معلومة

16.6 ب: التحلل الحيوي للبترول - علم الأحياء

16.6 ب: التحلل الحيوي للبترول - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يمكن أن يتحلل زيت البترول عن طريق الكائنات الحية الدقيقة التي تستخدمه كمصدر للطاقة.

أهداف التعلم

  • أظهر كيف تحلل الميكروبات نفايات البترول

النقاط الرئيسية

  • التحلل البيولوجي هو عملية تكسير المواد في مكونات أبسط بواسطة الكائنات الحية ، في أغلب الأحيان الكائنات الحية الدقيقة.
  • تحدث الانسكابات النفطية بسبب حوادث في الصناعة نتيجة الاستخراج أو النقل. حيث أن هذه الانسكابات تنتشر على مساحات كبيرة ولها آثار ضارة على الكائنات الحية. من المهم استخدام آليات صديقة للبيئة لتنظيفها.
  • هناك العديد من الكائنات الحية الدقيقة التي يمكنها تكسير البترول ، وأبرزها بكتيريا الهيدروكربونات البلاستيكية. ممثل هذه المجموعة هو Alcanivorax borkumensis ، ويحتوي جينومه على الجينات التي ترمز إلى تحلل الألكانات.

الشروط الاساسية

  • الهيدروكربونات: مركبات عضوية مصنوعة فقط من الكربون والهيدروجين. تشمل الأمثلة الألكانات والألكينات والهيدروكربونات العطرية.
  • استحلاب: عملية تكوين خليط من المواد غير القابلة للخلط في الظروف العادية.
  • تاربال: بقعة زيت بترول.

التحلل البيولوجي هو العملية التي تقوم فيها الكائنات الحية ، في أغلب الأحيان الكائنات الحية الدقيقة ، بتقسيم المواد إلى مكونات أبسط. عادة ما تكون هذه المواد عبارة عن مادة عضوية يمكن إذابتها في عناصر كيميائية بواسطة الكائنات الحية التي تمتلك مسارات التمثيل الغذائي لأداء التفاعلات. تنتج بعض الكائنات الحية الدقيقة إنزيمات يمكنها تحلل مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية ، بما في ذلك الهيدروكربونات مثل الزيت.

البترول (النفط الخام) هو وقود أحفوري سائل. إنه نتاج مواد عضوية متحللة ، مثل الطحالب والعوالق الحيوانية. إنه أحد مصادر الطاقة الرئيسية في العالم ، كما تستخدمه الصناعة الكيميائية لتصنيع عدد كبير من المنتجات الاستهلاكية. ومع ذلك ، يمكن أن يتسبب التنقيب عن النفط أو نقله في وقوع حوادث تؤدي إلى تلوث البيئة. تعتبر الانسكابات النفطية في البيئات البحرية ضارة بشكل خاص لأنه لا يمكن احتوائها ويمكن أن تنتشر على مساحات شاسعة. تعتبر المركبات العطرية في الزيت سامة للكائنات الحية ويمكن أن تؤدي هذه الانسكابات إلى تدمير النظام البيئي. التسرب الطبيعي من مصادر النفط غير المكتشفة هو مصدر آخر للتلوث.

في البيئة ، يتم تنظيف مثل هذه الانسكابات بشكل طبيعي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة التي يمكنها تكسير الزيت. المجموعة المهيمنة من هذه البكتيريا هي بكتيريا الهيدروكربونات البلاستيكية (HCB). يزداد تركيز هذه البكتيريا بشكل ملحوظ في مناطق انسكاب الزيت. أحد أفضل الممثلين المدروسين لهذه المجموعة هو Alcanivorax borkumensis؛ إنه أيضًا الوحيد الذي تم تسلسل الجينوم الخاص به. يحتوي هذا النوع على جينات فردية مسؤولة عن تكسير بعض الألكانات إلى منتجات غير ضارة. كما أنه يمتلك جينات لتوجيه إنتاج طبقة من الفاعل بالسطح الحيوي حول الخلية لتعزيز استحلاب الزيت. إضافة النيتروجين والفوسفور إلى بيئة الكانيفوراكس تزيد من معدل نموها. ومع ذلك ، فإن إضافة هذه العناصر الغذائية في البيئات الطبيعية لتحسين تنظيف انسكاب النفط أمر غير مرغوب فيه ، حيث يمكن أن يكون لها تأثير سلبي شامل على النظام البيئي.

بصرف النظر عن الهيدروكربونات ، يحتوي النفط الخام على مركبات سامة إضافية ، مثل بيريدين. يتم تدهورها من قبل ممثلي الأجناس الأخرى مثل Micrococcus و Rhodococcus. تتحلل كرات القطران الزيتية ببطء من قبل الأنواع من أجناس Chromobacterium و Micrococcus و Bacillus و Pseudomonas و Candida و Saccharomyces وغيرها. في تنظيف التسرب النفطي في Deepwater Horizon ، تم استخدام الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا ، لكن بعض العلماء يشتبهون في أنها قد تسببت في مشاكل صحية للأشخاص في المناطق المتضررة.


التحلل البيولوجي

مقدمة

يعد التحلل البيولوجي خاصية مهمة جدًا للمواد الكيميائية السامة ، لأنه إذا كان معدل التحلل البيولوجي مرتفعًا ، فسيتم تقليل التركيز وبالتالي التأثير السام بسرعة ، بينما تحافظ المواد الكيميائية شديدة الثبات على تأثيرها السام لفترة طويلة جدًا.

نطاق معدلات التحلل البيولوجي واسع جدًا - من المركبات سريعة التحلل البيولوجي مثل الكربوهيدرات الأحادية ، والكحوليات الجزيئية المنخفضة ، والأحماض إلى المركبات شديدة المقاومة التي لها عمر نصف بيولوجي لعدة سنوات مثل DDT والديوكسينات.

من حيث المبدأ ، يتم إجراء التحلل البيولوجي بواسطة العديد من الكائنات الحية ، ولكن في معظم الحالات نعتبر التحلل البيولوجي الميكروبيولوجي أهم من وجهة نظر بيئية. معدلات التحلل البيولوجي في الماء والتربة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ذات أهمية خاصة. ومع ذلك ، فهي ليست قيمة مميزة يمكن استخدامها كثابت للمركب ، لأن التحلل البيولوجي يعتمد بشدة على ظروف الكائنات الحية الدقيقة في الماء وفي التربة. علاوة على ذلك ، يعتمد التحلل البيولوجي على وجود أو عدم وجود الأكسجين ، وهو ما يعني الظروف الهوائية أو اللاهوائية. ومع ذلك ، يمكن العثور على معدلات التدهور البيئي في الأدبيات والكتيبات البيئية ، ولكن يشار إليها دائمًا على أنها نطاقات. قد يختلف معدل التحلل البيولوجي لنفس المركب في الماء أو التربة بأحجام مختلفة من نوع واحد من النظام البيئي المائي أو الأرضي إلى النوع التالي. إن نصف عمر ميثيل ميثاكريلات في التربة ، على سبيل المثال لا الحصر ، مذكور في الأدبيات المشار إليها بـ168-672 ساعة.


16.6 ب: التحلل الحيوي للبترول - علم الأحياء

قسم أبحاث البنية التحتية والبيئة ، كلية الهندسة ، جامعة غلاسكو ، غلاسكو G12 8QQ ، المملكة المتحدة
بريد الالكتروني: [email protected]

ب كلية الطاقة وعلوم الأرض والبنية التحتية والمجتمع ، جامعة هيريوت وات ، إدنبرة EH14 4AS ، المملكة المتحدة

ج قسم الهندسة المدنية والبيئية ، جامعة ستراثكلايد ، غلاسكو G1 1XQ ، المملكة المتحدة

الملخص

نقدم هنا إطارًا لبيولوجيا الأنظمة المستندة إلى البيانات من أجل التصميم العقلاني لحلول التكنولوجيا الحيوية للبيئات الملوثة بهدف فهم التفاعلات والآليات التي تدعم دور المجتمعات الميكروبية في التحلل البيولوجي للتربة الملوثة. لقد نظرنا في نهج متعدد omics يستخدم الرواية في السيليكو أدوات لدمج بيانات التسلسل عالية الإنتاجية (16S rRNA amplicons) مع البيانات الكيميائية بما في ذلك البيانات التحليلية عالية الدقة الناتجة عن كروماتوغرافيا الغاز ثنائية الأبعاد الشاملة (GC × GC). لتقييم هذا النهج ، درسنا مجموعة بيانات مطابقة مع كل من التوقيعات الميكروبيولوجية والكيميائية المتاحة لعينات من موقعين سابقين لمصانع غاز مصنعة. في مجموعة البيانات هذه ، طبقنا الإجراءات العددية المستنيرة بالمبادئ البيئية (مقاييس التنوع في الغالب) بالإضافة إلى الأساليب الإحصائية التي تم نشرها مؤخرًا والتي تعطي ميزات تمييزية وارتباطاتها من خلال تعظيم التباينات بين مجموعات البيانات المتعددة في نفس مساحة العينة. على وجه الخصوص ، لقد استخدمنا إسقاط متفرق لتحليل تمييز كامن ومشتقها إلى مجموعات بيانات متعددة ، وهي خوارزمية تكامل N تسمى DIABLO. تشير نتائجنا إلى بنية المجتمع الميكروبية التي تعتمد على البيئة الملوثة وتكشف عن التفاعلات الواعدة لبعض الأنواع الميكروبية ذات القدرة على التحلل البيولوجي. على حد علمنا ، هذه هي الدراسة الأولى التي تدمج مع الميكروبيوم توزيعًا عالي المستوى غير مسبوق للهيدروكربونات التي تم الحصول عليها من خلال GC × GC.


