بررسی اثر آلودگی نفت سفید بر روی جمعیت میکروبی خاک بیابان و خاک مزرعه

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر کرمان- گروه زیست شناسی

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

سابقه و هدف: نفت سفید یا کروزن مایعی بیرنگ و کمی سنگین‌تر از بنزین است. قسمت اعظم نفت سفید شامل هیدروکربن‌هایی است که مولکول آنها دارای 11 تا 15 اتم کربن است. اکوسیستم مزرعه ممکن است با هیدروکربن‌های نفتی از طریق روش های گوناگونی از قبیل انتقال نفت و نشت نفت خام از ذخایر نفتی الوده شود. این الاینده‌ها دارای اثراتی روی بافت خاک و جمعیت میکروبی هستند. هدف از این تحقیق شناخت اثر آلودگی نفت سفید بر دو نوع خاک متفاوت می باشد.
مواد و روش‌ها: از دو نوع خاک متفاوت شامل خاک های بیابان و مزرعه نمونه‌برداری شد و شش نوع میکروکازم طراحی گردید. هر خاک دارای سه میکروکازم شامل بدون آلودگی، آلوده به نفت سفید و آلوده به نفت سفید همراه با مواد غذایی نیتروژن و فسفر بود. شاخص‌هایی همچون جمعیت باکتری‌های هتروتروف، جمعیت باکتری‌های تجزیه کننده، آنزیم دهیدروژناز و میزان تجزیه نفت سفید در مورد هر میکروکازم در یک دوره زمانی 120 روزه سنجش گردید. برای شمارش باکتری‌های هتروتروف محیط نوترینت اگار استفاده شد. در این روش سری رقت برای هر خاک انجام شد و روی محیط نوترینت آگار بصورت سفره ای کشت داده شد و کلنی‌های متفاوت شمارش شدند. برای شمارش باکتری‌های تجزیه کننده از محیط بوشنل‌هاس استفاده شد. برای شمارش تعداد حداکثر احتمالی باکتری‌ها از روش میکروپلیت استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که بالاترین میزان باکتری‌های هتروتروف مربوط به خاک مزرعه با ارزش 1010 × 1 می باشد. اما بطور کلی تعداد باکتری‌های تجزیه کننده در کلیه خاک‌ها بطور قابل توجهی کمتر از تعداد کل باکتری‌های هتروتروف در خا ک‌ها می باشد. با گذشت زمان تیمار از زمان صفر تا زمان 120 روز در این دو نوع خاک الگوهای متفاوتی دیده می شود. . بطوری‌که در خاک بیابان از روز اول ازمایش تا روز 30 آزمایش باکتری‌ها الگوی افزایشی دارند اما در روز 60 کاهش قابل ملاحظه‌ای در تعداد باکتری ها دیده می شود. کمیت باکتری‌های تجزیه کننده نفت سفید تا روز 60 سیر کاهشی و پس از آن افزایشی بود. در خاک بیابان افزایش در تعداد تجزیه کننده در تمامی حالات خاک در روز 30 ازمایش دیده شد. پس از این زمان الگو بصورت کاهشی بود. در خاک مزرعه افزایش از روز 90 آغاز می شود و تا انتهای ازمایش نیز الگو افزایشی است. بالاترین میزان باکتری‌های تجزیه کننده نفت سفید مربوط به خاک مزرعه با ارزش 106 × 2 و کمترین آن مربوط به خاک بیابان با ارزش 104 × 3 می باشد. بهترین فعالیت انزیم دهیدروژناز در میکروکازم‌های گوناگون مربوط به میکروکازم الوده همراه با ماده غذایی بود. بالاترین تجزیه زیستی نفت سفید در همه خاک‌های مورد مطالعه مربوط به خاک مزرعه با میزان 95 درصد بود.. تحلیل آماری داده‌ها نشان داد که یک ارتباط معنی دار بین تعداد کل باکتری های هتروتروف که با روشMPN سنجیده شده با سایر شاخص‌های مورد بررسی وجود دارد.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق ثابت کرد که انتخاب بهترین روش زیست‌پالایی وابسته به نوع خاک است و در این تحقیق این ثابت شد که نوع خاک دارای اثر مهمی در تجزیه زیستی نفت سفید است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study the effect of kerosene contamination on desert and farmland soil microbial community

نویسندگان [English]

  • Mahdi Hasn Shahian 1
  • Zahra Zeyd Abadi 2
1
2
چکیده [English]

