نشریه محیط زیست طبیعی

بررسی بهسازی زیستی باکتری‌های تجزیه ‌کننده ترکیبات نفتی جداشده از خاک‌های آلوده به مواد نفتی در حضور فنانترن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، کرج، ایران

2 گروه شیمی و شیمی دارویی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تنکابن، تنکابن، ایران

چکیده

هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای، یک گروه از آلاینده‌های محیطی در خاک هستند‌ که به ‌دلیل سمیت، اثرات موتاژن و کارسینوژن باعث نگرانی‌های زیادی در حوزه محیط زیست شده‌اند. از طرفی نیز فرآیند بهسازی زیستی به‌ عنوان راهکاری شایسته برای بهسازی خاک‌های آلوده مورد توجه بسیاری از پژوهشگران و محققان قرار گرفته است. از این ‌رو، هدف از پژوهش حاضر، جداسازی، شناسایی و ارزیابی توان رشد باکتری‌های تجزیه‌کننده ترکیبات نفتی جدا شده از خاک‌های آلوده به مواد نفتی در حضور فنانترن در جهت بهسازی زیستی است. بدین منظور، در این مطالعه ابتدا 25 نمونه خاک از عمق Cm 35-0 سانتی‌متری مناطق آلوده به مواد نفتی واقع در جنوب ایران (منطقه بوشهر) جمع‌آوری شد. سپس از نمونه‌های خاک در محیط‌های کشت مناسب، باکتری‌های تجزیه ‌کننده مواد نفتی جداسازی شدند. در ادامه، باکتری‌های جداسازی شده با روش‌های بیوشیمیایی مانند (آزمون اکسیداز، آزمون کاتالاز) و همچنین روش‌های میکروبی از قبیل (رنگ‌آمیزی گرم، رنگ‌آمیزی اسپور و ایجاد رنگ فلورسانس) شناسایی شدند. در این پژوهش، از بین 60 باکتری تجزیه­‌کننده مواد نفتی در حضور فنانترن، 19 باکتری به نام‌های PDB 1-19 تعیین گردید. در نهایت، باکتری‌های PDB 19 Chryseobacterium spp، PDB 8 Sphingobacterium spp، PDB 13 Acinetobacter johnsonii و PDB 10 Achromobacter xylosoxidans به‌‌ عنوان کارآترین باکتری‌ها انتخاب شدند. نتایج پژوهش حاضر نشان می­دهد که با شناسایی و غربالگری باکتری‌های موثر و بهره‌گیری از توان میکروبی آن­ها و ایجاد شرایط بهینه می‌توان در مقیاس صنعتی و کاربردی در جهت بهسازی زیستی خاک‌های آلوده به مواد نفتی اقدام کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Bioremediation of Bacteria Degrading Petroleum Compounds Isolated from Petroleum Contaminated Soils in the Presence of Phenanthrene

نویسندگان [English]

  • Meysam Pashaee 1
  • Shahab Ojani 2

1 Young researchers and elite club, Islamic Azad University, Karaj Branch. Karaj. Iran

2 Department of Chemistry and Medicinal Chemistry, Young researchers and elite club. Islamic Azad University, Tonekabon Branch, Tonekabon, Iran

چکیده [English]