16.6 ب: التحلل الحيوي للبترول - علم الأحياء

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يجوز إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة والتي يعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


ما هو التحلل البيولوجي؟

  • تلعب الكائنات الدقيقة دورًا رئيسيًا في تحلل المواد العضوية المتراكمة في البيئة.
  • هم القادرون على إعادة تدوير العناصر الغذائية في التربة.
  • تقريبا جميع الدورات البيوجيوكيميائية مدفوعة بالسكان الميكروبيين الأصليين في التربة.
  • التحلل البيولوجي هو العملية التي يتم فيها تحلل المركبات العضوية أو تكسيرها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.
  • إنها عملية مهمة تغذي البيئة بالمغذيات.
  • الكائنات الحية الدقيقة تحلل المواد العضوية لنموها والتمثيل الغذائي.
  • نتيجة لذلك ، يتم تحويل المواد العضوية المعقدة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

فيما يلي طرق التحلل البيولوجي:

التحلل البيولوجي الهوائي تتم بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الهوائية عند توفر إمدادات كافية من الأكسجين لنشاطها.

إنها طريقة سريعة تعمل على تحطيم الملوثات تمامًا عند مقارنتها بالتحلل البيولوجي اللاهوائي.

التحلل البيولوجي اللاهوائي يحدث في غياب الأكسجين. يتكون مسارها من أربع خطوات رئيسية:

تخضع المواد العضوية للهضم اللاهوائي وتتحول إلى ثاني أكسيد الكربون والميثان.


التحلل الميكروبي للبترول والغريبة الحيوية | علم الاحياء المجهري

في هذه المقالة سوف نناقش حول التحلل الميكروبي للبترول و xenobiotic.

1. التحلل الجرثومي للبترول (الهيدروكربون):

البترول ومنتجاته هي الهيدروكربونات. إنه مصدر غني بالمواد العضوية ويتأكسد إذا لامس الهواء والرطوبة. هناك بعض الكائنات الحية الدقيقة التي تشق الهيدروكربونات إلى جزيئات أبسط.

المعالجة الحيوية هي عملية مهمة الآن في الأيام المستخدمة للحد من التلوث. في هذه العملية ، يتم استخدام الزيت أو الملوثات الأخرى بواسطة الكائنات الحية الدقيقة إذا تمت إضافتها بمغذيات غير عضوية. تمت دراسة أهمية المعالجة الحيوية في انسكاب النفط في البيئة البحرية (البحرية) على نطاق واسع.

الفطريات والبكتيريا هي العوامل الرئيسية التي تتحلل من الزيوت والمنتجات الزيتية. إلى جانب ذلك ، أظهرت البكتيريا الزرقاء والخميرة والطحالب أكسدة الهيدروكربونات. أبسط ملوث للهيدروكربون هو الميثان. يتحلل من قبل مجموعة متخصصة من البكتيريا تسمى بكتيريا methanotrophic.

كما تعلم ، الزيت غير قابل للذوبان في الماء وأقل كثافة فهو يطفو على السطح ويشكل بقعًا أو أغشية زيتية. تتطور الكائنات الدقيقة المؤكسدة للهيدروكربون بسرعة في مثل هذه الأفلام. النفط موجود على حد سواء في حالة نقص الأكسجين (غياب O2) وكذلك أوكسيك (وجود O2) البيئة كما يتضح من وجود رواسب نفطية طبيعية.

العديد من pseudomonads والبكتيريا الزرقاء المختلفة والبكتيريا الوتدية المختلفة والمتفطرات قادرة على تحلل المنتجات البترولية. في البداية ، تتأكسد المكونات غير المتطايرة بواسطة البكتيريا وفي العملية اللاحقة ، تتحلل ببطء أجزاء معينة من الهيدروكربونات متفرعة السلسلة ومتعددة الحلقات. في بعض الأحيان ، يكون لها تأثير على مصايد الأسماك.

من المهم الإشارة إلى أن إضافة المغذيات غير العضوية مثل الفوسفور والنيتروجين إلى انسكاب الزيت يزيد من معدلات المعالجة الحيوية بشكل كبير.

يحدث الإنتاج الميكروبي للهيدروكربون في الطحالب الاستعمارية ، Botryococcus braunci ، عن طريق إفراز الهيدروكربونات طويلة السلسلة (C30 إلى C.36) التي لها قوام الزيت. وقد ظهر اهتمام متزايد باستخدام هذا النوع من الميكروبات كمصادر متجددة لإنتاج البترول.

مناهج التكنولوجيا الحيوية للحد من التلوث:

في السنوات الأخيرة ، تم إجراء تجارب على التكنولوجيا الحيوية لإنتاج سلالات ميكروبية محتملة قادرة على تحطيم الملوثات. نجح الدكتور أناند موهان تشاكرابورتي (عالم أمريكي من أصول هندية) في إنتاج سلالة معدلة وراثيًا من Pseudomonas putida التي تستخدم مركبات كيميائية معقدة. كان يطلق عليه سوبر علة. استنساخ الجينات في الكائنات الحية الدقيقة.

الكيمياء الحيوية الميكروبية لها أهمية بعيدة المدى في مجال التبييض البيولوجي للمعادن. تسمح عملية التبييض البيولوجي باستعادة حوالي 70٪ من المعدن من خامات منخفضة الدرجة كما في حالة النحاس. يساعد تطبيق مجموعة Thiobacillus ferrooxidans على استعادة هذا المعدن. تضمنت الأكسدة البيولوجية للنحاس الموجود في هذه الخامات لإنتاج كبريتات النحاس القابلة للذوبان.

يمكن استعادة كبريتات النحاس عن طريق تفاعل محلول النض. في بعض الأحيان ، تتطلب عملية التبييض البيولوجي إضافة النيتروجين والفوسفور ، إذا كانت منخفضة في الخامات. هذه المعادن المضافة تعزز عملية الذوبان. فكر Vernadskii (1934) في إمكانية إذابة السيليكات بواسطة كائنات التربة الدقيقة لتحرير الكاتيونات المختلفة من عناصر السيليكات.

عزل ألكساندروف وزاك (1950) بعض البكتيريا القادرة على تحلل سيليكات الألومينو ، والتي سميت بـ & # 8220 بكتيريا سيليكات & # 8221 مثل Proteus mirabilis.

تتفاعل الكائنات الحية الدقيقة مع مواد السيليكات إما عن طريق تحلل مواد السيليكات أو إذابتها أو استخدام السيليكا بطريقة مبعثرة من خلال دمجها في خلاياها أو أجسامها في شكل مذاب ، وإطلاقها كحامض سيليسيك حر. كما أنها تمتص السيليكا عن طريق تناولها في شكل مذاب. من المعروف أن اليوريا Sarcina تطلق السيليكون من الكوارتز نتيجة لقلونة الوسط.

تم الإبلاغ عن ذوبان كميات كبيرة من Si و Ai و Fe و Mg بواسطة Penicillium البسيط WB-28 من صخور الدونيت والبريدوتيت والبازلت والجرانيت والكوارتزيت بسبب إنتاج حامض الستريك. تم العثور على تدمير سيليكات الأبوفيليت والزبرجد والكالسيوم والزنك بواسطة Pseudomonas وكائنات التربة الأخرى ليكون مصحوبًا بإطلاقات حمض الكيتوجلوكونيك والأحماض العضوية الأخرى.

تم العثور على إذابة السيليكا من الدياتومات مرتبطة بالنشاط البكتيري الذي تم الإبلاغ عنه في كثير من الحالات أنه ناتج عن الإنزيمات المتحللة للماء. تمت دراسة التحلل البيولوجي للألمنيوم سيليكات المختلفة لاستعادة الألمنيوم على نطاق واسع.

يعتبر التحلل الحمضي والتحلل المعقد والتحلل القلوي من آليات التمثيل اعتمادًا على نوع المستقلب الذي يتم إفرازه. تم ربط عمل بكتيريا السيليكات & # 8217 على سيليكات الألومينيوم بتكوين كبسولات صمغية وكذلك بإنتاج مستقلبات مختلفة مثل الأحماض العضوية والأمينية.

تم استخدام قدرة البكتيريا غير المتجانسة ، B. mucilaginous على تحلل معادن السيليكات والألومينوسيليكات لتطوير مخطط تكنولوجي لتضميد المغنسيت منخفض الدرجة و baux & shyite.

Bacillus lichenoformis ، المعزول من رواسب خام المغنسيت ، يمتص السيليكا والسيليكون الذي يقتصر على الامتزاز على سطح الخلية البكتيرية بدلاً من امتصاص سطح الخلية الداخلية من خلال mem & shybrane. في الآونة الأخيرة ، قام حيدر (1993) بإعادة إنتاج سلالات مختلفة من بكتيريا عقيدات الجذر ، Rhizobium و Bradyrhizobium ، القادرة على إذابة السيليكات من السيليكات الاصطناعية المختلفة والخجولة.

في بلد مثل الهند بإمكانياتها المعدنية الهائلة غير المستغلة ، يكتسب التبييض البيولوجي أهمية وطنية كبيرة.

2. التحلل الجرثومي للأجنبيات:

Xenobiotic هي تلك المواد الكيميائية التي لا توجد في الطبيعة. هذه مركبات من صنع الإنسان ومركبة مثل مبيدات الآفات. مبيدات الآفات هي مواد كيميائية سامة تعمل عن طريق التدخل في التفاعلات الميكروبية في الكائنات الحية المستهدفة.

منذ معظم الوقت ، تضاف هذه في التربة وقد تؤثر على الكائنات الحية الدقيقة المهمة في الحفاظ على خصوبة التربة. تقوم هذه الكائنات أيضًا بإزالة السموم من مبيدات الآفات الموجودة في التربة. وبالتالي فإن أي مادة كيميائية تؤثر بشكل خطير على النباتات الدقيقة في التربة قد تضر بخصوبة التربة وإنتاج المحاصيل. يمكن أن يحدث فقد مبيدات الآفات أيضًا عن طريق التطاير أو الترشيح أو الانهيار التلقائي.