Introduction: Kerosene is colorless liquid and slightly heavier than gasoline that specific odor removes after evaporation. The majority fraction of kerosene contains hydrocarbons between 11 to 15 carbon molecules. Farmland ecosystems may be polluted with petroleum hydrocarbons via different ways such as transportation and spill of crude oil from resource of petroleum storage. These pollutants have some effect on the texture of the soil and microbial community. The aim of this research is understands the effect of kerosene pollution on two different soils.
Material and Methods: two different soils samples were collected from desert and farmland soils. Six microcosms were designed. Indeed each soil has three microcosms such as: unpolluted microcosm, polluted microcosm, and polluted microcosm with nutrient (Nitrogen and Phosphor). Some factors were assayed in each microcosm during 120 day of experiment. These factors include: total heterotrophic bacteria, total Kerosene degrading bacteria, dehydrogenase enzyme and Kerosene biodegradation. For enumeration of heterotrophic bacteria nutrient agar medium was used. In this method serial dilutions were done from each soil and spread on nutrient agar medium then different colonies were counted. For enumeration of degrading bacteria Bushnel-Hass (BH) medium were used.
Results and Discussion:
The results of this study show that the highest quantity of heterotrophic bacteria related to farmland soil (1 × 1010). The quantities of degradative bacteria significantly were lower than heterotrophic bacteria in all soil microcosms. By passing the time if treatment from zero to 120 days two different patterns were seen in soils. In desert soil from the beginning of experiment until day 30 the increment pattern were recorded but in day 60 the remarkable decrease were observed in the quantity of bacteria. The quantity of degradative bacteria have decrement pattern until 60th day of experiment but after this day these bacteria have increment pattern. In desert soil increase in the quantity of degrading bacteria in all microcosms were recorded in day 30 of experiment. After this time the decrement pattern were observed. In farmlands soil increase in the quantity of bacteria were started from day 90 and continue until the end of experiment. The highest quantity of degrading bacteria related to farmland soil (2 × 10 6) and the lowest quantity related to desert soil ( 3 × 104). The best deydrogenase activity between different microcosms related to pollute microcosm with nutrient. The highest biodegradation of Kerosene in all studied soil belong to farmland microcosm (95 %). Statistical analysis of the results shows that there is a significant correlation between MPN quantity of heterotrophic bacteria and other assayed factors.
Conclusion: The results of this study confirmed that the selection of best bioremediation strategies belong to type of soil and in this research it was confirmed that the type of soil have significant in the percentage of degradation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodegradation
  • Kerosene
  • Microcosm
  • Pollution
  • soil
 1.Alef, K., and Nanniper, P. 1995. Methods in applied soil microbiology and biochemistry.
Academic Press, New York, 324p.
2.Andreoni, V., Cavalca, L., Rao, M.A., Nocerino, G., Bernasconi, S., Amico, M., and
Colombo, L. 2004. Bacterial communities and enzyme activities of PAHs polluted soils.
Chemosphere. 57: 401-412.
3.Barathi, S., and Vasudevan, N. 2001. Utilization of petroleum hydrocarbons by Pseudomonas
fluorescens isolated from petroleum contaminated soil. Environ. Inter. 26: 413-416.
4.Hasanshahian, M., and Emtiazi, G. 2008. Investigation of alkane biodegradation using the
microtiter plate method and correlation between biofilm formation, biosurfactant production
and crude oil biodegradation. Inter. Biodeterior. Biodegrad. 62: 170-178.
5.Hassanshahian, M., Zeynalipour, M.S., and Hosseinzadeh Musa, F. 2014a. Isolation and
characterization of crude oil degrading bacteria from the Persian Gulf (Khorramshahr
province). Mar Pollut. Bull. 82: 39-44.
6.Hassanshahian, M. 2014b. The effects of crude oil on marine microbial communities in
sediments from the Persian Gulf and the Caspian Sea: A microcosm experiment. Inter. J.
Adv. Biol. Biomed. Res. 2: 1. 1-17.
7.Ives, A.R., Foufopoulos, J., Klopfer, E.D., Klug, J.L., and Palmer, T.M. 1996. Bottle or
big-scale studies: how do we do ecology. Ecology. 77: 681-685.
8.Leahy, D., and Colwell, H. 1990. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment.
Microbiol. Rev. 54: 3. 305-315.
9.Lenson, P. 1992. Forest soil biology impossible challenge or open market. Responses of
Forest Ecosystems to Environmental Changes. John Wiley & Sons, NewYork, 234p.
10.Li, Z., Kravchenko, I., Xu, H., and Zhang, C. 2007. Dynamic changes in microbial activity
and community structure during biodegradation of petroleum compounds: A laboratory
experiment. J. Environ. Sci. 19: 1003-1013.
11.Mathew, M., and Obbard, J.P. 2001. Optimization of the dehydrogenase assay for
measurement of indigenous microbial activity in beach sediments contaminated with
petroleum. Biotechnol. Lett. 23: 227-230.
12.Nseabasi, N.O., and Antai, S.P. 2012. Effects of Long-Term Kerosene Spillage on
Heterotrophic Microorganisms in Soil from Niger Delta, Southern Nigeria. J. Appl. Sci.
Environ. Manage. 16: 2. 195-199.
13.Okerentugba, P.O., and Ezeronye, O.U. 2003. Petroleum degrading potentials of single and
mixed microbial cultures isolated from rivers and refinery effluents in Nigeria. Afr. J.
Biotechnol. 2: 9. 288-292.
14.Rahman, K.S.M., Thahira-Rahman, J., Lakshmanaperumalsamy, P., and Banat, I.M. 2004.
Towards efficient crude oil degradation by a mixed bacterial consortium. Biores. Technol.
85: 257-261.
15.Weigand, H., Totsche, G., and Huwe, B. 2001. PAH mobility in contaminated industrial
soils: a Markov chain approach to the spatial variability of soil properties and PAH levels.
Geoderma. 102: 371-389.
16.Wrenn, B.A., and Venosa, A.D. 1996. Selective enumeration of aromatic and aliphatic
hydrocarbon degrading bacteria by a most probable number procedure. Can J. Microbiol.
42: 3. 252-258.
17.Xu, R., and Obbard, J.P. 2003. Effect of nutrient amendments on indigenous hydrocarbon
biodegradation in oil contaminated beach sediments. J. Environ. Qual. 32: 1234-1243.
18.Zhou, J., Bruns, M.A., and Tiedje, J.M. 1996. DNA recovery from soils of divers
composition. Appl. Environ. Microbiol. 62: 316-320.