ارزيابي كارايي بيوسورفكتانت رامنوليپيد MR01 و تريتون X-100 در حذف فنانترن از خاك

Performance assessment of rhamnolipid MR01biosurfactant and Triton X-100 chemical surfactant in removal of phenanthrene from soil

زمینه و هدف: استفاده از سورفكتانت‌ها منجر به افزایش دسترسی زیستی به آلاینده‌های سخت تجزیه‌پذیر از جمله PAHs می‌شود. در این راستا استفاده از بیوسورفكتانت‌ها به دلیل سازگاری با محیط زیست مورد توجه ویژه قرار دارند، اما توانایی آنها در قبال سورفكتانت‌های شیمیایی باید مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق تأثیر سورفكتانت زیستی بركارایی اصلاح زیستی خاك آلوده به فنانترن مورد مقایسه با سورفكتانت شیمیایی قرار گرفت. روش بررسی: خاك عاری از هر نوع آلودگی شیمیایی و میكروبی، به طور مصنوعی به فنانترن آلوده شد، سپس محلول نمك‌های معدنی با غلظت ثابت از سورفكتانت شیمیایی تریتون X-100 و بیوسورفكتانت رامنولیپیدMR01 تهیه، بعد مخلوط میكروبی با قابلیت تجزیه فنانترن در دو سطح غلظتی (2 و 1=OD 600 nm)، به محلول مذكور اضافه شد به طوری‌كه نسبت 10 درصد وزنی حجمی (خاك به محلول) حاصل گردد، كلیه نمونه‌ها و شاهد‌های مربوطه بر روی شیكر قرار گرفتند و هوادهی شدند. پس از 8 هفته غلظت فنانترن باقیمانده در خاك پس از استخراج توسط اولتراسونیك به HPLC تزریق و مورد سنجش قرار گرفت. جمعیت میكروبی نیز با روش MPN سنجش شد. این تحقیق براساس آزمایش فاكتوریل كامل انجام شد. یافته‌ها: راندمان حذف فنانترن با غلظت اولیه mg/kg 50 در حضور تریتونX-100 ،98/5% و در حضور رامنولیپیدMR01 ، 88/7% بدست آمد، در حالی‌كه در غلظت mg/kg ‌300 فنانترن، این میزان برابر 87% و 76% به ترتیب برای تریتونX-100 و رامنولیپیدMR01 بدست آمد. در غیاب سورفكتانت در غلظت mg/kg 50، 60/76% و در غلظت mg/kg 300، 51% راندمان حذف فنانترن حاصل شد. راندمان حذف در OD600nm=2 بیشتر از OD600nm=1 بدست آمد. بررسی تغییرات جمعیت میكروبی با گذشت زمان نشان داد، حداكثر رشد میكروبی در هفته‌‌‌ دوم در حضور بیوسورفكتانت رامنولیپید بیشتر از تریتونX-100 بوده است. نتیجه‌گیری: در مناطق با آلودگی‌های كمتر (مناطق گسترده آلوده اطراف پالایشگاه ها) استفاده از رامنولیپید می‌تواند به عنوان یك گزینه مناسب در كاهش آلودگی مورد نظر باشد. اما در مكان‌هایی با آلودگی بالا (مناطقی كه به طور متمركز و یا تحت تأثیر حرارت آلوده شده‌اند) استفاده از سورفكتانت‌ها‌ی شیمیایی به صورت خارج از مكان (Ex situ) نتایج مطلوب‌تری را حاصل می‌نماید.

Background and Objectives: The use of surfactants enhance the bioavailability of nonbiodegradable contaminants such as PAHs. Biosurfactants are more environmental friendly. In this study the ability of removing phenenthrene from soil by biosurfactant was assessed and compared with that of chemical surfactant. Materials and Methods: A soil sample free of any organic or microbial contamination was artificially spiked with phenanthrene at two concentrations. Then, mineral salt medium at constant concentration of chemical surfactant TritonX-100 and rhamnolipid MR01biosurfactant was added to it in order to have the proportion of 10% w:v (soil:water). A microbial consortium with a potential of phenanthrene biodegradation was inoculated to the soil slurry in two densities (OD=1 and 2) and then it was aerated on a shaker. After eight weeks, the residual concentration of phenanthrene in the soil was extracted by ultrasonic and was analyzed using HPLC. MPN test was used for measuring microbial population. This study was conducted based on the two level full factorial design of experiment. Results: It was found that chemical surfactant exhibited higher PHE removal efficiency than the biosurfactant. Using 120 mg/L of TritonX-100 and rhamnolipid, the PHE removal for the soil contaminated with 50 mg PHE/kg dry soil was 98.5 and 88.7% respectively, while the removal efficieny was decreased to 87 and 76% respectively for the soil contaminated with 300 mg PHE/kg. In the absence of surfactant, the removal efficiency at concentrations of 50 and 300 mg PHE/kg dry soil was achieved 60.76 and 51% respectively. The phenanthrene removal efficiency in OD=2 was more higher than OD=1. In the presence of rhamnolipid, the maximum microbial populations was observed in the second week, while it decreased in the presence of TritonX-100. Conclusion: Use of biosurfactants can be considered as a suitable option in low level pollutant sites. Chemical surfactants as ex-situ has achieved more satisfactory results in high level contaminant sites.