يتم إعطاء الكائنات الحية الدقيقة القادرة على استقلاب المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب في الجدول 33.3.

هذه مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة القادرة على استقلاب المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ، بما في ذلك أجناس الفطريات والبكتيريا.

(ط) خصائص الأيض الميكروبي:

معظم الأنشطة الأيضية في عالم الميكروبات مخصصة لإنتاج الطاقة. يمكن لمعظم الجزيئات العضوية أن تعمل كمصدر للطاقة لإبعاد بعض الميكروبات. ومع ذلك ، فإن مجموعات قليلة من المواد الكيميائية غريبة على الكائنات الحية الدقيقة. من بين مركبات المبيدات الحشرية ، يجب اعتبار المواد الكيميائية المحتوية على الهالوجين على أنها مواد غريبة أو غير صالحة للاستعمال مثل الكائنات الحية الدقيقة.

الكائنات الحية الدقيقة ، إذا تم تحورها ، قد يكون لها القدرة على التكيف مع المواد الكيميائية التي تكون سامة لها في البداية. في مثل هذه الحالات ، تصبح أنشطة التمثيل الغذائي المهينة لمبيدات الآفات أعلى. بشكل عام ، تقوم الميكروبات بتعديل عملية تحلل المبيدات باستخدام عدة آليات. بعضها مذكور أدناه (الجدول 33.4).

من المهم معرفة ما إذا كان الميكروب يستمد الطاقة من العملية أم لا. من الممكن بشكل عام أن يكون التمثيل الغذائي العرضي هو شكل أكثر انتشارًا من التمثيل الغذائي الميكروبي عندما تكون كمية مبيدات الآفات منخفضة مقارنة بمصادر الكربون الأخرى.

يمكن أن يحدث التمثيل الغذائي التقويضي عندما تكون كمية مبيدات الآفات عالية ، إلى جانب التركيب الكيميائي المناسب لمبيد الآفات الذي يسمح له بالتحلل الميكروبي واستخدامه كمصدر للكربون.

من خلال دراسات مبيدات الآفات العطرية المكلورة ، قد يكون من الممكن اختيار سلالة جرثومية قادرة على إتلاف المبيدات عن طريق إثراء الوسط بمضاهٍ غير مكلور لمبيد الآفات. من خلال هذا النهج ، حتى مبيدات الآفات شديدة الاستقرار وغير القابلة للتحلل عادة قد تصبح عرضة للهجوم الميكروبي.

(ب) العملية غير الأنزيمية:

بعض مبيدات الآفات تتغير ضوئيًا كيميائيًا في البيئة. هناك طريقتان يمكن أن تعزز بها المنتجات الميكروبية التفاعلات الكيميائية الضوئية. في الحالة الأولى ، يمكن أن تعمل المنتجات الميكروبية كمحسّسات ضوئية عن طريق امتصاص الطاقة من الضوء ونقلها إلى جزيء مبيد للحشرات. في حالة أخرى ، يمكن للمنتجات الميكروبية تسهيل التفاعلات الكيميائية الضوئية من خلال العمل كمانحين أو متقبلين.

تتوفر معلومات محدودة للغاية & # 8217s حول أهمية التكوين الميكروبي للمنتجات العضوية القادرة على الوصول إلى مبيدات الآفات. يمكن افتراض أن هذه المواد المتفاعلة تشمل الأحماض الأمينية والببتيدات والأحماض العضوية لعامل الألكلة والفيتامينات وما إلى ذلك.

أخيرًا ، لا ينبغي التغاضي عن الإنتاج الميكروبي للعوامل المساعدة التي تستخدم في التفاعلات الأنزيمية وغير الأنزيمية. العوامل المساعدة هي تلك التي تعزز التفاعلات الكلية التي تنطوي على مادة كيميائية عضوية دون أن تصبح جزءًا من منتج التفاعل الكيميائي المشتق من تلك المادة الكيميائية.

(2) العمليات المشتركة للتمثيل الغذائي للمبيدات الحشرية:

(أ) عمليات التحلل المائي:

تعتمد معظم الأنشطة الميكروبية على عمليات التحليل المائي. لا يحدث في مجموعة بيولوجية أخرى. على سبيل المثال ، المنتج الأيضي الرئيسي في Trichoderma viride هو الفينول من mexacarbate (أي منتج التحلل المائي) بالمقارنة مع التمثيل الغذائي في الحيوانات التي أعطت منتجات أكسدة مختلفة.

السبب وراء شيوع تفاعلات التحلل المائي في عالم الميكروبات هو أن العديد من الميكروبات تفرز إنزيمات تحلل مائيًا خارجيًا كما في حالة الفطريات. تقريبًا جميع الإنزيمات الخارجية التي تفرزها الخلايا الميكروبية يُنظر إليها على أنها مرتبطة بعملية التمثيل الغذائي للجزيئات الكبيرة.

منتج التحويل الرئيسي للباراثيون هو أمينوباراثيون. هذا يرجع إلى الكائنات الحية الدقيقة. من ناحية أخرى ، فإن منتجات التفاعلات المؤكسدة مثل حمض ثنائي إيثيل ثيوفوسفوريك بارا أوكسون الذي يحدث بسبب التمثيل الغذائي للحيوان.

تفاعل جرثومي مهم آخر على المبيدات الحشرية هو إزالة الكلور الاختزالية. يبدأ التفاعل باستبدال ذرة كلور على كربون غير عطري بذرة هيدروجين. وأشهر حالة هي تحويل DDT إلى TDE و DDE (الشكل 33.11).

المبيدات الحشرية الأخرى المعروفة بأنها تمر عبر تفاعلات إزالة الكلور هي جاما- BHC.

هناك العديد من التفاعلات المؤكسدة مثل إيبوكسيد السيكلوديين مثل ألترويس وكبداتكلور إلى الإيبوكسيدات المقابلة ، وأكسدة الثيوثيرات إلى الكبريتات والكبريتات ، والألكلة المؤكسدة للألكيلامين ، وفتح الحلقة العطرية ، ونزع الكربوكسيل ، إلخ.

يتمثل الجانب المهم في تحديد التفاعلات الأيضية الرئيسية والمنتجات النهائية المستقرة واحدة تلو الأخرى من أجل توفير المعلومات الضرورية & # 8217s لفهم العمليات والميول ودور الكائنات الحية الدقيقة في تغيير طابع المجموعة المهمة من الملوثات البيئية.


التحلل الجرثومي لملوثات الهيدروكربونات البترولية: نظرة عامة

واحدة من المشاكل البيئية الرئيسية اليوم هي التلوث الهيدروكربوني الناتج عن الأنشطة المتعلقة بصناعة البتروكيماويات. تشكل الانطلاقات العرضية للمنتجات البترولية مصدر قلق خاص في البيئة. من المعروف أن مكونات الهيدروكربون تنتمي إلى عائلة المواد المسرطنة والملوثات العضوية السامة للأعصاب. يمكن أن تصبح طرق التخلص المقبولة حاليًا من الحرق أو الدفن غير الآمنة مكلفًا بشكل باهظ عندما تكون كميات الملوثات كبيرة. الأساليب الميكانيكية والكيميائية المستخدمة بشكل عام لإزالة الهيدروكربونات من المواقع الملوثة لها فعالية محدودة ويمكن أن تكون باهظة الثمن. المعالجة البيولوجية هي تقنية واعدة لمعالجة هذه المواقع الملوثة لأنها فعالة من حيث التكلفة وستؤدي إلى تمعدن كامل. تعمل المعالجة الحيوية أساسًا على التحلل البيولوجي ، والذي قد يشير إلى تمعدن كامل للملوثات العضوية في ثاني أكسيد الكربون والماء والمركبات غير العضوية وبروتين الخلية أو تحويل الملوثات العضوية المعقدة إلى مركبات عضوية أخرى أبسط بواسطة عوامل بيولوجية مثل الكائنات الحية الدقيقة. العديد من الكائنات الحية الدقيقة الأصلية في الماء والتربة قادرة على تحطيم الملوثات الهيدروكربونية. تقدم هذه الورقة نظرة عامة محدثة على تحلل الهيدروكربون البترولي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في ظل أنظمة بيئية مختلفة.

1 المقدمة

المنتجات البترولية هي المصدر الرئيسي للطاقة للصناعة والحياة اليومية. تحدث التسريبات والانسكابات العرضية بانتظام أثناء التنقيب عن البترول والمنتجات البترولية وإنتاجها وتكريرها ونقلها وتخزينها. قدرت كمية تسرب النفط الخام الطبيعي بحوالي 600000 طن متري سنويًا مع نطاق من عدم اليقين يبلغ 200000 طن متري سنويًا [1]. يعد إطلاق الهيدروكربونات في البيئة سواء بشكل عرضي أو بسبب الأنشطة البشرية سببًا رئيسيًا لتلوث المياه والتربة [2]. يتسبب تلوث التربة بالهيدروكربونات في أضرار جسيمة للنظام المحلي لأن تراكم الملوثات في الحيوانات والأنسجة النباتية قد يتسبب في الموت أو حدوث طفرات [3]. تشمل التكنولوجيا المستخدمة بشكل شائع لمعالجة التربة الميكانيكية ، والدفن ، والتبخر ، والتشتت ، والغسيل. ومع ذلك ، فإن هذه التقنيات باهظة الثمن ويمكن أن تؤدي إلى تحلل غير كامل للملوثات.

تُعد عملية المعالجة الحيوية ، التي تُعرَّف على أنها استخدام الكائنات الحية الدقيقة لإزالة السموم أو إزالة الملوثات نظرًا لقدراتها الأيضية المتنوعة ، طريقة متطورة لإزالة وتدهور العديد من الملوثات البيئية بما في ذلك منتجات صناعة البترول [4]. بالإضافة إلى ذلك ، يُعتقد أن تقنية المعالجة البيولوجية غير جراحية وفعالة من حيث التكلفة نسبيًا [5]. يمثل التحلل البيولوجي بواسطة التجمعات الطبيعية للكائنات الحية الدقيقة إحدى الآليات الأساسية التي يمكن من خلالها إزالة البترول والملوثات الهيدروكربونية الأخرى من البيئة [6] وهي أرخص من تقنيات المعالجة الأخرى [7].

