننده انجام میگیرد و طی آن ترکیبات تجزیه-پذیر توسط ریزسازوارهها به ترکیبات سادهتر تجزیه میشوند. به طور کلی در هر راهکار اصلاحی، تشخیص عوامل محدودکننده سرعت بالقوه پالایش ضروری میباشد.
دو نوع آلاینده مهم و مشترک در خاکهای مناطق بهرهبرداری نفت و گاز، هیدروکربن-های نفتی و غلظت زیاد املاح - شوری - در خاک این مناطق میباشد. خاکهای آلوده به این آلایندهها معضل اساسی است، که صنایع نفت و گاز با آن مواجه هستند و میتواند منشاء اثرات منفی جبرانناپذیری بر محیط زیست، سلامت انسانها و اقتصاد جوامع باشد
اصلاح خاکهای شور آلوده به هیدروکربنهای نفتی مشکل عمدهای است که ناشی از برهمکنش پیچیده بین آلایندهها و خاک میباشد. علاوه بر مکانهای بهرهبرداری نفت و گاز، شوری به طور کلی در مناطق خشک و نیمه خشک رخ میدهد جایی که آبشویی پروفیل خاک به خوبی صورت نمیگیرد. خاکهای متأثر از نمک در حدود 40 درصد از اراضی سطح جهان را به خود اختصاص دادهاند
هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقهای نیز از جمله آلایندههایی هستند که در محیط خاکی فراگیر میباشند. فنانترن یکی از ترکیبات هیدروکربنی است که در اکثر مناطق آلوده به هیدروکربنهای نفتی یافت میشود. از آنجا که فنانترن جزء هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقهای و از طرف دیگر توسط میکروارگانیزم های خاک نسبتا تجزیهپذیر است، در اکثر مطالعات به عنوان مدل برای بررسی تجزیهزیستی مورد استفاده قرار گرفته است.
تجزیه میکروبی هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقهای مانند دیگر آلایندههای آلی به میزان جذب و متابولیسم هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقهای به وسیله سلول و میزان انتقال آنها به درون سلول بستگی دارد . همچنین وجود املاح اضافی در خاک میتواند بر روی فعالیت و توانایی میکروارگانیزم های تجزیه کننده هیدروکربنهای آروماتیک تأثیرگذار باشد
کارایی روشهای معمول اصلاح خاک مانند زیستپالایی1 که شامل استفاده از باکتریهای تجزیه کننده هیدروکربنها میباشد و یا استفاده از گیاهان - گیاهپالایی - 2 به طور معنیداری در حضور غلظت زیاد نمکها در خاک کاهش مییابد
زیست پالایی موثر در محیط های شوری که به هیدروکربنهای نفتی آلوده میباشند بستگی به توانایی میکروفلور طبیعی محیط برای تحمل شوری و آلایندههای محیط دارد. شوری به عنوان یکی از فاکتورهای بسیار تأثیرگذار بر تجزیهزیستی هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقهای توسط محققین متعددی گزارش شده است
در حالیکه در محیطهای شور، غلظت نمک به عنوان یکی از مهمترین عوامل در تجزیه زیستی آلاینده ها نقش دارد اما توانایی میکروارگانیزم ها در تجزیه و تحمل غلظت بالای آلاینده نیز از اهمیت ویژهای برخوردار است. بنابراین این تحقیق با هدف بررسی تاثیر غلظتهای مختلف فنانترن بر تجزیه زیستی آن توسط جدایه باکتری شوردوست در شرایط شور انجام گردید.
