تجزیه زیستی آلاینده خطرناک پلی کلرو بی فنیل (pcb) با استفاده از میکروارگانیزم های بومی
Abstract
چکیده استفاده از روش های زیست پالایی برای پالایش آلودگی های خاک می تواند بهترین جایگزین برای روش های پاکسازی مرسوم مثل سوزاندن باشد. با توجه به طبیعت مقاوم برخی ترکیبات سمی و سرطانزا مانند ترکیبات پلی کلرو بی فنیل (pcb) ، حذف یا کاهش غلظت آنها از محیط زیست از اهمیت خاصی برخوردار است. جداسازی باکتری های ایران از مناطق آلوده به این ترکیبات و بررسی قابلیت تخریب پذیری آلاینده توسط آنها هدف اصلی این پژوهش بوده است. نمونه های خاک آلوده از اطراف نیروگاه بندرعباس واقع در جنوب ایران با آب و هوای گرم و مرطوب بدست آمد. از دو منبع کربنی آسکارل و بی فنیل خالص برای غنی سازی استفاده شدو به ترتیب 15و 9 کلنی خالص حاصل شد. از میان 15 باکتری ،3 باکتری با بالاترین درصد تجزیه پذیری با استفاده از کیت api 20 a و مشخصات مورفولوژیکی به نام های سودوموناس آئروژینوزا (56as-)، پانتوآ اگلومرنس(22as-) و سودوموناس پوتیدا (4as-) شناسایی شدند. جنس و گونه سویه 56as- ، با روش s rdna16 دقیق تر شناسایی شده و تحت نام، سودوموناس آئروژینوزا 56tmu نامگذاری شد. نتیجه شناسایی بهترین باکتری بدست آمده از میان 9 کلنی خالص حاصل از جداسازی با منبع کربنی بی فنیل ، آلکالیجنس لاتوس)7(b- بود. در کشت مخلوط باکتری های حاصل از غنی سازی با منبع کربنی آسکارل تجزیه پذیری روغن ترانسفورماتور تا پایان گرمخانه گذاری در انتهای روز هشتم به 69% رسید. مقدار تجزیه پذیری ترکیبات pcb موجود در روغن ترانسفورماتور برای کشت مخلوط باکتریهای حاصل از غنی سازی با منبع کربنی بی فنیل در مدت هشت روز 39% بود. رشد و قابلیت تجزیه پذیری روغن ترانسفورماتور در هر دو کشت مخلوط با دو نوع از سورفاکتانت های غیر یونی توئین– 80 و تریتون 100x- بررسی شد. در انتهای روز هشتم با تریتون 100-x و توئین- 80 به ترتیب 5/72% و 5/78% از ترکیبات pcb موجود در روغن ترانسفورماتور حذف شد. در کشت مخلوط بدست آمده از غنی سازی با بی فنیل در روز هشتم به ترتیب 41% و 5/46% از pcb در حضور تریتون 100 x-و توئین- 80 در محیط کشت حاوی روغن ترانسفورماتور تجزیه شد. با افزودن گلیسرول به عنوان سوبسترای همراه به محیط کشت مخلوط باکتری های غنی سازی شده با آسکارل و بی فنیل ، به ترتیب82% و 43% از ایزومرهای pcb موجود در روغن ترانسفورماتور تجزیه شدند. مقایسه منحنی های رشد این 4 سویه نشان داد که سویه 56-as بر روی تمام ترکیبات مونوکلرو بی فنیل و بعضی از دی کلرو بی فنیل های آزمایش شده به جز dicb-5,3، رشد خوبی داشته است. بعلاوه، این سویه قادر به استفاده از tricb-?4,4,2 cb tetra-?5,5 , ?2,2و hexa cb-?5,5,?4,4,?2,2 بعنوان تنها منبع کربنی بود ولی روی -tetracb ?4,?3,4,3 رشد نکرد. بعلاوه این باکتری قادر به استفاده از برخی ترکیبات حلقوی معطر(pah) بود. سویه باکتری 22-as روی تمام مونوکلروبی فنیل ها، 4,2- دی کلروبی فنیل و 5,2- دی کلروبی فنیل رشد کرد و در محیط حاوی dicb-5,3; dicb-?4, 4-dicb ; 2,2 تترا و هگزا کلرو بی فنیل ها بعنوان تنها منبع کربنی رشدی مشاهده نشد. سویه4-as بعنوان دیگر باکتری منتخب نیز می تواند بر روی بی فنیل، بنزوات، آروکلر 1242و روغن آسکارل رشد نماید ولی قادر به استفاده از آروکلر 1260 بعنوان مخلوطی از ایزومرهای دارای پنتا تا هپتا کلروبی فنیل ، نمی باشد. سویه باکتری 7-b جداسازی شده از منبع کربنی بی فنیل روی ترکیبات کلروبنزوئیک اسیدها رشد نکرد ولی بر روی تمام مونوکلروبی فنیل ها و dicb-4,2 و dicb-?4,4 رشد داشت. آنالیز با کروماتوگرافی گازی نشان داد که درصد کاهش در کل پیک های اجزاء موجود در آروکلر 1242توسط 56-as در مدت زمان 4 روز در حضور و در غیاب بی فنیل، به ترتیب 5/57% و 3/73% بود. با استفاده از سویه باکتری 22-as میزان تجزیه آروکلر 1242در حضور و در غیاب بی فنیل به ترتیب 6/56% و 71% بود. کاهش کل پیک های موجود در آروکلر 1242 با استفاده از سویه باکتری 4-as در حضور و در غیاب بی فنیل، به ترتیب 9/59% و 5/47% بود که این مقادیر برای سویه باکتری 7-b به ترتیب 5/50% و 3/38% بود. بین درصد تجزیه پذیری ایزومرهای موجود در آروکلر 1242و تعداد کلرهایشان برای هر 4 سویه باکتریایی هیچ ارتباط معنی داری وجود نداشت. در ادامه نیز جهت افزایش تجزیه پذیری مخلوط تجاری آروکلر1242 توسط باکتری 56-as ، متغیر های مهم فرایندی چون دمای گرمخانه گذاری، غلظت ماده فعال سطحی و غلظت اولیه آروکلر به عنوان آلاینده به کمک روش سطح پاسخ بهینه سازی شدند. شرایط بهینه بدست آمده عبارت است از c?30 برای دمای گرمخانه گذاری، mg/l 12 غلظت ماده فعال سطحی غیر یونی استفاده شده(توئین-80) و ppm235غلظت اولیه آروکلر 1242. مقدار پیش بینی شده درصد تجزیه مخلوط تجاری در این شرایط برابر 4/78 است. آزمایش تایید در این شرایط بهینه با دو بار تکرار انجام شد و مقدار 9/77 برای درصد تجزیه پذیری بدست آمد.