يعتمد نجاح المعالجة البيولوجية للتسرب النفطي على قدرة الفرد على إنشاء والحفاظ على الظروف التي تفضل معدلات التحلل الحيوي للنفط في البيئة الملوثة. غطت العديد من مقالات المراجعة العلمية العوامل المختلفة التي تؤثر على معدل التحلل البيولوجي للزيت [7-12]. أحد المتطلبات المهمة هو وجود الكائنات الحية الدقيقة ذات القدرات الأيضية المناسبة. في حالة وجود هذه الكائنات الدقيقة ، يمكن الحفاظ على معدلات النمو المثلى والتحلل البيولوجي للهيدروكربونات من خلال ضمان وجود تركيزات كافية من العناصر الغذائية والأكسجين وأن الرقم الهيدروجيني يتراوح بين 6 و 9. الخصائص الفيزيائية والكيميائية لمنطقة سطح الزيت والزيت هي أيضًا محددات مهمة لنجاح المعالجة الحيوية. هناك طريقتان رئيسيتان للمعالجة الحيوية للتسرب النفطي: (أ) الزيادة الحيوية ، والتي يتم فيها إضافة البكتيريا المهينة للزيت لتكملة السكان الميكروبيين الحاليين ، و (ب) التحفيز الحيوي ، حيث يتم تحفيز نمو محطمات الزيت الأصلية بواسطة إضافة مغذيات أو ركائز أخرى تحد من النمو.

أدى نجاح جهود المعالجة البيولوجية في تنظيف ناقلة النفط Exxon Valdez إلى التسرب النفطي عام 1989 [13] في Prince William Sound وخليج ألاسكا إلى اهتمام هائل بإمكانية التحلل البيولوجي وتكنولوجيا المعالجة الحيوية. ركزت معظم الدراسات الحالية على تقييم العوامل التي تؤثر على المعالجة الحيوية للزيت أو اختبار المنتجات والطرق المفضلة من خلال الدراسات المعملية [14]. قدمت أعداد محدودة فقط من التجارب الميدانية والمقاييس التجريبية أكثر العروض إقناعًا لهذه التكنولوجيا والتي تم الإبلاغ عنها في الأدبيات التي راجعها النظراء [15-18]. إن نطاق الفهم الحالي للمعالجة الحيوية للنفط محدود أيضًا لأن معظم هذه الدراسات الميدانية والمراجعات قد تم التركيز عليها على تقييم تكنولوجيا المعالجة الحيوية للتعامل مع الانسكابات النفطية واسعة النطاق على الشواطئ البحرية.

تقدم هذه الورقة معلومات محدثة عن التحلل الميكروبي لملوثات الهيدروكربونات البترولية من أجل فهم أفضل لتحديات المعالجة الحيوية.

2. التحلل الجرثومي للهيدروكربونات البترولية

يعد التحلل البيولوجي للهيدروكربونات البترولية عملية معقدة تعتمد على طبيعة وكمية الهيدروكربونات الموجودة. يمكن تقسيم الهيدروكربونات البترولية إلى أربع فئات: المشبعة ، والعطريات ، والأسفلتين (الفينولات ، والأحماض الدهنية ، والكيتونات ، والإسترات ، والبورفيرينات) ، والراتنجات (بيريدين ، كينولين ، كاربازول ، سلفوكسيدات ، وأميدات) [19]. تم الإبلاغ عن عوامل مختلفة تؤثر على تدهور الهيدروكربون بواسطة Cooney et al. [20]. أحد العوامل المهمة التي تحد من التحلل البيولوجي للملوثات الزيتية في البيئة هو توافرها المحدود للكائنات الحية الدقيقة. ترتبط مركبات الهيدروكربونات البترولية بمكونات التربة ، ويصعب إزالتها أو تحللها [21]. تختلف الهيدروكربونات في قابليتها للهجوم الميكروبي. يمكن تصنيف حساسية الهيدروكربونات للتحلل الميكروبي بشكل عام على النحو التالي: الألكانات الخطية

الألكانات المتفرعة الألكانات العطرية الصغيرة الألكانات الحلقية [6 ، 22]. قد لا تتحلل بعض المركبات ، مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ذات الوزن الجزيئي المرتفع (PAHs) ، على الإطلاق [23].

التحلل الجرثومي هو الآلية الطبيعية الرئيسية والنهائية التي يمكن من خلالها تنظيف ملوثات الهيدروكربونات البترولية من البيئة [24-26]. تم الإبلاغ عن التعرف على الهيدروكربونات العطرية المشتقة من البترول المتحلل بيولوجيًا في الرواسب البحرية بواسطة Jones et al. [27]. لقد درسوا التحلل البيولوجي الواسع لعطريات الألكيل في الرواسب البحرية الذي حدث قبل التحلل البيولوجي القابل للاكتشاف لملف n-alkane للزيت الخام والكائنات الحية الدقيقة ، وهي: مفصليات ، Burkholderia ، Mycobacterium ، Pseudomonas ، Sphingomonas ، و Rhodococcus وجد أنها متورطة في تحلل الألكيل العطري. تم الإبلاغ عن التحلل الميكروبي للهيدروكربونات البترولية في مجرى استوائي ملوث في لاغوس ، نيجيريا بواسطة Adebusoye et al. [28]. تسع سلالات بكتيرية وهي Pseudomonas fluorescens ، P. aeruginosa ، Bacillus subtilis ، Bacillus ص.، Alcaligenes ص. ، Acinetobacter lwoffi و Flavobacterium sp. و Micrococcus roseus و Corynebacterium ص. من التيار الملوث الذي يمكن أن يتحلل من النفط الخام.

تتحلل الهيدروكربونات الموجودة في البيئة بشكل أساسي عن طريق البكتيريا والخميرة والفطريات. تراوحت الكفاءة المُبلغ عنها للتحلل البيولوجي من 6٪ [29] إلى 82٪ [30] لفطريات التربة ، و 0.13٪ [29] إلى 50٪ [30] لبكتيريا التربة ، و 0.003٪ [31] إلى 100٪ [32] من أجل البكتيريا البحرية. أفاد العديد من العلماء أن المجموعات السكانية المختلطة ذات القدرات الأنزيمية العريضة مطلوبة لتقويض الخلائط المعقدة من الهيدروكربونات مثل النفط الخام في التربة [33] والمياه العذبة [34] والبيئات البحرية [35 ، 36].

البكتيريا هي أكثر العوامل نشاطًا في تدهور البترول ، وهي تعمل كمواد تحلل أولية للزيت المنسكب في البيئة [37 ، 38]. من المعروف أن العديد من البكتيريا تتغذى حصريًا على الهيدروكربونات [39]. سجل Floodgate [36] 25 جنساً من البكتيريا المهينة للهيدروكربونات و 25 جنساً من الفطريات المهينة للهيدروكربون والتي تم عزلها من البيئة البحرية. تضمنت مجموعة مماثلة من Bartha and Bossert [33] 22 جنسًا من البكتيريا و 31 جنسًا من الفطريات. في الأيام السابقة ، كان مدى مشاركة البكتيريا والخميرة والفطريات الخيطية في التحلل البيولوجي للهيدروكربونات البترولية موضوعًا لدراسة محدودة ، ولكن بدا أنها إحدى وظائف النظام البيئي والظروف البيئية المحلية [7]. تم الإبلاغ عن زيت البترول الخام من التربة الملوثة بالبترول من شمال شرق الهند بواسطة Das و Mukherjee [40]. Acinetobacter ص. وجد أنه قادر على استخدام n- الألكانات بطول السلسلة C.10–ج40 كمصدر وحيد للكربون [41]. الأجناس البكتيرية ، وهي جوردونيا, Brevibacterium, ايروميكروبيوم ، ديتزيا, بوركولديريا ، و المتفطرة المعزولة من التربة الملوثة بالبترول ثبت أنها الكائنات الحية المحتملة لتحلل الهيدروكربون [42]. تحلل الهيدروكربونات العطرية المتعددة بواسطة سفينغوموناس تم الإبلاغ عنه بواسطة Daugulis و McCracken [43].

الأجناس الفطرية ، وهي Amorphoteca, نيوسارتوريا, تلاروميسيس ، و الجرافيوم وأجناس الخميرة ، وهي المبيضات ، اليروية ، و بيتشيا تم عزلها من التربة الملوثة بالبترول وثبت أنها كائنات حية محتملة لتحلل الهيدروكربون [42]. أبلغ سينغ [44] أيضًا عن مجموعة من الفطريات الأرضية ، وهي ، فطر الرشاشيات, السيفالوسبوريوم ، و بنسيليوم والتي تم العثور عليها أيضًا على أنها عامل تحلل محتمل لهيدروكربونات النفط الخام. أنواع الخميرة وهي المبيضات الدهنية ، Rhodotorula mucilaginosa ، Geotrichum ص، والغشاء المخاطي Trichosporon المعزولة من المياه الملوثة لوحظ أنها تتحلل من المركبات البترولية [45].

على الرغم من أن الطحالب والبروتوزوا هم أعضاء مهمون في المجتمع الميكروبي في كل من النظم البيئية المائية والبرية ، إلا أن التقارير قليلة فيما يتعلق بمشاركتهم في التحلل البيولوجي للهيدروكربونات. ووكر وآخرون. [51] عزل طحلب ، بروتوثيكا زوبفي التي كانت قادرة على استخدام النفط الخام وركيزة هيدروكربونية مختلطة وأظهرت تحللًا واسعًا لـ n-alkanes و isoalkanes وكذلك الهيدروكربونات العطرية. سيرنيجليا وآخرون. [52] لاحظ أن تسعة أنواع من البكتيريا الزرقاء وخمسة من الطحالب الخضراء وطحلب أحمر واحد وطحلب بني واثنين من الدياتومات يمكنها أكسدة النفثالين. على النقيض من ذلك ، لم يثبت البروتوزوا أنها تستخدم الهيدروكربونات.

