ارزیابی تجریه‌‌ زیستی هیدروکربن آروماتیک چندحلقه‌ای با استفاده از باکتری‌های جدا شده از خاک شهر و پالایشگاه تبریز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- دانشجوی دکتری میکروبیولوژی، پژوهشکده بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران

2 2- استاد بیوتکنولوژی، پژوهشکده بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران

3 استادیار ژنتیک مولکولی، پژوهشکده بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران

4 دانشیار میکروبیولوژی، گروه میکروبیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی تهران

5 استاد بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

آلودگی خاک‌ها به هیدروکربن‌های آروماتیک نفتی، یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست محیطی در برخی از نقاط کشور به‌ویژه در اطراف پالایشگاه‌های  نفتی است. جهت پاک‌سازی این مواد روش‌های بیولوژیکی به جهت ارزان و قابل دسترس بودن بر سایر روش‌ها ترجیح داده می‌شود. میکروارگانیسم‌های موجود در خاک از هیدروکربن‌ها به‌عنوان منبع کربن و انرژی استفاده کرده و نهایتاًتولید آب،CO2، زیست توده و مواد بی‌ضرر می‌کنند. در این مطالعه، نمونه‌هایی از خاک‌های غیر آلوده شهر وآلوده پالایشگاه تبریز برداشته و100 کلنی میکروب خالص پس از کشت در محیطYGM و SCA بدست آمد. هیدروکربن فنانترن با غلظت 1000 میلی‌گرم در لیتر در محیط MHB تهیه نموده و جمعیت ثابتی از باکتری‌های فوق به‌صورت جداگانه اضافه شد،  به‌مدت یک هفته در ˚C28 با شرایط شیک rpm 130  انکوباسیون گردید. میزان تخریب فنانترن با اسپکتروفتومتر، ارزیابی و با روش کروماتوگرافی TLC از کاهش ترکیب آروماتیک اطمینان حاصل گردید. تعداد 87 باکتری تجزیه کنندة فنانترن جدا شد و میزان تخریب آنها 8/93-2/3% مشخص گردید. نمونه‌ای از متابولیت‌های ثانویه که بیشترین درصد تخریب را داشت جهت شناسایی مورد تجزیه GC-Mass قرار گرفت و مشخص گردید در اثر تجزیه بیولوژیکی فنانترن چند ماده حدواسط بدون خواص سمی حاصل شده است. جدایه‌های با توانایی تخریب بیولوژیکی بیش از 50% مورد شناسایی قرار گرفتند. با شناسایی باکتری‌های مؤثر و ایجاد شرایط بهینه می‌توان درمقیاس ‌صنعتی و کاربردی اقدام به پاک‌سازی خاک‌های آلوده ازهیدروکربن‌های چند حلقه‌ای آروماتیک  کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Biodegradation Potential of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon with Bacteria Isolated from Tabriz City and Petroleum Refinery Soils

نویسندگان [English]

  • Kh Sadighbayan 1
  • M Mazaheri assadi 2
  • A Farazmand 3
  • AR Monadi4 4
  • N Aliasgharzad 5
1 1- Ph.D. Student of Microbiology, Dept. of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology, Iran
2 2- Prof., of Biotechnology, Dept. of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology, Iran
3 Assiantst. Prof of Molecular Genetics, Dept. of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology, Iran
4 Associate. Prof of Microbiology, Dept. of Microbiology, College of Medicine, Univ. of Tehran Medicine, Iran
5 Prof., of Soil Biology and Biotechnology, Dept. of Soil Sci, Univ. of Tabriz, Iran
چکیده [English]

Petroleum aromatic hydrocarbons are important sources of soil and environmental pollution in our country especially around oil refineries. In order to remove these pollutants, biological methods using native microorganisms of oil contaminated soils are preferred because of their cheapness and availability. Existing soil microorganisms use these hydrocarbons as carbon and energy sources and finally produce water, CO2, biomass and harmless materials. In the present study, the sampling was conducted from different unpolluted soils of Tabriz city and oil-polluted soils of Tabriz Petroleum Refinery. The soil suspensions were cultured in YGM and SCA media and finally, 100 microbial isolates were obtained. Phenanthrene at a rate of 1000 mg/L was added to the MHB medium and then the fixed amounts of these bacterial isolates were added separately. They were incubated in shaker with 130 rpm, at 28˚C for one week. The rate of phenanthrene destruction was evaluated by spectro photometery. Thereafter the reliability of primary aromatic compounds was assayed by TLC method. Eighty-seven bacterial isolates with phenanthrene destruction rates of 3.2-93.8% were selected. Some secondary metabolites originated from destruction of hydrocarbons were subjected to the GC-Mass analysis. Some non- toxic mediatory substances were identified as result of phenanthrene biological degradation. Bacterial isolates possessing of phenanthrene degradation up to 50% were identified. By improving the growth and proliferation of effective bacteria it will be possible to remediate polluted soils from PAHs in industrial pilots.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Aromatic toxins
  • Bioremediation
  • Polycyclic hydrocarbons
  • Soil Contamination
  • Soil microorganisms
 
Abd El Latif H, Saad A, Alamri S, Motamed E and Hashem M, 2009. Isolation and molecular genetic characterization of a yeast strain able to degrade petroleum polycyclic aromatic hydrocarbons. African Journal of Biotechnology 8(10): 2218-2223.

