بررسی اثر غلظت فنل بر رشد، تنفس و تشکیل بیوفیلم باکتری‌های تجزیه کننده فنل در پساب کارخانه ذوب‌آهن اصفهان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه زیست‌شناسی دانشگاه اصفهان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبیولوژی

3 استاد گروه زیست‌شناسی دانشگاه اصفهان

چکیده

ترکیبات فنلی، فنل و مشتقات فنل، آلوده کننده‌های محیطی هستند که در پساب‌های صنعتی مختلف مانند تبدیلات زغال سنگ، پالایشگاه نفت، کارخانه‌های شیمیایی و پتروشیمی وجود دارند. حضور این ترکیبات در پساب  کارخانه ذوب‌آهن اصفهان خطر جدی برای محیط زیست منطقه در پی دارد. بهترین و کم هزینه‌ترین روش تصفیه پساب‌های آلوده به فنل و ترکیبات فنلی استفاده  از روش‌های تصفیه زیستی است. در این تحقیق، 15 سویه باکتریایی تجزیه کننده فنل از مکان‌های مختلف کارخانه ذوب‌آهن اصفهان جدا سازی گردید . از بین این 15 سویه باکتریایی، 5 سویه به عنوان سویه‌های غالب با نام سویه‌های  B3, C1, C4, C7, D14 شناخته شدند، که قابلیت بالایی برای حذف فنل نشان می‌دادند. سپس اثر غلظت‌های مختلف فنل (900-100 میلی گرم بر لیتر) بر میزان رشد، تنفس و تشکیل بیو فیلم این 5 سویه بررسی شد . نتایج حاکی از آن بود که کلیه سویه‌ها تا غلظت 500 میلی‌گرم  بر لیتر فنل، رشد و حذف فنل مناسبی نشان می‌دادند؛ اما در این بین میزان رشد سویه B3 در غلظت 300 میلی‌گرم بر لیتر بالاتر از چهار سویه دیگر بود و همین سویه، بالاترین بیو فیلم را در این غلظت تشکیل می‌داد. تنفس سویه‌ها در غلظت‌های فزاینده فنل متناسب با رشد آن‌هاست به طوری که اکثر سویه‌ها بالاترین تنفس را در غلظت 500-400  میلی‌گرم بر لیتر فنل نشان می‌دادند و در همین غلظت بالاترین رشد و بیو فیلم را داشتند. دوره انکوباسیون نیز تأثیر به سزایی بر حذف فنل سویه‌ها داشت، بدین صورت که در دوره انکوباسیون 24 ساعته تنها تا غلظت 500 میلی‌گرم بر لیتر تجزیه می‌گردید؛ اما با افزایش این زمان به 48 ساعت، فنل به طور کامل تا غلظت 900 میلی‌گرم بر لیتر تجزیه می‌گردید. با به کارگیری این سویه‌ها در حوضچه‌های تصفیه فنل کارخانه ذوب‌آهن می‌توان میزان آلودگی فنلی این کارخانه را به طور قابل توجهی کاهش داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Phenol Concentration on Growth, Respiration and Biofilm Formation of Phenol-Degrading Bacteria in Isfahan Steal Plant Wastewater

نویسندگان [English]

  • Naser Golbang 1
  • Mehdi Hassan Shaheian 2
  • Giti Emtiazi 3
1 Prof. Dept. of Biology, University of Isfahan
2 M.Sc. Dept. of Biology, University of Isfahan
3 Prof. Dept. of Biology, University of Isfahan
چکیده [English]

Phenol and phenolic compounds are environmental pollutants that are found in industrial wastewater of oil refineries, coal tar, and chemical plants. Presences of these compounds in Isfahan steal plant have serious consequences for regional environment. Biodegradation is the best and economic method for refinement of phenol contaminated sites. In this research 15 phenol-degrading bacteria strains were isolated from different sites of Isfahan steal plant wastewater. Five dominant strains named as B3, C1, C4, C7 and D14 that had high capacity to eliminate phenol. Effects of different concentrations of phenol (100-900 mg/ml) on growth. Respiration and biofilm formation of 5 dominant strains were investigated. All strains grown well up to 500 mg/l of phenol concentration and eliminated it. Strains B3 had the most growth and biofilm formation on 300 mg/l.  The majority strains had the best respiration growth and biofilm formation in 400-500 mg/l of phenol concentration. At 24 hours incubation time up to 500 mg/l phenol of phenol was degraded and at 48 hours incubation time 900 mg/l of phenol was degraded. By using these strains it could be possible to reduce phenol pollutant in phenol refinement pools of the Isfahan steal plant.

