بخشی از مقاله
چکیده:
سرب یکی از مهمترین عوامل آلوده کننده محیط زیست و همچنین سمی برای موجودات زنده می باشد که از طریق فعالیتهای صنعتی به مقدار زیاد در طبیعت تجمع پیدا میکند . زیستپالایی یکی از راهکارهای حذف این آلاینده مضر میباشد. در تحقیق حاضر باکتریهای با قابلیت زیست پالایی سرب از نمونههای جمعآوری شده از فاضلاب مجتمع تولیدی فولاد در استان خراسان شمالی با استفاده از روشهای مرسوم میکروبیولوژی و محیط کشت اختصاصی حاوی سرب جداسازی و سپس بر اساس خصوصیات ظاهری و بیوشیمیایی شناسایی شدند . توانایی رشد ایزولهها در غلظتهای مختلف سرب 20 - تا 500 میلیگرم در لیتر - و همچنین میزان رشد آنها در محیط NB بررسی شد . علاوه بر این توانایی رشد آنها در 4 - pH تا - 9 و غلظتهای مختلف نمک 1 - تا 15 درصد - نیز سنجیده شد. بر اساس نتایج بدست آمده، از بین 50 ایزوله جداسازی شده بر روی محیط حاوی 20 میلیگرم در لیتر سرب، 10 ایزوله تا غلظت 500 میلی گرم در لیتر سرب را تحمل نمودند. توانایی تحمل بالای این ایزوله ها در نتیجه وجود مکانیسمهای مختلف برای سمیتزدایی و حذف سرب از محیط می باشد. بنظر میرسد، جستجو در منابع آلوده به سرب یک راهکار مناسب برای دستیابی به میکروارگانیسمهای با توانایی زیستپالایی این فلز سنگین می باشد.
واژگان کلیدی: زیستپالایی، فلزات سنگین، سرب، حذف سرب
مقدمه:
با رشد سریع صنایع مختلف، مقادیر بسیار زیادی مواد زائد صنعتی مانند فلزات سنگین طی چند دهه اخیر در طبیعت تجمع یافته و سبب آلودگی زیستگاههای طبیعی شده است - وانا و اوکیمن، . - 2011 این موادغالباً سمی بوده و حذف آنها از محیط بسیار دشوار میباشد - پرز و همکاران، . - 2009 سرب یکی از مهمترین این عوامل آلوده کننده بوده و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آن میتواند منجر به بروز عوارض جبرانناپذیری مانند کمخونی، مشکلات تولید مثلی، معایب بینایی و تخریب سیستم عصبی در انسان گردد - شهید و همکاران، . - 2012 از روشهای مختلف فیزیکوشیمیایی مانند تیمارهای الکتروشیمیایی، تعویض یونی، رسوب، اسمز معکوس، تبخیر و جذب برای حذف فلزات سنگین استفاده میشود، این روشها بسیار هزینه بر بوده و کارایی کمی دارند. یک راهحل جایگزین برای این روشها زیستپالایی - Bioremediation - میباشد.
