بهینه‌سازی تجزیه زیستی نفت خام توسط باکتری‌های Acinetobacter calcoacticus BS و Pseudomonas aeroginosa AS جداسازی شده از خلیج فارس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

آلودگی نفتی در محیط‌های دریایی یک مساله جهانی است.سالانه مقادیر زیادی نفت وارد محیط‌های دریایی می‌شود. خلیج فارس به‌دلیل موقعیت استراتژیک خود محل عبور بیش از 60 % نفت خام مورد نیاز جهان است که لقب آلوده‌ترین دریای جهان را به خود اختصاص داده است. برای جداسازی باکتری‌های تجزیه کننده نفت خام از شن‌های ساحلی و آب آلوده به نفت در خلیج فارس نمونه‌برداری انجام شد. سپس باکتری‌های تجزیه کننده نفت خام با کشت در محیط اختصاصی مورد غربالگری قرار گرفتند. سویه‌هایی که رشد و حذف نفت بالاتری داشتند انتخاب و با روش‌های بیوشیمیایی و مولکولی شناسایی شدند. این سویه‌ها که به جنس‌های Acinetobacter وPesudomonas تعلق داشتند، برای ادامه تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند. برای طراحی تاگوچی، 6 عامل (دما، منبع نیتروژن، سورفکتانت، غلظت نفت، منبع کربن اضافی و باکتری تجزیه کننده) در نظر گرفته شد که 5 عامل آن دارای 3 سطح و عامل دما دارای 2 سطح بود که برای آن آزمایش L18 طراحی شد. نتایج به‌دست آمده از آزمایش‌های تاگوچی نشان داد که دما تاثیری در تجزیه ندارد و تجزیه زیستی می‌تواند در دامنه دمایی C° 37-30 صورت پذیرد. منبع نیتروژنی NH4)2SO4) بهترین منبع نیتروژنی می‌باشد. تجزیه در حضور سورفکتانت نسبت به عدم حضور آن با سرعت بیشتری صورت می‌گیرد و از دو سورفکتانت به‌کار رفته، tween 80 موجب اثر بیشتری در تجزیه می‌شود. با افزایش غلظت نفت از 1 به 4 % تجزیه به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. با حضور منبع کربن دیگری همراه با نفت تجزیه سرعت بیشتری می‌یابد. کشت مخلوط هر دو سویه AS و BS و سویه A. calcoaceticus BS، اثر یکسانی در تجزیه نفت دارند و هر دو سطح به مراتب بالاتر از P. aeruginosa AS می‌باشند. مجموع توزیع از کلیه عوامل برابر با 3/95% می‌باشد که 7/4% باقیمانده را می‌توان به خطای آزمایش‌ها نسبت داد. در نهایت کارایی طراحی تاگوچی انجام شده برابر 77 % می‌باشد. با به‌کارگیری سویه‌های به‌دست آمده در این تحقیق و همچنین نتایج حاصل از شرایط بهینه در آزمایش‌های تاگوچی و امکان سنجی کارایی این سویه‌ها در آب شور، می‌توان در سطح میدانی، آلودگی‌های نفتی ایجاد شده در خلیج فارس را به نحو مطلوبی برطرف کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of Crude Oil Biodegradation by Acinetobacter Calcoacticus BS and Pseudomonas Aeroginosa AS Isolated from Persian Gulf

چکیده [English]

Oil pollution in marine environments is a global problem. Annually, large amounts of oil are released to marine environments. Persian Gulf is a strategic place where approximately 60 % of oil transfer takes place. In order to isolate crude oil degrading bacteria, coastal sand and sea water samples were collected from different zones in Persian Gulf. Crude oil degrading bacteria were then screened in selective media and strains, which showed high growth rate and crude oil removal, and selected for further study. These strains were identified by biochemical and molecular methods. The results showed that these strains belonged to Acinetobacter and Pesudomonas genus. Experiments were designed using Taguchi method by selecting six factors including temperature, nitrogen source, oil concentration, carbon source and degradative bacterium. Five factors had three levels and one (temperature) had two levels and thus L18 experiments were carried out. The results obtained from Taguchi experiments showed that temperature has no effect on biodegradation, although biodegradation can occur between 30-37 °C. (NH4)2SO4 had the best effect on biodegradation among nitrogen sources. The rate of biodegradation in the presence of a chemical surfactant is greater than that in the absence of one and of the two surfactants used in this study tween 80 was more effective. Biodegradation dramatically decreased when the concentration of crude oil increased from 1 to 4 %. When an additional carbon source was used, the rate of biodegradation increased. Mixed culture and A. calcoaceticus strain BS had the same effect on biodegradation but both levels were greater than P. aeruginosa AS. All factors have 95.3 % contributions and the remaining 4.7 % percent was the experimental error. Efficiency of Taguchi design was 77 %. By using the strains obtained in this investigation and future assessment of the efficiency of these strains on saline water, oil contamination in Persian Gulf can be reduced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioremediation
  • Crude Oil
  • Oil Pollution
  • Optimization
  • Crude Oil Degrading Bacteria
منابع

[1] Hassanshahian M ., Emtiazi G., Kermanshahi R. & Cappello S., “Comparison of oil degrading microbial communities in sediments from the Persian Gulf and Caspian Sea”, Soil Sediment Contam, Vol. 19, No. 3, pp. 277-291, 2010.

[2] Ijah U.J.J., “Studies on relative capabilities of bacterial and yeast isolates from tropical soil in degrading crude oil”, Waste Manage. Vol. 18, pp. 293–299, 1998.

[3] Luis Y., Mara E., Corbella M., Turie¨gano U.K., Antonio P. & Fernando R., “Characterization of bacterial strains able to grow on high molecular mass residues from crude oil processing”, FEMS Microbiol Ecol., Vol. 32, pp. 69-75, 2000.

[4] Vinas M., Grifoll M., Sabate J. & Solanas A., “Biodegradation of a crude oil by three microbial consortia of different origins and metabolic capabilities”, J Ind Microbiol., Vol. 28, pp 252 – 260, 2002.

[5] Xu R. & Obbard J.P., “Effect of nutrient amendments on indigenous hydrocarbon biodegradation in oil contaminated beach sediments”, J Environ Qual. Vol. 32, pp. 1234-1243, 2003.

[6] Sharma S. L. & Pant A., “Biodegradation and conversion of alkanes and crude oil by a marine Rhodococcus” sp, Biodegrad., Vol. 11, pp. 289–294, 2001.

[7] Subarna R., Dipak H., Debabrata B., Dipa B. & Ranajit K., “Survey of petroleum-degrading bacteria in coastal

1. Venosa

2. Holder

3. Okerentugba

4. Ezeronye