تجزيۀ زيستي آنتراسن توسط Bacillus sp. موجود در پساب آلوده به هيدروكربن‌هاي آروماتيك چندحلقه‌اي

Biodegradation of anthracene by Bacillus sp. in wastewater contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons

مقدمه: هيدروكربن‌هاي آروماتيك چندحلقه‌اي (PAHs) يكي از مهم‌ترين آلاينده‌ها هستند كه منشأ اصلي آن‌ها توليد صنعتي، حمل‌ونقل، سوزاندن زباله، تبديل به گاز و سوزاندن پسماند پلاستيك است و ازاين‌رو بايد تجزيه و يا حذف شوند. يكي از ايمن‌ترين و مقرون‌به‌صرفه‌ترين روش‌ها، استفاده از فرآيندهاي زيستي نظير زيست‌پالايي است. در اين روش از ميكروارگانيسم‌ها جهت حذف يا كاهش سميّت آلاينده‌ها استفاده مي‌شود. در اين مطالعه زيست‌پالايي آنتراسن كه يكي ازPAHهاي سه‌حلقه‌اي است، به‌عنوان يك تركيب انديكاتور جهت نشان‌دادن آلودگي PAH، توسط باكتري بومي جداشده از پساب محل تجمع تانكرهاي نفتي بررسي شد. مواد و روش‌ها: جهت جداسازي و شناسايي باكتري، به‌ترتيب از محيط كشت پايه معدني حاوي آنتراسن به‌عنوان تنها منبع كربن و انرژي و آزمون‌هاي افتراقي بيوشيميايي و آناليز ژن 16S rDNA استفاده شد. در آناليز پساب، مقدار كلي هيدروكربن‌هاي نفتي، مقادير هيدروكربن‌هاي آروماتيك و مقدار اكسيژن زيستي موردِنياز اندازه‌گيري شد. به‌منظور تجزيۀ آنتراسن، از غلظت‌هاي مختلف آنتراسن و جهت تعيين ميزان تجزيه آنتراسن و متابوليت‌هاي حاصل از تجزيه آن، به‌ترتيب از دستگاه‌هاي گاز كروماتوگرافي و گاز كروماتوگرافي طيف‌سنجي جرمي استفاده شد. نتايج: اين مطالعه اولين گزارش از رشد، تحمل آلاينده‌هاي PAH با غلظت بالا در پساب و همچنين تجزيۀ آنتراسن توسط sp. Caspian1394 Bacillus  است كه مي‌تواند غلظت100 ميلي‌گرم بر ليتر آنتراسن را با راندمان 5/99درصد و غلظت 350 ميلي‌گرم بر ليتر را با راندمان 4/3درصد تجزيه كند. برخي از متابوليت‌هاي حاصل از تجزيۀ آنتراسن، 1 و 4 متانوآزولن، 2 و 5 سيكلوهگزادين، ايكوزان، هگزادكان، هپتادكان و اكتادكان بودند. بحث و نتيجه‌گيري: با توجه به رشد اين باكتري در پساب با آلودگي هيدروكربني بالا، تحمل غلظت زياد PAHهاي مختلف، اسپوردار بودن، مقاومت آن نسبت به شرايط هاي نامساعد محيطي و همچنين پراكنش در محيط‌هاي مختلف، اين باكتري مي‌تواند به‌عنوان يك كانديد در زيست‌پالايي محيط‌هاي آلوده به آنتراسن مطرح باشد.

Introduction:Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are one of the most important pollutants that majorly originate from industrial production, transportation, refuse burning, gasification and plastic waste incineration and therefore must be degraded or removed. One of the safest and cheapest methods is the utilization of biologic processes such as bioremediation. In this method, microorganisms are employed to remove or reduce the pollutants toxicity. Bioremediation of anthracene as one of the tricyclic PAHs by a local bacterium that was isolated from wastewater of oil tankers station was investigated in this study. Materials and methods: Inorganic basal medium containing anthracene as the sole source of carbon and energy, biochemical tests and 16s rDNA gene analyses were applied respectively for bacterium isolation and identification. In wastewater analysis, the parameters such as total petroleum hydrocarbons (TPHs), aromatic hydrocarbons and biological oxygen demand (BOD) were measured.  For anthracene degradation, different concentrations of anthracene (100, 150, 200, 250, 300 and 350 mg/l) were used. Gas chromatography (GC) and Gas chromatographymass spectrometry (GCMass) were applied to determine anthracene residue and metabolites from anthracene degradation, respectively. Results: The current study showed the ability of Bacillus sp. Caspian1394to grow in wastewater and tolerate PAH pollutants with high concentration and also degrade anthracene. This bacterium degraded 100 and 350 mg/l concentrations of anthracene with 99.5% and 3.4% efficiency, respectively. Some of the metabolites derived from anthracene degradation were 1,4methanoazulene, 2,5cyclohexadiene, hexadecane, heptadecane, ocadecane and eicosane Discussion and conclusion: The studied bacterial strain can grow in wastewater with high contamination to hydrocarbons and tolerate high concentrations of different PAHs. It is a spore forming bacterium leading to its resistance to unfavorable conditions and also dispersion in different environments. Then, it can be proposed as a candidate in bioremediation of environments contaminated with anthracene.