3. العوامل المؤثرة في تدهور الهيدروكربونات البترولية

تم التعرف على عدد من العوامل المحددة التي تؤثر على التحلل الحيوي للهيدروكربونات البترولية ، وقد ناقش بروسو العديد منها [53]. يعتبر تكوين ملوثات الهيدروكربونات البترولية وقابليتها للتحلل البيولوجي هو الاعتبار الأول والأهم عند تقييم مدى ملاءمة نهج المعالجة. من بين العوامل الفيزيائية ، تلعب درجة الحرارة دورًا مهمًا في التحلل البيولوجي للهيدروكربونات من خلال التأثير المباشر على كيمياء الملوثات وكذلك التأثير على فسيولوجيا وتنوع النباتات الميكروبية. وجد أطلس [54] أنه في درجات الحرارة المنخفضة ، تزداد لزوجة الزيت ، بينما تقل تقلبات الهيدروكربونات السامة منخفضة الوزن الجزيئي ، مما يؤخر ظهور التحلل البيولوجي.

تؤثر درجة الحرارة أيضًا على قابلية ذوبان الهيدروكربونات [62]. على الرغم من أن التحلل البيولوجي للهيدروكربون يمكن أن يحدث في نطاق واسع من درجات الحرارة ، فإن معدل التحلل البيولوجي ينخفض ​​عمومًا مع انخفاض درجة الحرارة. يوضح الشكل 1 أن أعلى معدلات التحلل التي تحدث بشكل عام في النطاق 30-40

C في بيئات التربة ، 20-30 درجة مئوية في بعض بيئات المياه العذبة و15-20 درجة مئوية في البيئات البحرية [33 ، 34]. أفاد كل من Venosa و Zhu [63] أن درجة حرارة البيئة المحيطة أثرت على كل من خصائص الزيت المنسكب ونشاط الكائنات الحية الدقيقة. تم الإبلاغ عن تحلل حيوي كبير للهيدروكربونات في البيئات المحبة للنفسية في المناطق المعتدلة [64 ، 65].


تعتبر المغذيات مكونات مهمة جدًا للتحلل البيولوجي الناجح للملوثات الهيدروكربونية خاصة النيتروجين والفوسفور وفي بعض الحالات الحديد [34]. يمكن أن تصبح بعض هذه العناصر الغذائية عاملاً مقيدًا وبالتالي تؤثر على عمليات التحلل البيولوجي. أفاد أطلس [35] أنه عندما حدث انسكاب نفطي كبير في بيئات المياه العذبة والبحرية ، زاد الإمداد بالكربون بشكل كبير وأصبح توفر النيتروجين والفوسفور عمومًا عاملاً مقيدًا لتدهور الزيت. في البيئات البحرية ، وجد أنه أكثر وضوحًا بسبب انخفاض مستويات النيتروجين والفوسفور في مياه البحر [36]. تعتبر الأراضي الرطبة في المياه العذبة عادةً ناقصة في المغذيات بسبب الطلب الكبير على المغذيات من قبل النباتات [66]. لذلك ، كانت الإضافات الغذائية ضرورية لتعزيز التحلل الحيوي للملوثات الزيتية [67 ، 68]. من ناحية أخرى ، يمكن أن تمنع تركيزات المغذيات الزائدة نشاط التحلل البيولوجي [69]. أبلغ العديد من المؤلفين عن الآثار السلبية لارتفاع مستويات NPK على التحلل الحيوي للهيدروكربونات [70 ، 71] خاصة على المواد العطرية [72]. تمت دراسة فعالية الأسمدة للمعالجة الحيوية للزيت الخام في رواسب المد والجزر تحت القطب الشمالي بواسطة Pelletier et al. [64]. كما تم الإبلاغ عن استخدام روث الدواجن كسماد عضوي في التربة الملوثة [73] ، وتم تعزيز التحلل الحيوي في وجود روث الدواجن وحده. ماكي وآخرون. [74] ذكرت أن الأكسدة الضوئية تزيد من قابلية التحلل البيولوجي للهيدروكربونات البترولية عن طريق زيادة التوافر البيولوجي وبالتالي تعزيز الأنشطة الميكروبية.

4. آلية تحلل الهيدروكربونات البترولية

يحدث التحلل الأسرع والأكمل لغالبية الملوثات العضوية في الظروف الهوائية. يوضح الشكل 2 المبدأ الرئيسي للتحلل الهوائي للهيدروكربونات [75]. الهجوم الأولي للملوثات العضوية داخل الخلايا هو عملية أكسدة وتنشيط الأكسجين ودمجه هو التفاعل الإنزيمي الرئيسي الذي يتم تحفيزه بواسطة الأكسجين والبيروكسيداز. تقوم مسارات التحلل المحيطي بتحويل الملوثات العضوية خطوة بخطوة إلى مواد وسيطة من التمثيل الغذائي الوسيط المركزي ، على سبيل المثال ، دورة حمض الكربوكسيل. يحدث التخليق الحيوي للكتلة الحيوية للخلية من المستقلبات الأولية المركزية ، على سبيل المثال ، أسيتيل CoA ، والسكسينات ، والبيروفات. يتم تصنيع السكريات اللازمة لمختلف عمليات التخليق الحيوي والنمو عن طريق استحداث السكر.


يمكن التوسط في تحلل الهيدروكربونات البترولية بواسطة نظام إنزيم محدد. يوضح الشكل 3 الهجوم الأولي على المواد الغريبة عن طريق الأكسجين [75]. الآليات الأخرى المعنية هي (1) ربط الخلايا الميكروبية بالركائز و (2) إنتاج المواد الحيوية [76]. لا تزال آلية الامتصاص المرتبطة بربط الخلية بقطيرة الزيت غير معروفة ولكن تمت دراسة إنتاج المواد الحيوية الخافضة للتوتر بشكل جيد.


5. إنزيمات تساهم في تحلل الهيدروكربونات

تشكل هيدروكسيلازات السيتوكروم P450 عائلة فائقة من ثيولات الهيمي أحادي الأكسجين في كل مكان والتي تلعب دورًا مهمًا في التحلل الميكروبي للزيت ، والهيدروكربونات المكلورة ، وإضافات الوقود ، والعديد من المركبات الأخرى [77]. اعتمادًا على طول السلسلة ، يلزم وجود أنظمة إنزيم لإدخال الأكسجين في الركيزة لبدء التحلل البيولوجي (الجدول 1). تحتوي حقيقيات النوى العليا عمومًا على العديد من عائلات P450 المختلفة التي تتكون من عدد كبير من أشكال P450 الفردية التي قد تساهم كمجموعة من الأشكال الإسوية في التحويل الأيضي لركيزة معينة. في الكائنات الحية الدقيقة ، لا يمكن العثور على تعدد P450 إلا في عدد قليل من الأنواع [78]. تم العثور على أنظمة إنزيم السيتوكروم P450 للمشاركة في التحلل البيولوجي للهيدروكربونات البترولية (الجدول 1). يتم التوسط في قدرة العديد من أنواع الخميرة على استخدام n-alkanes وغيرها من الهيدروكربونات الأليفاتية كمصدر وحيد للكربون والطاقة من خلال وجود العديد من أشكال السيتوكروم P450 الميكروسومية. تم عزل إنزيمات السيتوكروم P450 هذه من أنواع الخميرة مثل المبيضات المالتوسا, المبيضات الاستوائية، و المبيضات أبيكولا [79]. تنوع أنظمة alkaneoxygenase في بدائيات النوى وحقيقيات النوى التي تشارك بنشاط في تحلل الألكانات في ظل الظروف الهوائية مثل إنزيمات السيتوكروم P450 ، وهيدروكسيلازات الألكان ثنائية الغشاء المتكاملة (على سبيل المثال ، alkB) ، و monooxygenases الميثان القابل للذوبان ثنائي الحديد ، والنحاس المرتبط بالغشاء الذي يحتوي على الميثان monooxygenases تمت مناقشتها بواسطة Van Beilen و Funhoff [80].

6. امتصاص الهيدروكربونات بواسطة المواد الحيوية

العوامل الحيوية هي مجموعة غير متجانسة من المركبات الكيميائية النشطة السطحية التي تنتجها مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة [57 ، 58 ، 60 ، 81-83]. تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي على تعزيز الذوبان وإزالة الملوثات [84 ، 85]. يتم تعزيز التحلل البيولوجي أيضًا بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي بسبب زيادة التوافر البيولوجي للملوثات [86]. تم الإبلاغ عن المعالجة الحيوية لحمأة الزيت باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي بواسطة كاموترا وسينغ [87]. كونسورتيوم ميكروبي يتكون من عزلتين من الزائفة الزنجارية وعزل واحد Rhodococcus erythropolis من التربة الملوثة بالحمأة الزيتية استخدمت في هذه الدراسة. كان الكونسورتيوم قادرًا على تحلل 90٪ من الهيدروكربونات في 6 أسابيع في الثقافة السائلة. تم اختبار قدرة الاتحاد على تحلل الحمأة الهيدروكربونية في تجربتين ميدانيتين منفصلتين. بالإضافة إلى ذلك ، تم أيضًا تقييم تأثير مادتين مضافتين (خليط مغذي ومستحضر خافض للتوتر السطحي الخام على كفاءة العملية. تم إنتاج العامل الخافض للتوتر الحيوي المستخدم من قبل عضو في الاتحاد وتم تحديده على أنه خليط من 11 متجانسة rhamnolipid. الاتحاد تدهورت 91٪ من محتوى التربة من الهيدروكربونات الملوثة بحمأة الزيت الخام بنسبة 1٪ (حجم / حجم) في 5 أسابيع. أدى الاستخدام المنفصل لأي مادة مضافة مع الاتحاد إلى استنفاد 91-95٪ من محتوى الهيدروكربون في 4 أسابيع مع كون المستحضر الخام الخافض للتوتر السطحي معززًا أكثر فاعلية للتحلل. ومع ذلك ، تم الحصول على أكثر من 98٪ من استنفاد الهيدروكربون عند إضافة كلتا المادتين مع الاتحاد ، وقد أثبتت البيانات استخدام خافض للتوتر السطحي الخام لمعالجة الهيدروكربون.

