بخشی از مقاله
چکیده
سیمانی شدن زیستی یا رسوب میکروبی کلسیت روش نوینی از بهسازی خاک است. برخی از باکتریها از جمله باکتریهای اورهآزی میتوانند نقش مهمی در کاهش فرسایشبادی و تخریب محیطزیست داشته باشند که در این تحقیق بهمنظور بررسی بهترین سویه باکتریبومی که توانایی اورهازی بالایی داشته باشند، انجام شد. بدین منظور تعداد 25 نمونهخاک از استانآذربایجان-غربی با کاربریهای متفاوت مورد استفاده قرار گرفت.برای جداسازی باکتری اورهاز، از محیطکشت اختصاصی استفاده شد. در این بررسی در آغاز 45 جدایه بر پایه ویژگیهای فنوتیپی و ریخت جدایهها و چگونگی رشد آنها در کشتگاه یاد شده، جداسازی شد و بر اساس ازمونهای اورهازی ، تحمل به شوری و برخی از آزمونهای بیوشیمیایی 5 جدایه - U6-U12-U13-U32-U35 - نسبت به بقیه کاراتر بودند. نتایج نشان داد که میزان فعالیت اورهآزی - U13 - بیشتر از بقیه جدایهها بوده که در مقایسه با باسیلوسپاسته-اوری - جدایه شاهد - ، %1/804 بیشتر بود. در بررسی رنگ آمیزیگرم، بجز - U6 - بقیه گرم مثبت بودند و تحمل به شوری - U6 - بیشتر از بقیه بود.
واژه های کلیدی: باکتری تولید کننده اورهآز، فرسایش بادی، سیمانی کننده زیستی
مقدمه
آنزیمهای مختلفی در خاک وجود دارند که هر کدام نقش خاصی به عهده دارند. بسیاری از فعل و انفعالات داخل خاک به-وسیله آنزیمها صورت میگیرد . - Nannipieri et al., 1990 - آنزیمهای خاک میتوانند در تبیین تغییرات خاک شاخصهای مناسبی باشند. اورهآز آنزیمی با منشا میکروبی است. باعث هیدرولیز کود اوره شده و آن را به آمونیوم و دیاکسیدکربن تبدیل مینماید . - Frankenberger and Tabatabai, 1991 - با توجه به پتانسیلهای میکروارگانیسمها در ژئوتکنیک عمده کاربردهای آن بر انسداد زیستی، پاکسازی زیستی و سیمانی شدن زیستی تمرکز دارد. سیمانی شدن زیستی براساس هیدرولیز اوره و تشکیل رسوب کربناتکلسیم در حضور یون کلسیم میباشد - Whiffin et al., 2007 - - معادله . - 1
پس از تهنشینی رسوب تشکیل شده، پوشش و اتصالی بین ذرات خاک ایجاد میشود که باعث افزایش مقاومت فشاری نمونهها میشود. هیدرولیز شیمیایی اوره - در غیاب کاتالیزور - یک فرایند بسیار کند است که آنزیم اورهآز این واکنش را برابر سریعتر میکند . - Benini et al., 1999 - سیمانی شدن زیستی یا رسوب میکروب کلسیت - - MICP1 روش جدیدی از بهسازی خاک است که با نامهای دیگر نظیر سیمانتاسیون میکروبی و بهسازی واسطهی زیستی خوانده میشود، که از باکتریها در جهت کنترل فرایند شیمیایی و رسوب کلسیت در خاک استفاده میشود. برای اولینبار در سال 1997 ولان و همکارانش توانستند رسوب کربنات کلسیم را بهعنوان یک محصول فرعی از یک واکنش بیولوژیکی بهدست بیاورند . - Whelan , 1997McConnaughey and -
هیدرولیز اوره نیز در سال 2000 توسط فوجیتا و همکارانش مورد آزمایش قرار گرفت . - Fujita et al., 2000 - کلسیت پایدارترین شکل از کربنات کلسیم است و با اتصال دانههای خاک به یکدیگر باعث بهبود خصوصیات مهندسی خاک - اصلاح خواص مکانیکی خاک نظر مقاومت، نفوذپذیری و سختی - میگردد . - Al-Thawadi, 2008 - اخیراً استفاده از MICP بهعنوان یک عامل مهارکننده گردوغبار در خاکهای رسی و سیلتی مورد بررسی قرارگرفته است . - Bang et al., 2011 - این مطالعه در واقع بهعنوان یک بسطی بر پژوهشهای اخیر در زمینه ارزیابی پتانسیل فناوری MICP در کنترل فرآیند فرسایش بادی و جلوگیری از انتقال ماسههای سست تپههای شنی است.با توجه به اهمیت موضوع و لزوم به کارگیری از کاراترین باکتری بومی برای اتصال ذرات خاک به یکدیگر، این تحقیق با هدف بررسی مطالعه آزمایشگاهی، شناسایی، جداسازی و غربالگری باکتریهای بومی بهمنظور استفاده از آن در فناوری MICP در کاهش فرسایش بادی خاکهای مستعد انجام گرفت.