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a group of environmental contaminants in the soil that have caused concerns due to toxicity, mutagenic and carcinogenic effects. The bioremedial process has been considered as a suitable solution for the improvement of contaminated soils by many researchers. Therefore, the aim of this study was to isolate, identify and evaluate the growth potential of bacteria degrading petroleum compounds isolated from soil contaminated with petroleum products in the presence of phenanthrene for biological improvement. In this study, 25 soil samples were first collected from 0-35 Cm depth of oil-contaminated areas located in southern Iran (the Bushehr region) and then isolated from suitable culture media of oil-degrading bacteria. Afterward, the isolated bacteria were identified by biochemical methods such as oxidase test and catalase test, and microbial methods such as gram staining, spores staining, and fluorescence staining. In this study, out of 60 oil-degrading bacteria, 19 bacteria called PDB 1-19 were determined in the presence of phenanthrene. Finally, PDB 19 Chryseobacterium spp, PDB 8 Sphingobacterium spp, PDB 13 Acinetobacter johnsonii, and PDB 10 Achromobacter xylosoxidans were selected as the most efficient bacteria. The results of this study show that by identifying and screening effective bacteria, utilizing their microbial potentials, and creating optimal conditions, they can be used to bioremediate oil-contaminated soils at industrial and applied scales.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Degrading bacteria
  • Bioremediation
  • Soil
  • Phenanthrene
Abed RMM, K.J., 2005. The direct role of aerobic heterotrophic bacteria associated with cyanobacteria in the degradation of oil compounds. International Biodeterioration & Biodegradation 55, 29-37.
Akhtar, M.N., Boyd, D.R., Thompson, N.J., Koreeda, M., Gibson, D.T., Mahadevan, V., 1975. Absolute stereochemistry of the dihydroanthracene-cis-and trans-1, 2-diols produced from anthracene by mammals and bacteria. Journal of the Chemical Society. Perkin Transactions 1(23), 2506-2511.
Am-Euras. 2009. Isolation and Identification of Three-Rings Polyaromatic Hydrocarbons (Anthracene and Phenanthrene) Degrading Bacteria. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Science 5(1), 31-38.
Bauer, J.E., Capone, D.G., 1985. Effects of four aromatic organic pollutants on microbial glucose metabolism and thymidine incorporation in marine sediments. Applied and Environmental Microbiology 49(4), 828-835.
Bayoumi, R.A., El-Nagar, A.Y., 2009. Safe control methods of petroleum crude oil pollution in the mangrove forests of the Egyptian Red Sea coast. Journal of Applied Sciences Research 5(12).
Clar, E., Schoental, R., 1964. Polycyclic hydrocarbons (Vol. 2, pp. 42-45). New York: Academic Press.
Finlayson-Pitts, B.J., Pitts, J.N., 1997. Tropospheric air pollution: ozone, airborne toxics, polycyclic aromatic hydrocarbons, and particles. Science 27 (5315), 1045-1051.
Gibson, D.T., Mahadevan, V., Jerina, D.M., Yogi, H., Yeh, H., 1975. Oxidation of the carcinogens benzo [a] pyrene and benzo [a] anthracene to dihydrodiols by a bacterium. Science 189 (4199), 295-297.
Haritash, A., Kaushik, C., 2009. Biodegradation aspects of polycyclicaromatic hydrocarbons (PAHs): a review. Journal of Hazardous Materials 169(1), 1-15.
Hassanshahian, M.E.G., Kermanshahi, R., Cappello, S.. 2010. Comparison of oil degrading microbial communities in sediments from the Persian Gulf and Caspian Sea. Soil and Sediment Contamination 19(3).
Hassanshahian, M., 2016. Isolation and characterization of diesel-oil degrading bacteria from petroleum contaminated soil at Khozestan provenance. Biological Journal of Microorganism 5 (19).
Hwang, S., Cutrigh,t T.J., 2002.  Biodegradiation of aged pyrene and phenanthrene in a natural soil. Chemosphere 47(9), 891-899
IARC. Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risk to HumansIngested nitrate and nitrite, and cyanobacterial peptide toxins. 2010 .IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans.
Jerina, D., Selander, H., Yagi, H., Wells, M.C,, DaveyM J,, MahadevanM V., 1976. Dihydrodiols from anthracene and phenanthrene. Journal of the American Chemical Society 98(19), 5988-5996.
Klaassen, C.D., Amdur, M.O., 1996. Casarett and Doull's toxicology: the basic science of poisons.  8th ed. United States. 1454.
Liangli, J., Hungchen, B., 2009. Surfactant mediated biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Materials. 2009, 2.
Lliros, M., Gaju, N., Garcia de Oteyza, T., Grimalt, J.O., Esteve, I., Martinez-Alonso, M., 2008. Microcosm experiments of oil degradation by microbial mats. II. The changes in microbial species. Science of the Total Environment 393, 39-49.
Martins, M., Ferreira, A,M., Costa, M.H., Costa, P.Mو. 2016.  Comparing the genotoxicity of a potentially carcinogenic and a noncarcinogenic PAH singly, and in binary combination, on peripheral blood cells of the European sea bass. Environmental Toxicology 31(11), 1307-1318.
Maskaoui, K., Zhou, J., Hong, H., Zhang, Z., 2002. Contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons in the Jiulong River estuary and Western Xiamen Sea, China. Environmental Pollution 118(1), 109-122.
Nikhi, T.D.V., Nikhit, D.V., Rohan, G., Satish, B., 2013. Characterization and identification of diesel engine oil degrading bacteria from garage soil and comparison of their bioremediation potential. international research Journal of Environment Sciences 2(2), 48-52.
Östberg, T.L., Jonsson, A.P., Bylund, D., Lundström, U.S., 2007. The effects of carbon sources and micronutrients in fermented whey on the biodegradation of n-hexadecane in diesel fuel contaminated soil. International Bio deterioration and Biodegradation 60, 334-341.
Patnaik, P., 1964. A comprehensive guide to the properties of hazardous chemical substances. 3rd Edition Ed.
Providenti, M.A., Lee, H., Trevors, J.T. 1993. Selected factors limiting the microbial degradation of recalcitrant compounds. Journal of industrial Microbiology 12(6), 379-395.
Pinyakong, O., Habe, H., Omori, T., 2003. The unique aromatic catabolic genes in sphingomonads degrading polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). The Journal of General and Applied Microbiology 49(1), 1-19.
Rezaei, K. R.  Joneidy, J.A., 2013. Survey of Phenantherene Biodegradationís Model in Contaminated Soils by Acinetobacter SP. Iranian Journal of Health and Environment 2(3), 196-203.
Rojo, F., 2009. Degradation of alkanes by bacteria. Environmental Microbiology 11(10), 2477-2490.
Saleh, A.B., Ghazali, F.M., Abdrahman, R.N.Z., Basri, M., 2003. Bioremediation of petroleum hydrocarbon pollutionIndian Journal of Biotechnology 2, 411-425.
Singh, A., Ward, O.P., 2004. Biodegradation and Bioremediation, 1 ed. Soil Biology (SOILBIOL, volume 2). Berlin, Heidelberg. 2004, 309.
VanRooij, J., Bodelier-Bade, M.M., Jongeneelen, F.J., 1993. Estimation of individual dermal and respiratory uptake of polycyclic aromatic hydrocarbons in 12 coke oven workers. Occupational and Environmental Medicine 50(7), 623-632.
Vidali, M., 2001. Bioremediation: An Overview. Pure and Applied Chemistry 7, 1163-1172.
Ward, O., Singh, A., Van Hamme, J., 2003. Accelerated biodegradation of petroleum hydrocarbon waste. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 30(5), 260-270.
Zeng, Y., Hong, P.A., Wavrek, D.A., 2000. Integrated chemical-biological treatment of benzo [a] pyrene. Environmental Science & Technology 34(5), 854-862.
Zongqiang, G.K., Berndt-Michael, A., Peijumli, W., 2007. Activated carbon adsorption of PAHs from vegetable oil used in soil remediation. Journal of Hazardous Material 143(2), 372-37.
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 74، شماره 3
آذر 1400
صفحه 451-461