الكاذبة هي أفضل أنواع البكتيريا المعروفة القادرة على استخدام الهيدروكربونات كمصادر للكربون والطاقة وإنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي [37 ، 87-89]. من بين الكاذبة, P. الزنجارية تمت دراسته على نطاق واسع لإنتاج المواد الحيوية من نوع الجليكوليبيد. ومع ذلك ، تم الإبلاغ أيضًا عن المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع الجليكوليبيد من بعض الأنواع الأخرى مثل P. putida و P. chlororaphis. تزيد المواد الخافضة للتوتر السطحي من مساحة سطح الزيت وهذه الكمية من الزيت متاحة بالفعل للبكتيريا لتستخدمها [90]. يلخص الجدول 2 التقارير الأخيرة حول إنتاج المواد الخافضة للتوتر الحيوي بواسطة كائنات دقيقة مختلفة. يمكن أن تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي كعوامل استحلاب عن طريق تقليل التوتر السطحي وتشكيل المذيلات. تؤخذ القطرات الدقيقة المغلفة في سطح الخلية الميكروبية الكارهة للماء بالداخل وتتحلل. يوضح الشكل 4 تورط العامل الحيوي (rhamnolipids) التي تنتجها Pseudomonas sp. وآلية تكوين المذيلات في امتصاص الهيدروكربونات [75].


مشاركة الفاعل الحيوي (rhamnolipid) التي تنتجها الزائفة ل س في امتصاص الهيدروكربونات.

7. التحلل البيولوجي للهيدروكربونات البترولية بواسطة الخلايا المعطلة

تم استخدام الخلايا المعطلة ودراستها من أجل المعالجة الحيوية للعديد من المواد الكيميائية السامة. لا يعمل التثبيت على تبسيط فصل الخلايا المعطلة واستعادتها فحسب ، بل يجعل التطبيق أيضًا قابلاً لإعادة الاستخدام مما يقلل التكلفة الإجمالية. استخدم ويلسي وبرادلي [91] التعليق المجاني وتثبيتهما الزائفة ص. لتحلل البنزين في نظام مائي. أشارت الدراسة إلى أن التثبيت أدى إلى مزيج من زيادة التلامس بين الخلايا وقطرات الهيدروكربونات ومستوى محسن من إنتاج rhamnolipids. تسببت Rhamnolipids في تشتت أكبر للألكانات غير القابلة للذوبان في الماء في الطور المائي بسبب خصائصها الأمفيباثية وتتكون الجزيئات من شقوق محبة للماء وكارهة للماء ، مما قلل من التوتر البيني لأنظمة الزيت والماء. نتج عن ذلك تفاعل أعلى للخلايا مع قطرات هيدروكربون مذابة أصغر بكثير من الخلايا وامتصاص سريع للهيدروكربون في الخلايا. دياز وآخرون [92] ذكرت أن تجميد الخلايا البكتيرية عزز معدل التحلل البيولوجي للزيت الخام مقارنة بالخلايا الحية الحرة في مجموعة واسعة من ملوحة المزرعة. يمكن إجراء التثبيت في وضع الدُفعات بالإضافة إلى الوضع المستمر. تستخدم مفاعلات الطبقة المعبأة بشكل شائع في الوضع المستمر لتحطيم الهيدروكربونات. كننغهام وآخرون [93] استخدم كحول البولي ينيل (PVA) بالتبريد كمصفوفة انحباس وكائنات دقيقة أصلية في الموقع. قاموا ببناء ملفات حيوية مختبرية لمقارنة الزيادة الحيوية المعطلة مع الزيادة الحيوية في الثقافة السائلة والتحفيز الحيوي. تم العثور على الأنظمة المعطلة لتكون الأكثر نجاحًا من حيث النسبة المئوية لإزالة الديزل بعد 32 يومًا.

Rahman et al. [94] أجرى تجربة لدراسة قدرة البكتيريا المعطلة في حبيبات الألجينات على تحلل الهيدروكربونات. أظهرت النتائج عدم وجود انخفاض في نشاط التحلل الحيوي للائتلاف الميكروبي عند الاستخدام المتكرر. استنتج أن تجميد الخلايا هو تطبيق واعد في المعالجة الحيوية للموقع الملوث بالهيدروكربون.

8. وكلاء المعالجة البيولوجية المتاحون تجارياً

تم تحدي الثقافات الميكروبيولوجية أو الإنزيمات المضافة أو الإضافات الغذائية التي تزيد بشكل كبير من معدل التحلل البيولوجي للتخفيف من آثار التصريف كعوامل معالجة حيوية من قبل USEPA [95]. يتم تصنيف عوامل المعالجة الحيوية على أنها عوامل زيادة حيوية وعوامل تحفيز حيوي على أساس النهجين الرئيسيين للمعالجة الحيوية لتسرب النفط. تم اقتراح العديد من منتجات المعالجة البيولوجية والترويج لها من قبل البائعين ، خاصة خلال أوائل التسعينيات ، عندما تم الترويج للمعالجة البيولوجية على أنها "الحل النهائي" لانسكاب النفط [96].

قامت وكالة حماية البيئة الأمريكية بتجميع قائمة تضم 15 عاملاً من عوامل المعالجة البيولوجية [95 ، 97] كجزء من جدول المنتج الوطني لخطة طوارئ التلوث النفطي والمواد الخطرة (NCP) ، والذي كان مطلوبًا بموجب قانون المياه النظيفة ، قانون التلوث بالزيت لعام 1990 ، وخطة الطوارئ الوطنية (NCP) كما هو موضح في الجدول 3. ولكن تم تعديل القائمة ، وتم تخفيض عدد وكلاء المعالجة البيولوجية إلى تسعة.

أظهرت الدراسات أن منتجات المعالجة الحيوية قد تكون فعالة في المختبر ولكنها أقل فعالية في هذا المجال [14 ، 17 ، 18 ، 98]. وذلك لأن الدراسات المختبرية لا يمكنها دائمًا محاكاة ظروف العالم الحقيقي المعقدة مثل عدم التجانس المكاني والتفاعلات البيولوجية والتأثيرات المناخية وقيود النقل الجماعي للمغذيات. لذلك ، فإن الدراسات الميدانية والتطبيقات هي الاختبارات النهائية أو أكثر إثبات مقنع لفعالية منتجات المعالجة البيولوجية.

مقارنة بالمنتجات الميكروبية ، تم تطوير وتسويق عدد قليل جدًا من المواد المضافة إلى المغذيات على وجه التحديد كعوامل معالجة حيوية تجارية لتنظيف الانسكاب النفطي. ربما يرجع ذلك إلى أن الأسمدة الشائعة غير مكلفة ومتاحة بسهولة وقد ثبت أنها فعالة إذا تم استخدامها بشكل صحيح. ومع ذلك ، نظرًا لقيود الأسمدة الشائعة (على سبيل المثال ، يتم غسلها بسرعة بسبب حركة المد والجزر) ، تم مؤخرًا تقييم العديد من منتجات المغذيات العضوية ، مثل منتجات المغذيات الزيتية ، وتسويقها كعوامل معالجة حيوية. تم أيضًا وضع أربعة عوامل ، وهي Inipol EAP22 و Oil Spill Eater II (OSE II) و BIOREN 1 و BIOREN 2 ، المدرجة في جدول منتجات NCP في هذه الفئة.

تم إدراج Inipol EAP22 (Societe ، CECA S. هذا المنتج المغذي عبارة عن يوريا تحتوي على مستحلب دقيق كمصدر للنيتروجين ، وفوسفات لوريث الصوديوم كمصدر للفوسفور ، و 2-بوتوكسي -1-إيثانول كمادة خافضة للتوتر السطحي ، وحمض الأوليك لإعطاء المادة قدرتها على مقاومة الماء. تشمل المزايا المزعومة لـ Inipol EAP22 (1) منع تكوين مستحلبات الماء في الزيت عن طريق تقليل لزوجة الزيت والتوتر السطحي (2) توفير إطلاق متحكم للنيتروجين والفوسفور للتحلل الحيوي للزيت (3) عدم إظهار أي سمية للنباتات و الحيوانات والتحلل البيولوجي الجيد [99].

آكل التسرب النفطي II (Oil Spill Eater International، Corp.) هو منتج مغذي آخر مدرج في جدول NCP [97]. هذا المنتج مدرج كمواد مغذية / مضافة للإنزيم ويتكون من "النيتروجين والفوسفور والكربون المتاح بسهولة والفيتامينات من أجل الاستعمار السريع للبكتيريا التي تحدث بشكل طبيعي". تم إجراء عرض ميداني في موقع حيوي في مركز القتال الجوي الأرضي التابع لسلاح مشاة البحرية (MCAGCC) في كاليفورنيا للتحقيق في فعالية OSEII في تعزيز التحلل البيولوجي للهيدروكربون في منطقة الفادوز الملوثة بالوقود [106].