مواد و روشها
نمونهبرداری از چهار خاک شور و سدیمی آلوده به نفت خام در منطقه بهرهبرداری نفت و گاز سراجه قم در ایران از عمق0 تا 30 سانتیمتری انجام شد. نمونهها به آزمایشگاه منتقل و تا زمان انجام آزمایش در دمای 4œC نگهداری شدند. پارامترهای مهم خاک شامل هدایت الکتریکی - EC3 - ، pH ، درصد رطوبت اشباع، کاتیونهای غالب خاک شامل سدیم، کلسیم، منیزیم و پتاسیم و آنیونهای مهم شامل کلرید، سولفات، کربنات و بیکربنات با روشهای استاندارداندازه گیری شد
جدول-1 نتایج برخی از پارامترهای شیمیایی خاک های شور و سدیمی آلوده به نفت خام
برای غنیسازی باکتریهای تجزیه کننده فنانترن ، 10 گرم از نمونههای خاک آلوده به پسماند نفت خام به محیط حاوی 100 میلیلیتر از محیط کشت تغییر یافته مک گینتی - 2010 - 4 دارای 80 mg L-1 فنانترن اضافه گردید و در دمای 37 œC با دور 150rpm شیک گردید. جهت تکمیل فرآیند غنیسازی، 10 میلیلیتر از محیط کشت غنی شده به 90 میلی لیتر از محیط کشت نمکی تازه دارای تمام شرایط قبل انتقال داده شد و این عمل 8 بار تکرار گردید. پس از اتمام آخرین مرحله غنیسازی جداسازی و غربالگری باکتریهای شوردوست دارای توانایی تجزیه فنانترن با استفاده از دو روش اسپری کردن بر روی محیط کشت و کدورتسنجی انجام شد
سپس ارزیابی تجزیهزیستی فنانترن در باکتری-های مقاوم به شوری انجام گرفت.
جدایه Q-SH1 جداسازی شده که بیشترین تجزیه فنانترن را نشان داده بودند جهت بررسیهای بیشتر به عنوان سویه برتر انتخاب گردید. جهت بررسی تاثیر غلظتهای مختلف فنانترن، شوری 10 درصد - شامل نمکهایNaCl، Na2SO4، KCl، MgCl2 با نسبت ارائه شده در محیط کشت تغییر یافته مک گینتی - - 2010 - و دمای 37 œC انتخاب و از غلظتهای 40، 100، 500، 1000 و2000 mg L-1 فنانترن به عنوان منبع کربن در محیط کشت تغییر یافته مکگینتی - 2010 - استفاده شد.
غلظت فنانترن باقیمانده در محیط کشت در زمانهای 1، 2 ، 3 ، 6 و 10 روز اندازهگیری گردید. اندازه-گیری فنانترن بر طبق روش کلی5 و همکاران، - 1991 - با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 293 نانومتر انجام گردید. به منظور تایید نتایج حاصل از دستگاه اسپکتروفتومتر، در برخی از نمونهها، مجددا غلظت فنانترن با دستگاه HPLC6 مدل Agilent 1100 اندازه گیری شد. آزمایشها در سه تکرار همراه با یک نمونه شاهد انجام شد.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که جدایه Q-SH1 توانست در شوری 10 درصد در طی مدت 10 روز، فنانترن را در غلظتهای مختلف 40، 100 و 500mg L-1 به صورت چشمگیری کاهش دهد . حدود 83 درصد فنانترن در غلظت40 mg L-1، در مدت 10 روز توسط جدایه Q-SH1 تجزیه شد - شکل . - 1 در پایان 10 روز، در غلظت اولیه 500mg L-1 فنانترن تجزیه زیستی آن توسط جدایه Q-SH1 به 65 درصد رسید. اما با افزایش غلظت فنانترن درصد تجزیه آن توسط همین جدایه به شدت کاهش یافت. به طوری که در 1000 و 2000mg L-1، درصد تجزیه فنانترن در پایان 10 روز، به ترتیب حدود 11 و 5 درصد مشاهده شد.
شکل -1 تجزیه زیستی فنانترن در غلظتهای مختلف آن توسط جدایهQ-SH1 در غلظت 10 درصد نمک در دمای
.37œC خطوط خطا بیانگر خطای استاندارد در سه تکرار آزمایش میباشد.
سایر محققین نیز گزارش کردهاند که با افزایش غلظت فنانترن درصد تجزیه آن کاهش مییابد. آرولاژگان و واسودوان7 - 2009 - ، گزارش کردند که با افزایش غلظت فنانترن از 20 به 50 و100 mg L-1، تجزیه فنانترن به ترتیب 6 و 21 درصد نسبت به غلظت-20 mg L-1 در مدت چهار روز دوره آزمایش توسط مجموعه میکروبی در شوری سه درصد کاهش یافت.
