مقایسه تنوع های باکتری های تجزیه کننده هیدروکربورهای نفتی در خاک های آلوده

گازوئیل یکی از پر مصرف ترین و پرکاربردترین محصولات نفتی در ایران و بسیاری از کشورهای جهان است. حجم قابل توجهی از گازوئیل در مخازن زمینی و ایستگاه های سوخت نگهداری می شود که در اثر نشت از این مخازن، می تواند خاک و آب زیرزمینی مجاور را به شدت آلوده نماید. گازوئیل به عنوان آلاینده ای بسیار مهم مورد توجه قرار گرفته است که اثراتی پر خطر بر انسان و دیگر موجودات زنده موجود در محیط می گذارد. روش های شیمیایی و فیزیکی که معمولاً به منظور اصلاح آلودگی مورد استفاده قرار می گیرند، پرهزینه هستند و به راحتی آلودگی را منتقل می کنند. این روش ها ممکن است پسماندهای جدیدی مثل پسماندهای حاصل از سوزاندن تولید کنند و بنابراین مشکل را حذف نمی کنند؛ ولی روش های زیست سالم سازی این معایب را ندارند. زیست سالم سازی فرایندی است که در آن از میکروبهایی چون مخمر، قارچ و باکتری برای شکستن و تجزیه ترکیبات خطرناک و سمی و تبدیل آنها به ترکیباتی با سمیت کمتر و یا غیر-سمی، استفاده می کنند. یکی از روش های ساده ی زیست سالم سازی تحریک زیستی است. تحریک زیستی به معنی واردکردن آب، مواد مغذی و اکسیژن به میزان کافی به خاک است تا در پی آن فعالیت تجزیه کنندگان میکروبی افزایش یابد. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک بر جابجایی آلاینده ها در خاک و نیز بر زیست دسترس پذیری آنها موثر هستند. بنابراین، این پارامترها بر تجزیه زیستی آلاینده و نیز بر تنوع میکروبی خاک تاثیری به سزا دارند. باکتریها در فرایندهای تبدیل زیستی نقش موثری دارند. پس برای پایش هرچه بهتر فرایند پاکسازی زیستی به کسب شناخت از شرایط فیزیکوشیمیایی خاک و نیز درک ساحتار میکروبی خاک حین تجزیه آلاینده نیاز است که این پایش به ما در اجرای موثر فرایند میدانی پاکسازی زیستی کمک می کند. به عبارت دیگر با شناختن ساختار جامعه میکروبی خاک می توان روش های زیست سالم سازی را بهینه کرد. در این تحقیق 4 نوع خاک مختلف با گازوئیل به میزان 4% آلوده و در 4 ظرف مختلف ریخته شدند. به منظور بررسی اثر آلودگی بر تنوع باکتریها مقداری از این 4 نوع خاک بدون اینکه آلوده شوند به عنوان شاهد در 4 ظرف دیگر ریخته شدند. 8 بستر آزمایشی مورد تحریک زیستی قرار گرفتند و در آنها تغییر در باکتریهای قابل کشت و غیر قابل کشت آنها به همراه تجزیه ی هیدروکربن ها به مدت 4 ماه رصد شد. بیشترین مقدار کاهش وزنی گازوئیل بعد از 120 روز در بستر آزمایشی خاک حاوی شن بیشتر (44%) ، شوری کمتر و کربن آلیبیشتر (2%) مشاهده شد. بیشترین افزایش تعداد باکتریهای هتروتروف نیز در همین خاک مشاهده شد. بعد از این خاک، در خاکی بیشترین کاهش وزنی مقدار گازوئیل دیده شد که این خاک نیز شور نبود و درصد شن آن با در صد شن خاک اخیر برابر بود. بعد از خاک اول بیشترین مقدار افزایش تعداد باکتریهای خاک دوم در مرحله ی سوم نمونه گیری دیده شد. برای شمارش باکتری های تجزیه کننده ی هیدروکربن ها، خاک حاصل از هر مرحله نمونه گیری در محیط مایع متشکل از نمکهای معدنی کشت داده شد. محیط کشت مذکورحاوی گازوئیل (1%) به عنوان تنها منبع کربن بود. همین طور به منظورغنی سازی سه مرحله ای باکتریهای تجزیه کننده ی هیدروکربن، 4 نوع خاک قبل از راه اندازی بسترهای آزمایشی و 8 نوع خاک (شامل 4 بستر آلوده به گازوئیل و 4 بستر غیر آلوده) حاصل از نمونه گیری آخر در محیط پایه معدنی حاوی گازوئیل کشت داده شد.به صورت کلی تغییرات تعداد باکتریهای تجزیه کننده ی هیدروکربن روند یکنواختی داشت. این روند به این صورت است که با گذشت زمان تعداد باکتری های تجزیه کننده ی هر نوع خاک تا تعداد بیشینه افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. این تعداد بیشینه در مرحله ای مشاهده شد که در آن زمان تعداد باکتریهای هتروتروف خاک نیز بیشینه بود. خاکهای غیر آلوده (به جز خاک a ) همواره حاوی باکتری تجزیه کننده ی کمتری نسبت به نمونه ی آلوده بودند که می تواند نشان از تاثیر حضور گازوئیل بر افزایش تعداد باکتریهای تجزیه کننده در خاک آلوده باشد. جهت بررسی دینامیک جمعیت میکروبی حین تیمار زیستی، خاک 8 بستر آزمایشی در هر مرحله نمونه گیری به همراه محیطهای کشت حاوی باکتریهای تجزیه کننده ی هیدروکربن و غنی سازی شده مورد آنالیز مولکولی قرار گرفتند که این آنالیز شامل استخراج ژنوم از خاک و محیط کشت، انجام واکنش زنجیره ای پلیمراز مربوط به ناحیه 16s rrna و سپس آنالیز dgge بود. تغییرات تنوع باکتریایی در خاک هر 8 بستر آزمایشی مشاهده شد. در مراحل پایانی، همراه با کاهش جمعیت باکتریایی کل، در همه ی بسترهای آزمایشی به جز یک مورد خاک پاک کاهش تنوع میکروبی دیده شد که میزان کاهش تنوع در خاکهای غیر آلوده کمتر بود. شباهت بسیار اندکی در الگوی باندهای dgge مرحله ی اول غنی سازی با مرحله ی (تجدید کشت) سوم وجود دارد این تغییر در ساختار جمعیت باکتریایی حین غنی سازی روی سوبستراهای خاص، پتانسیل فرایند انتخاب در جداسازی سویه های مغلوب محیطی را نشان می دهد. بیشترین مقدار کاهش هیدروکربنهای نفتی در دو بستر آزمایشی دیده شد در حالیکه تنوع باکتریهای تجزیه کننده حاصل از این 2 بستر کاهش یافته است، که می تواند نشان دهنده ی وجود تنوع کمتری از میکروارگانیسم های تطبیق یافته ی تجزیه کننده در این دو بستر باشد.