1- Alef., K., and Nanniper., P., (1995). "Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry", pp. 220-231, Academic Press, New York.
2- Annaduraia., G., Shin Juang., R. and Duu., J., (2002). "Microbiological Degradation of Phenol Using Mixed Liquors of Pseudomonas Putida and Activated Sludge", Waste Management, Vol. 22, pp. 703-710.
3- Doyle., A., and Grifiths., J.B., (1998). "Biotechnology", pp. 77-79, John Willy and Son, New York.
4- Heinaru, E., Truu, J., Stottmeister. U., and Heinaru. A., (2000). "Three Type of Phenol and
P-Cresol Polluted with Phenolic Compounds Catabolism in Phenol and P-Cresol-Degrading Bacteria Isolated from River Water Continuously Polluted with Phenolic Compounds",
FEMS Microbiology Ecology, Vol. 31, pp. 195-205.
5- Holt., S.G., Kriey, N.R., Sneath, P.H.A., Staley, J.T., and Williams, S.T., (1998). "Bergey, S. Manual of Determinative for Bacteriology ", Williams and Wilkins, New York.
6- Johnsen, A., Bendixen, K., and Karlson, U., (2002). "Detection of Microbial Growth on Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Microtiter Plates by using the Respiration Indicator WST-1 ", Applied and Environmental Micorbiology, Vol. 68, pp. 2683-2689.
7- Koutny, M., Ruzicka, J., and Chlachula, J., (2003). "Screening for Phenol- Degrading Bacteria in the Pristine Soils of South Siberia", Applied Soil Ecology, Vol. 23, pp. 79-83.
8- Neujahr, H. Y., and Gaal, A., (1973). "Phenol Hydroxylase from Yeast ", Eur. J. Biochem, Vol. 58, pp. 351-357.
9- Quintana, M.G., Didion, C., and Falton, H., (1997). "Colorimetric Method for a Rapid Detection of Oxygenated Aromatic Biotransformation Products", Biotechnology Technique, Vol. 11, pp. 585-587.
10- Sal, C.S.A., and Boaventura, R.A.R., (2001). "Biodegradation of Phenol by Pseudomonas Putida DSM 548 in a Trickling bed Reactor", Biochemical Engineering Journal, Vol. 9, pp. 211-213.
11- Selvaratnam, S., Schoedel, B.A., Mcfarland, B.L., and Kulpa, C.F., (1997). "Application of the Polymerase chain Reaction (PCR) and Reverse Transcriptase PCR for Determining the Fate of Phenol-Degrading Pseudomounas Putida ATCC 11172 in a Bioaugmented Sequencing Batch-teactor", Appl Microbio Biotechnol, Vol. 47, pp. 236-240.
12- Wagner, K., Schwarz, T., and Kaufmann, M., (1999). "Phenol Degradation by an Enterobacterium Klebsiella Strain Carries a TOL-Like Plasmid and a Gene Encoding a Novel Phenol Hydroxylase", Canadian Journal of Microbilogy, Vol. 45, pp. 162-171.
13- Watanabe, K., Teramoto, M., and Harayama, S., (1999). "An Outbreak of Nonflocculating Catabolic Populations Caused Thebreakdown of a Phenol- Digesting Activated-Sludge Process", Applied and Environmental Microbiology, Vol. 65, pp. 2813-2819.
14- Watanabe, K., Teramoto, M., Futamata, H., and Harayama, S., (1998). "Molecular Detection, Isolation, and Physiological Characterization of Functionally Dominant Phenol- Degrading Bacteria in Activated Sludge", Applied and Environmental Microbiology, Vol. 64, pp. 4396-4402.
15- Watanabe, K., Yamamoto, S. Hino, S., and Harayama, S., (1998). "Population Dynamics of Phenol- Degrading Bacteria in Activated Sludge Determined by GyrB-targeted Quantitative PCR", Applied and Environmental Microbiology, Vol. 65, pp. 1203-1209.
16- Whiteley, A.S., Wiles, S., Lilley, K. Philip, J., and Babailey, M.J., (2002)."Ecological and Physiological Analyses of Pseudomonad Species within a Phenol Remediation System", Journal of Microbiological Methods, pp. 44, 79.