Andrea R, Clemente T, Anazawa A and Lucia R, 2001. Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by soil fungi. Brazilian Journal of Microbiology23(4): 127-133.

Barathi S and Vasudevan N, 2001.Utilization of petroleum hydrocarbons by Pseudomonas fluorescens isolated from a petroleum- contaminated soil. Environment International - Journal - Elsevier26 (5-6):413-416.
Bardi L, Mattei A, Steffan S and Marzona M, 2000. Hydrocarbon degradation by a soil microbial population withβ - cyclodextrin as surfactant to enhance bioavailability.Enzyme and Microbial Technology - Journal - Elsevier
27(9):709-713.
Bhattacharya D, Sarma P , Krishanan S, Mishra S and Lal B, 2003. Evaluation of genetic diversity among Pseudomonas sp. African Journal of Biotechnology 20: 120-130.
Chanieau C, Rougeux G and Yepremian C, 2005. Effects of nutrient concentration on the biodegradation of crude oil and associated microbial populations in the soil. Soil Biology and Biochemistry 37(8):1490-1497.
Curl E and Truclove B, 1996. The Rhizosphere. Springer, Verlag, Berlin.
Dinkla I.J.T and Gabor D.B, 2001. Effects of iron limitation on the degradation of toluene by Pseudomonas strains carrying the TOL (p WWO) plasmid. Applied and Environmental Microbiology 67: 3406-3412.
Eder C, Rodrigo J, Jacques F, Bento M, Carmo R, Peralba P, Selbach E and Flavio A, 2006. Anthracenebiodegradation and surface activity by an iron–stimulated Pseudomonas sp. Brazilian Journal of Microbiology50: 88-93.
Farinazleen M, 2004. Biodegradationof hydrocarbons in soil by microbial consortium. International Biodeterioration& Biodegradation 54(1):61-67.
Fedorov M, 1992. Biological Fixation of Atmospheric Nitrogen, 4nd ed. Gosudarstv. Izdatel.Sel’ skokhoz, Let. Moscow (Russian).
Jussara P and Francisca P, 1999. Biodegradation of crude oil in sandy sediment. International Biodeterioration& Biodegradation 44: 87-92.
Leeper G, 1994. Introduction to Soil Science, 4th ed. Melbourne, Limitations and potentials for biological nitrogen fixation in the tropics (Basic Life Sc. Vol. 10), Management 68: 242-250.
Metting  F, 1993. Structure and physiological ecology of soil microbial communities. Soil Microbial Ecology: Applications in Agricultural and Environmental Management 3-25.
Raymond, W. and Duane T. (2007) An Introduction to Soils and Plant Growth. 11th ed. Prentice Hall: USA
Saumyen G, Catherine, A, Peters P and Jaffe J, 1999. Multisubstrate biodegradation kinetics of naphthalene, phenanthrene and pyrenemixtures. Environmental Management 68: 242-250.
Sekan P, Sudarat S. Suchart U, Suksiri V, Grams M, Prayad P, Gunter K and Annemarie H, 2007. Quantitative detection of the oil–degrading bacterium Acinetobacter sp. strain MUB1 by hybridization probe based real–time PCR. Microbiological Research 81(3): 1025-1032.
Shirdam R, NabibidhendiGh and Mehrdadi N, 2009. Removal of total petroleum hydrocarbons (TPHs) from oil-polluted soil in Iran. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering28(4): 105-113
White R, 1997. Priciples and Practice of Soils Science, Third Edition, Blackwell Ltd: USA.
Williams S, 2003. Bacteria in their natural environments (M. Fletcher & G.D. Floodgate). Academic Press, London, United Kingdom.
Verhoeff H and DeGoeda R, 1998. In Ecological Interactions in the Soil Plants, Microbes and Animals (ed. A.H. Fitter). BES Special Publicuation 4, Blackwell, Oxford:USA.
Zhang H, Kallimanis A, Koukkou A and Drainas C, 2004. Isolation and characterization of novel bacteria degrading polycyclic aromatic hydrocarbons from polluted Greec soils. Applied Microbiology and Biotechnology 65: 124-131.