مواد و روش ها تهیه نمونه ها برای جداسازی و غربالگری
تعداد 25 نمونه خاک از استان آذربایجانغربی با کاربریهای متفاوت بهصورت نمونهبرداری کاملا تصادفی - از جمله خاکهای ماسهای ریزدانه، لومی سیلتی اطراف دریاچه ارومیه، خاکهای کشاورزی، خاکهای مستعد به فرسایش بادی و ... - صورت گرفت.
غنیسازی
برای افزایش رشد و فعالیت باکتریهای خاک از محلول غنیسازی که شامل ترکیبات، 10 گرم بر لیتر عصارهی مخمر، 1 گرم بر لیتر پپتون، 13/608 گرم بر لیتر استاتسدیم، 1 گرم بر لیتر سدیمکلرید میباشد که بعد از استریل کردن با اتوکلاو، یک گرم از نمونه خاک را داخل آن ریخته و در شیکرانکوباتور به مدت 36 ساعت و در دمای 28 درجه سانتیگراد قرار داده شد.
جداسازی
بعد از مرحلهی غنیسازی، محلول موردنظر را در سه مرحله به رقت رسانده و بهاندازهی 200 میکرولیتر بر روی محیطکشت اختصاصی منتقل شد. محیطکشت اختصاصی شامل 5 گرم بر لیتر پپتون، 3 گرم بر لیتر بیفاکسترکت، 3 گرم بر لیتر سدیمکلرید، 20 گرم بر لیتر آگار و %2 اوره میباشد. که پس از گذشت 24 ساعت در داخل انکوباتور با دمای 28 درجه سانتیگراد، کلونیهای با ویژگی متفاوت از نظر مورفولوژی جدا شده و در محیطکشت اختصاصی مشابه بهصورت کشتخطی، کشت داده شد. در طی کشتهای متوالی به روش کشت خطی، 45 تک کلونی جداسازی شد.
غربالگری
بدین منظور، بعد از گذشت 24 ساعت از کشت میکروبی، کلونی باکتریها را در محیط کشت مایع که شامل ترکیبات 20 گرم بر لیتر عصاره مخمر،10 گرم بر لیتر کلریدآمونیوم، 13 گرم بر لیتر نترینتبرواس و 0/024 گرم بر لیتر کلریدنیکل با PH، 8/5 منتقلشده و داخل شیکرانکیباتور با دمای 25 درجه سانتیگراد، با دور 200 دور در دقیقه، به مدت 12 ساعت قرار داده شد. سپس 1 میلیلیتر از محلول سوسپانسیون باکتری به 9 میلیلیتر محلول اوره 1/11 مولار اضافه شده و هدایت الکتریکی آن توسط دستگاه EC متر بعد از گذشت 5 دقیقه قرائت شده و فعالیت اورهآزی با فرمول زیر محاسبه شد . - Yua et al., 1997 -
شناسایی باکتری
برای شناسایی باکتری آزمونهای بیوشیمیایی نظیر آزمایشهای رنگآمیزی افتراقی و متحرک بودن باکتری، آزمون اکسیداسیون یا تخمیرگلوکز - O/F - ، آزمون استفاده از سیترات، آزمون هیدرولیز نشاسته، آزمون کاتالاز، آزمون تحمل به شوری، آمون فلورسانس بودن باکتریها انجام شد.
نتایج و بحث
برای جداسازی باکتریها از نمونههای خاک، از 5 محیطکشتهای اختصاصی مختلف استفاده شده که در نهایت یک محیط-کشت اختصاصی - در قسمت جداسازی اشاره شده است - که بهترین ویژگی برای رشد باکتری اورهآزی را داشت انتخاب شد. نتایج نشان داد که از 25 نمونه خاک، 45 باکتری که دارای خاصیت اورهآزی بودند جداسازی شدند. از بین 45 باکتری، 5 باکتری دارای خاصیت اوهآزی بالایی بودند - شکل . - 1
