بخشی از مقاله
مقدمه
امروزه در نتیجه فعالیتهای انسان نظیر حفاری، استخراج معادن، ذوب فلزات، صنایع خودرو، صنایع باطریسازی، تولید انرژی، سوخت، کودها، فاضلاب، کاربرد علفکشها و سموم کشاورزی مشکلات بسیار زیاد زیستمحیطی ایجاد شده است آلودگی به فلزات سنگین یک مشکل عمده زیستمحیطی محسوب شده و تجمع آنها در زنجیره غذایی موجودات زنده و انسانها منجر به بروز مشکلات جدی برای اکولوژی و سلامت آنها میشوداین فلزات از نظر بیولوژیکی سمّی هستند و بهصورت پایدار در محیط باقی میمانند.
فلزات سنگین جذب خاک و رسوبات شده و بهتدریج میکروارگانیسمهایی که در معرض این فلزات قرار دارند، نسبت به آنها مقاوم میشوند فلز سرب از نظر انتشار، گستردهترین عنصر سنگین و سمی در محیطزیست است که بهویژه از زمان مصرف آن در بنزین، از پراکنش وسیعی در سطح جهان برخوردار است سرب از طریق صنایعی همانند باطریسازی، کارخانههای ذوب فلزات سرب و روی، رنگسازی، ساخت تسلیحات، صنعت چاپ، شیشهسازی و غیره وارد محیط میشود.
مسمومیت با سرب بسیار خطرناک بوده و شامل آسیب به سیستم عصبی، کلیه و خون است که باعث کاهش بهرههوشی و سطح یادگیری در کودکان میشود از علائم بالینی مسمومیت با سرب میتوان به کمخونی اشاره نمود که در اثر واکنشی رقابتی بین سرب و آهن در زنجیره هموگلوبین خون ایجاد میگردد مطالعه حذف فلزات سنگین از محیط بسیار ضروری است. بررسیها نشان داده است که روشهای شیمیایی و فیزیکی حذف این آلایندهها مانند اکسیداسیون، احیاء، رسوبدادن شیمیایی، فیلتراسیون، تیمار الکتروشیمیایی، تبخیر، تبادل یونی و فرآیندهای اسمز معکوس محدودیتهایی متعددی دارند و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه نیستند.
از طرف دیگر این روشها برای تصفیه پسابهای حاوی مواد آلی پیچیده مناسب نبوده، و زمانی که غلظت فلزات سنگین در حد خیلی کم باشد، این روشها کارایی چندانی ندارند بررسیهای اخیر نشان داده که باکتریهای جداشده از مکانهای آلوده به فلزات سنگین، آستانه تحمّل بالایی به این فلزات داشته و قادر به جذب آنها از پسابها و فاضلابها هستند.
مواد و روشها
برای نیل به اهداف این تحقیق نمونههای پساب و خاکهای آلوده از 20 ایستگاه مختلف در استان زنجان شامل کارخانههای تولید، ذوب، فرآوری و تغلیظ سرب و خاکهای این مناطق در ظرفهای پلاستیکی دربدار استریل جمعآوری و بلافاصله با حفظ شرایط دمای 4 درجه سانتیگراد به آزمایشگاه منتقل و رقت 0/01 از نمونهها تهیه گردید. از نمک نیترات سرب محلول مادر با غلظت 4000 میلیگرم در لیتر تهیه و سپس از محلول مادر
واکنش محیط کشت با محلول سود و اسید کلریدریک 10درصد تنظیم شد. سطح داخلی کلیه ظروف شیشهای در ابتدا با اسید کلریدریک 10 درصد تمیز و پاکسازی گردید. پلیتها بهمدت 24 تا 72 ساعت در انکوباتور در دمای 31 درجه سانتیگراد قرار داده شد. کلنیهای بهدست آمده در مرحله بعد بهصورت کشت خطی در محیط LBA با سطح آلودگی 100 تا 2500 میلیگرم در لیتر نیترات سرب بهصورتی که کلنیهای رشد یافته در هر مرحله به مرحله بعد با سطح آلودگی بالاتر انتقال و کشت داده میشد.