أجرى باحثون من برنامج EUREKA BIOREN الأوروبي تجربة ميدانية في بيئة مصب النهر لتقييم فعالية اثنين من منتجات المعالجة الحيوية (BIOREN 1 و 2) [114 ، 115]. تم اشتقاق هذين المنتجين المغذيين من وجبات السمك في شكل حبيبات مع اليوريا والسوبر فوسفات كمصادر للنيتروجين والفوسفور والمواد البروتينية كمصدر للكربون. كان الاختلاف الرئيسي بين الصيغتين هو أن بيورن 1 يحتوي على خافض للتوتر السطحي. أظهرت النتائج أن وجود الفاعل الحيوي في بيورن 1 كان العنصر الأكثر نشاطا والذي ساهم في زيادة معدلات تحلل الزيت بينما لم يكن بيورن 2 (بدون خافض للتوتر الحيوي) فعالا في هذا الصدد. قد يكون العامل الحيوي قد ساهم في زيادة التوافر البيولوجي للهيدروكربونات للهجوم الميكروبي.

9. العلاج بالنباتات

المعالجة النباتية هي تقنية ناشئة تستخدم النباتات لإدارة مجموعة واسعة من مشاكل التلوث البيئي ، بما في ذلك تنظيف التربة والمياه الجوفية الملوثة بالهيدروكربونات والمواد الخطرة الأخرى. الآليات المختلفة ، وهي التحكم الهيدروليكي ، والتوازن النباتي ، ومعالجة الجذور ، والتحول النباتي. يمكن استخدامها لمعالجة مجموعة متنوعة من الملوثات.

يمكن أن تكون المعالجة بالنباتات فعالة من حيث التكلفة (أ) للمواقع الكبيرة ذات المستويات الضحلة المتبقية من التلوث بالملوثات العضوية أو المغذية أو المعدنية ، حيث لا يشكل التلوث خطرًا وشيكًا ولا يلزم سوى "معالجة التلميع" (ب) حيث يتم استخدام الغطاء النباتي كسقف نهائي وإغلاق للموقع [116].

تشمل مزايا استخدام المعالجة النباتية الفعالية من حيث التكلفة والمزايا الجمالية وقابلية التطبيق على المدى الطويل (الجدول 4). علاوة على ذلك ، فإن استخدام المعالجة النباتية كعلاج ثانوي أو تلميع فى الموقع تقلل خطوة المعالجة من اضطراب الأرض وتقضي على تكاليف النقل والمسؤولية المرتبطة بالمعالجة والتخلص خارج الموقع.

قدمت الأبحاث وتطبيق المعالجة النباتية لمعالجة تلوث الهيدروكربونات البترولية على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية الكثير من المعلومات المفيدة التي يمكن استخدامها لتصميم أنظمة معالجة فعالة ودفع المزيد من التحسين والابتكار. يمكن تطبيق المعالجة النباتية لمعالجة العديد من المواقع الملوثة. ومع ذلك ، لا يُعرف الكثير عن مصير الملوثات ومسارات التحول ، بما في ذلك هوية المستقلبات (الجدول 4). توجد بيانات قليلة حول معدلات إزالة الملوثات والكفاءات التي تُعزى مباشرة إلى النباتات في ظل الظروف الميدانية.

تم التحقيق في الاستخدام المحتمل للمعالجة النباتية في موقع ملوث بالهيدروكربونات. منحت إدارة إدارة البيئة في ألاباما موقعًا يضم حوالي 1500 ياردة مكعبة من التربة تحتوي 70٪ من عينات خط الأساس على أكثر من 100 جزء في المليون من إجمالي الهيدروكربونات البترولية (TPH). بعد عام واحد من الغطاء النباتي ، وجد أن ما يقرب من 83٪ من العينات تحتوي على أقل من 10 جزء في المليون من إجمالي الهيدروكربونات المائي. تم أيضًا التحقيق في إزالة إجمالي الهيدروكربونات البترولية (TPH) في العديد من المواقع الميدانية الملوثة بالنفط الخام أو وقود الديزل أو نفايات مصفاة البترول ، بتركيزات أولية من الهيدروكربونات البترولية من 1700 إلى 16000 مجم / كجم [117 ، 118]. وجد أن نمو النبات يختلف باختلاف الأنواع. أدى وجود بعض الأنواع إلى اختفاء TPH بشكل أكبر من الأنواع الأخرى أو في التربة غير المزروعة. من بين النباتات الاستوائية التي تم اختبارها للاستخدام في جزر المحيط الهادئ ، هناك ثلاث أشجار ساحلية ، kou (كورديا الفرعية) ، ميلو (Thespesia populnea) و kiawe (بروزوبيس باليدا) وشجيرة الشاطئ الأصلي naupaka

تحمل الظروف الميدانية وتسهيل تنظيف التربة الملوثة بوقود الديزل [119]. غالبًا ما كانت تُزرع الحشائش بالأشجار في مواقع بها ملوثات عضوية كطريقة علاج أولية. تم العثور على كمية هائلة من الجذور الدقيقة في التربة السطحية لتكون فعالة في ربط وتحويل الملوثات الكارهة للماء مثل TPH و BTEX و PAHs. غالبًا ما كانت تُزرع الحشائش بين صفوف الأشجار لتوفير استقرار التربة والحماية من الغبار الناجم عن الرياح الذي يمكن أن ينقل الملوثات إلى خارج الموقع. البقوليات مثل البرسيم (ميديكاغو ساتيفا) ، مثل البرسيم (تريفوليوم هجين) والبازلاء (Pisum sp.) لإعادة النيتروجين إلى التربة الفقيرة. فيسكو (فولبيا ميروس)، الذرة (إليموس س.)، زهرة البرسيم (تريفوليوم sp.) ، وعشب الكناري القصب (Phalaris arundinacea) تم استخدامها بنجاح في عدة مواقع ، خاصة الملوثة بمخلفات البتروكيماويات. بمجرد حصادها ، يمكن التخلص من الأعشاب كسماد أو حرقها.

قد يكون التحلل الميكروبي في منطقة الجذور هو أهم آلية لإزالة المواد العضوية في نطاق الديزل في التربة الملوثة بالنباتات [120]. يحدث هذا لأن الملوثات مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات شديدة الكراهية للماء ، كما أن امتصاصها للتربة يقلل من توافرها البيولوجي لامتصاص النبات والتحول النباتي.

10. البكتيريا المعدلة وراثيا

تلقت تطبيقات الكائنات الدقيقة المهندسة وراثيًا (GEMs) في المعالجة البيولوجية قدرًا كبيرًا من الاهتمام لتحسين تدهور النفايات الخطرة في ظل ظروف المختبر. هناك تقارير عن تدهور الملوثات البيئية من قبل البكتيريا المختلفة. يوضح الجدول 5 بعض الأمثلة على الاستخدام ذي الصلة لتكنولوجيا الهندسة الوراثية لتحسين المعالجة الحيوية للملوثات الهيدروكربونية باستخدام البكتيريا. أظهرت البكتيريا المعدلة وراثيًا قدرة تحلل أعلى. ومع ذلك ، فإن الشواغل البيئية والبيئية والقيود التنظيمية هي عقبات رئيسية لاختبار GEM في هذا المجال. يجب حل هذه المشكلات قبل أن يتمكن GEM من توفير عملية تنظيف فعالة بتكلفة أقل.

تم تطبيق استخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا في مراقبة عملية المعالجة الحيوية ، ومراقبة الإجهاد ، والاستجابة للإجهاد ، وتحليل نقطة النهاية ، وتقييم السمية. تم سرد أمثلة على هذه التطبيقات في الجدول 6. وشمل نطاق الملوثات المختبرة المركبات المكلورة ، والهيدروكربونات العطرية ، والمواد السامة غير القطبية. إن الجمع بين المعرفة الميكروبيولوجية والبيئية ، والآليات البيوكيميائية ، وتصميمات الهندسة الميدانية هي عناصر أساسية للنجاح فى الموقع المعالجة البيولوجية باستخدام البكتيريا المعدلة وراثيا.

11. الخلاصة

يعد تنظيف الهيدروكربونات البترولية في البيئة الجوفية مشكلة حقيقية في العالم. إن الفهم الأفضل لآلية التحلل البيولوجي له أهمية بيئية عالية تعتمد على الكائنات الحية الدقيقة الأصلية لتحويل أو تمعدن الملوثات العضوية. تساعد عملية التحلل الميكروبي على التخلص من الزيت المنسكب من البيئة بعد الإزالة الحرجة لكميات كبيرة من الزيت بطرق فيزيائية وكيميائية مختلفة. هذا ممكن لأن الكائنات الحية الدقيقة لديها أنظمة إنزيمية تتحلل وتستخدم الهيدروكربونات المختلفة كمصدر للكربون والطاقة.

يمثل استخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا (GM) حدودًا بحثية ذات آثار واسعة. الفوائد المحتملة لاستخدام البكتيريا المعدلة وراثيا كبيرة. لكن الحاجة إلى البكتيريا المعدلة وراثيًا قد تكون موضع شك في العديد من الحالات ، مع الأخذ في الاعتبار أن الأنواع الأصلية غالبًا ما تعمل بشكل كافٍ ولكننا لا نستفيد من الإمكانات الكاملة للأنواع البرية بسبب فهمنا المحدود لآليات المعالجة النباتية المختلفة ، بما في ذلك تنظيم أنظمة الإنزيم التي تحلل الملوثات .

لذلك ، بناءً على المراجعة الحالية ، يمكن الاستنتاج أن التحلل الميكروبي يمكن اعتباره مكونًا رئيسيًا في استراتيجية التنظيف لمعالجة الهيدروكربونات البترولية.