برخی گونههای میکروبی موجود در طبیعت شامل باکتریها مکانیسمهای محافظتی مختلفی دارند که می تواند از آنها در برابر مقادیر بالای سرب محافظت کرده و در نتیجه متابولیسم و رشد آنها تحت تاثیر سرب قرار نمیگیرد - گاد و وایت، . - 1993 از جمله این مکانیسمها می توان به تجمع خارج سلولی، تجمع زیستی، جذب زیستی، رسوب، تغییر در مورفولوژی سلول، تشدید تولید سیدروفور و تجمع زیستی درون سلولی اشاره کرد - نائیک و همکاران، 2012؛ نائیک و همکاران، 2012؛ وانگ و همکاران، . - 2009 در تحقیق حاضر جداسازی و ارزیابی سویههای باکتریایی مقاوم به سرب از فاضلاب و مواد زائد مجتمع تولید فولاد با هدف امکان سنجی استفاده از آنها برای زیستپالایی پساب و مواد آلوده به فلزات سنگین بویژه سرب مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد و روشها:
نمونههای پساب و لجن آلوده به سرب از مجتمع فولاد اسفراین در ظروف استریل یکبار مصرف جمعآوری و به آزمایشگاه منتقل شد و تا زمان شروع انجام آزمایشات در دمای 4 درجه سلسیوس نگهداری شدند. پس از تهیه غلظتهای سریالی از نمونههای جمع آوری شده در محلول نمکی 0/8 درصد کلرید سدیم، نمونهها بر روی محیط کشت SLP حاوی 20 میلیگرم در لیتر سرب پخش شدند. پلیتهای جداسازی در دمای 30 درجه سلسیوس گرمخانه گذاری شدند. کلنیهای ظاهر شده بر روی سطح محیط کشت خالص سازی شده و بررسی خصوصیات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی جدایهها بر روی محیط کشت نوترینت آگار انجام شد. تست گرم، کاتالاز و احیای نیترات برای شناسایی بیوشیمیایی جدایهها بر اساس دستورالعملهای مرسوم میکروبیولوژی انجام گرفت. توانایی رشد ایزولهها در حضور نمک 1 - تا 15 درصد کلرید سدیم در محیط کشت - NA و همچنین در pH های مختلف 4 - تا - 9 بررسی شد. بمنظور اندازه گیری میزان مقاومت ایزوله ها به سرب از محیط کشت NA حاوی 25 تا 500 میلیگرم در لیتر سرب استفاده شد.
نتایج و بحث:
باکتریهای با مورفولوژی متفاوت بر روی محیط کشت جداسازی SLP - حاوی 20میلیگرم در لیتر سرب - ظاهر شدند - شکل -1 چپ - . از بین 50 ایزوله انتخاب شده و خالص سازی شده بر اساس تفاوتهای ظاهری 13 ایزوله گرم منفی و بقیه گرم مثبت و بغیر از 4 ایزوله - S121, S22, S21, S126 و - S17 تمامی ایزولههای باکتریایی کاتالاز مثبت بودند. اکثر ایزولهها تا غلظت 4 درصد کلرید سدیم در محیط کشت را تحمل کرده و قادر به رشد بودند. تنها ایزوله S28 قادر به رشد تا غلظت 12 درصد نمک در محیط کشت بود. همه ایزولهها بخوبی در محیط کشتهای با pH برابر با 5 تا 9 رشد کردند. وجود سرب تا غلظت 300 میلیگرم در لیتر مانع رشد هیچکدام از ایزولههای باکتریایی مقاوم به سرب نشد، با این وجود تنها 10 ایزوله در غلظت 500 میلیگرم رشد کرده و بر روی محیط کشت ظاهر شدند - شکل -1 راست - .
نحوه رشد ایزوله S121 در غلظت 500 میلیگرم در لیتر سرب و محیط حاوی 10 درصد کلرید سدیم در شکل 2 نشان داده شده است. مکانیسمهای متعدد بیوشیمیایی و مولکولی مانند تجمع درون سلولی، تغییر در مورفولوژی سلول، بیوترانسفورماسیون، رسوب زیستی و اتصال زیستی سطحی برای مقاوت به سرب در باکتریها پیشنهاد شده است - نائیک و دوبی، . - 2013 در غلظتهای متفاوت سرب رنگ و مورفولوژی برخی از ایزولهها متغیر بود که به نظر میرسد از طریق تولید رنگدانه و یا تغییر مورفولوژی سلولی سمیت سرب را کنترل کردهاند. در تحقیقات مشابه، باکتریهای جداسازی شده از مناطق مختلف توانایی متفاوتی در مقاومت به وجود سرب در محیط نشان دادهاند. بعنوان مثال توانایی رشد تا 700 و 400 میلیگرم درلیتر سرب به ترتیب توسط باکتریهای جنس باسیلوس و جنس سودوموناس توسط کفیل زاده و همکاران گزارش شده است - کفیل زاده،. - 1392 در تحقیق دیگر باکتریهای مقاوم به سرب از نمونههای صنعتی جمعآوری شده و توانایی حذف زیستی سرب توسط