پس از رشد باکتریها، بر اساس رشد در یک غلظت و عدم رشد در غلظت دیگر، غلظت مابین نیز تهیه و در آن سطح آلودگی نیز کشت انجام شد. در نهایت حداقل غلظت مهار کننده رشد و حداقل غلظت نابود کننده باکتری - MBC - 1 تعیین شد. برای محاسبه میزانکمّی جذب فلز توسط هر یک از سویههای مقاوم غربال شده و در نهایت انتخاب بهترین باکتریهای جاذب فلز سرب بهروش زیر عمل شد. هر یک از ایزولههای باکتریایی بهدست آمده در محیط کشت حاوی 0/3 درصد عصاره مخمر کشت داده شد.
پس از 24 تا 48 ساعت گرماگذاری در دمای 30 درجه سانتیگراد و 150 دور در دقیقه، سوسپانسیونهای باکتریایی بهدست آمده در10000 دور در دقیقه، دمای 4 درجه سانتیگراد و بهمدت 10 دقیقه سانتریفوژ گردید، و سپس دو بار با آب مقطر شستشو داده شد و با شرایط قبلی سانتریفوژ گردید. قبل از کشت ایزولههای باکتریایی وزن خالی لولههای آزمایش پس از یک گرماگذاری در 30 درجه سانتیگراد تعیین شد.
وزنتر بیومسهای باکتریها نیز پس از سانتریفوژ محاسبه شد. 10 میلیلیتر محلول نیترات سرب - - با غلظت 250 میلیگرم در لیتر با واکنش معادل 5 بهمدت 3 ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد و 150 دور در دقیقه با سوسپانسیونها مجاور سازی گردیدند. سوسپانسیونها بهمدت 10 دقیقه در دمای 4 درجه سانتیگراد و با 10000 دور در دقیقه سانتریفوژ گردید، و در نهایت میزان غلظت فلز محلول رویی توسط دستگاه با دو بار تکرار قرائت و میانگین آنها بهصورت عدد نهایی جذب گزارش گردید.
در این معادله Q معرف میزان جذب فلز توسط بیومس است که بر حسب میلیگرم فلز جذب شده در هر گرم وزن خشک باکتری گزارش میگردد، V معرف حجم محلول مجاورسازی برحسب لیتر، Ci غلظت اولیه محلول فلزی برحسب میلیگرم بر لیتر، پارامتر Cf، غلظت فلز پس از مجاورسازی بر حسب میلیگرم بر لیتر و M وزن خشک بیومس بر حسب گرم است شناسایی ایزولههای باکتریایی که بالاترین جذب فلز سرب را داشتند بر اساس مشخصات مورفولوژیک کلنی و رنگ آمیزی گرم انتخاب گردید.
بحث و نتایج
از کشت رقتهای 0/01، 20 نمونه پساب و خاک بر روی محیط کشت LBA بدون نیترات سرب کلنیهای مختلف قارچها، باکتریها و مخمرها بهدست آمد، با توجه به اینکه نمونهها حاوی سرب بودند این وضعیت نشان میدهد که تعداد زیاد و انواع مختلفی از میکروارگانیسمها نسبت به فلز مذکور مقاوم و قادر به رشد هستند. جهت خالص سازی کلنیها از محیط کشت استفاده شد. 18 سویه باکتریایی پس از کشت بر روی محیط LBA با سطح آلودگی 200 میلیگرم در لیتر نیترات سرب و با واکنش معادل 7 پس از 24 تا 72 ساعت گرماگذاری در 30 درجه سانتیگراد مقاوم و قادر به رشد بودند.
با بالابردن سطح آلودگی 5 سویه باکتریایی که باP1، P6، P8، P10 و P12 نامگذاری شده بودند تا 2250 میلیگرم در لیتر مقاوم و قادر به رشد بودند. سویه باکتریایی P11 تا 3000 میلیگرم در لیتر پس از 120 ساعت گرماگذاری رشد و مقاومت خود را نشان داد. در بررسی هینن جدایههای گزارش شد که قادر به تحمل 2400 و 3000 میلیگرم بر لیتر بودند. در مرحله بعد توان جذب سرب 6 سویهای که مقاومت بالاتری را نشان داده بودند مورد سنجش و بررسی قرار گرفت.