مراجع

  1. Kvenvolden and C.K Cooper ، "التسرب الطبيعي للنفط الخام إلى البيئة البحرية ،" الحروف الجغرافية البحرية، المجلد. 23 ، لا. 3-4، pp.140–146، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  2. ج. هوليجر ، س. جاسبارد ، ج. مراجعات علم الأحياء الدقيقة FEMS، المجلد. 20 ، لا. 3-4 ، ص 517-523 ، 1997. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  3. P. J. J. Alvarez and T.M Vogel ، "تفاعلات الركيزة للبنزين والتولوين وبارا زيلين أثناء التحلل الميكروبي بواسطة الثقافات النقية وطين طبقات المياه الجوفية المختلطة ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 57 ، لا. 10 ، ص 2981-2985 ، 1991. عرض على: الباحث العلمي من Google
  4. J. I. Medina-Bellver، P. Mar & # xedn، A. Delgado، A. Rodr & # xedguez-S & # xe1nchez، E. Reyes، J.L Ramos، and S. Marqu & # xe9s، “Evidence for فى الموقع التحلل البيولوجي للنفط الخام بعد انسكاب نفط Prestige ، " علم الأحياء الدقيقة البيئية، المجلد. 7 ، لا. 6 ، الصفحات من 773 إلى 779 ، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  5. T.M April ، و J.M Foght ، و R. S. Currah ، "الفطريات الخيطية المهينة للهيدروكربونات المعزولة من تربة حفرة التوهج في شمال وغرب كندا ،" المجلة الكندية لعلم الأحياء الدقيقة، المجلد. 46 ، لا. 1، pp.38–49، 2000. View at: Google Scholar
  6. دبليو Ulrici ، "مناطق التربة الملوثة ، بلدان مختلفة ومراقبة الملوثات من الملوثات ،" في العملية البيئية II. التكنولوجيا الحيوية لتطهير التربة، H. J. Rehm and G. Reed، Eds.، vol. 11، pp.5–42، 2000. View at: Google Scholar
  7. جي جي ليهي و آر آر كولويل ، "التحلل الميكروبي للهيدروكربونات في البيئة ،" المراجعات الميكروبيولوجية، المجلد. 54 ، لا. 3، pp.305–315، 1990. View at: Google Scholar
  8. زوبيل ، "تأثير الكائنات الدقيقة على الهيدروكربونات ،" المراجعات البكتريولوجية، المجلد. 10، pp.1–49، 1946. View at: Google Scholar
  9. آر إم أطلس ، "التحلل الميكروبي للهيدروكربونات البترولية: منظور بيئي ،" المراجعات الميكروبيولوجية، المجلد. 45 ، لا. 1، pp. 180–209، 1981. عرض على: الباحث العلمي من Google
  10. آر إم أطلس ، إد. علم الأحياء الدقيقة البترولية، ماكميليون ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1984.
  11. R.M. Atlas و R. Bartha ، "التحلل البيولوجي للهيدروكابون والمعالجة الحيوية لتسرب النفط" التقدم في علم البيئة الميكروبية، المجلد. 12، pp.287–338، 1992. View at: Google Scholar
  12. جي إم فوغت ودي دبليو إس ويستليك ، "التحلل الحيوي للهيدروكربونات في المياه العذبة" ، في النفط في المياه العذبة: الكيمياء والبيولوجيا وتكنولوجيا الإجراءات المضادة، J.H Vandermeulen and S.R Hrudey، Eds.، pp. 217-230، Pergamon Press، New York، NY، USA، 1987. View at: Google Scholar
  13. R.M. Atlas و R. Bartha ، "الأساسيات والتطبيقات" ، في علم البيئة الميكروبية، ص 523-530 ، بنيامين / كامينغز ، سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، الطبعة الرابعة ، 1998. عرض على: الباحث العلمي من Google
  14. A. J. Mearns ، "تنظيف الشواطئ الملوثة بالنفط: وضع المعالجة البيولوجية على المحك ،" نشرة علوم وتكنولوجيا الانسكاب، المجلد. 4 ، لا. 4، pp.209–217، 1997. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  15. آر سي برينس ، "المعالجة الحيوية لتسرب البترول في البيئات البحرية ،" مراجعات نقدية في علم الأحياء الدقيقة، المجلد. 19 ، لا. 4، pp.217–242، 1993. View at: Google Scholar
  16. ر.ب.ج.سوانيل ، ك.لي ، وماكدوناغ ، "التقييمات الميدانية للمعالجة الحيوية لتسرب النفط البحري ،" المراجعات الميكروبيولوجية، المجلد. 60 ، لا. 2، pp.342–365، 1996. View at: Google Scholar
  17. أ.د.فينوزا ، إم ت.Suidan ، و M. T. Suidan ، "المعالجة البيولوجية لانسكاب النفط التجريبي على ساحل خليج ديلاوير ،" علوم وتكنولوجيا البيئة، المجلد. 30 ، لا. 5، pp. 1764–1775، 1996. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  18. A. D. Venosa ، D.W King ، و G. A. Sorial ، "اختبار القارورة المحيرة لفعالية المشتت: تقييم Robin المستدير لإمكانية التكاثر والتكرار ،" نشرة علوم وتكنولوجيا الانسكاب، المجلد. 7 ، لا. 5-6 ، الصفحات 299-308 ، 2002. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  19. آر كولويل ، جيه دي ووكر ، وجيه جيه كوني ، "الجوانب البيئية للتدهور الجرثومي للبترول في البيئة البحرية ،" مراجعات نقدية في علم الأحياء الدقيقة، المجلد. 5 ، لا. 4، pp.423–445، 1977. عرض على: الباحث العلمي من Google
  20. J. J. Cooney، S. A. Silver، and E.A Beck، "العوامل التي تؤثر على تدهور الهيدروكربون في ثلاث بحيرات للمياه العذبة ،" علم البيئة الميكروبية، المجلد. 11 ، لا. 2، pp. 127–137، 1985. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  21. S. Barathi و N. Vasudevan ، "استخدام الهيدروكربونات البترولية من قبل تألق الزائفة معزولة عن تربة ملوثة بالبترول ، " البيئة الدولية، المجلد. 26 ، لا. 5-6 ، ص 413-416 ، 2001. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  22. جي جي بيري ، "التمثيل الغذائي الميكروبي للألكانات الحلقية ،" في علم الأحياء الدقيقة البترولية، R.M Atlas، Ed.، pp. 61–98، Macmillan، New York، NY، USA، 1984. عرض على: الباحث العلمي من Google
  23. R. Atlas and J. Bragg ، "المعالجة الحيوية لانسكابات النفط البحرية: متى ومتى لا & # x2014t تجربة Exxon Valdez ،" التكنولوجيا الحيوية الميكروبية، المجلد. 2 ، لا. 2، pp.213–221، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  24. R.M. Atlas ، "علم الأحياء الدقيقة البترولية ،" في موسوعة علم الأحياء الدقيقة، pp.363–369، Academic Press، Baltimore، Md، USA، 1992. View at: Google Scholar
  25. O. O. Amund و N. Nwokoye ، "إمكانات الهيدروكربون لعزل الخميرة من بحيرة ملوثة ،" مجلة البحث العلمي والتنمية، المجلد. 1، pp.65–68، 1993. View at: Google Scholar
  26. ب. لال وس. خانا ، "تدهور النفط الخام بواسطة Acinetobacter calcoaceticus و Alcaligenes odorans,” مجلة علم الجراثيم التطبيقي، المجلد. 81 ، لا. 4، pp.355–362، 1996. View at: Google Scholar
  27. D. M. نشرة التلوث البحري، المجلد. 14 ، لا. 3، pp.103-108، 1983. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  28. S. A. Adebusoye ، M. O. Ilori ، O. O. Amund ، O. D. Teniola ، and S. O. Olatope ، "التحلل الميكروبي لهيدروكربونات البترول في مجرى استوائي ملوث ،" المجلة العالمية لعلم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 23 ، لا. 8، pp. 1149–1159، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  29. جيه جونز ، إم نايت ، وجيه إيه بايرون ، "تأثير إجمالي عدد السكان بواسطة هيدروكربونات الكيروسين على النباتات الدقيقة لتربة المستنقعات ،" طبيعة سجية، المجلد. 227 ، ص. 1166 ، 1970. عرض على: الباحث العلمي من Google
  30. Y. Pinholt ، S. Struwe ، و A. Kjoller ، "التغيرات الميكروبية أثناء تحلل الزيت في التربة ،" علم البيئة Holarctic، المجلد. 2، pp. 195–200، 1979. View at: Google Scholar
  31. S. L. Hollaway ، و G.M.Faw ، و R.K.Sizemore ، "تكوين المجتمع البكتيري لحقل نفط نشط في شمال غرب خليج المكسيك ،" نشرة التلوث البحري، المجلد. 11 ، لا. 6، pp. 153–156، 1980. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  32. جي جي مولكنز فيليبس وجي إي ستيوارت ، "توزيع الهيدروكربونات التي تستخدم البكتيريا في مياه شمال غرب المحيط الأطلسي والرواسب الساحلية ،" المجلة الكندية لعلم الأحياء الدقيقة، المجلد. 20 ، لا. 7 ، ص 955-962 ، 1974. عرض على: الباحث العلمي من Google
  33. R. Bartha و I. Bossert ، "معالجة والتخلص من النفايات البترولية ،" في علم الأحياء الدقيقة البترولية، R.M Atlas، Ed.، pp. 553–578، Macmillan، New York، NY، USA، 1984. عرض على: الباحث العلمي من Google
  34. J. J. كوني ، "مصير الملوثات البترولية في النظم البيئية للمياه العذبة ،" في علم الأحياء الدقيقة البترولية، R.M Atlas، Ed.، pp. 399–434، Macmillan، New York، NY، USA، 1984. عرض على: الباحث العلمي من Google
  35. R. M. Atlas ، "تأثيرات الهيدروكربونات على الكائنات الدقيقة والتحلل البيولوجي في النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي" ، في التأثيرات البترولية في بيئة القطب الشمالي، F.R Engelhardt، Ed.، pp. 63–99، Elsevier، London، UK، 1985. View at: Google Scholar
  36. G. Floodgate ، "مصير البترول في النظم البيئية البحرية ،" في علم الأحياء الدقيقة البترولية، R.M Atlas، Ed.، pp. 355–398، Macmillion، New York، NY، USA، 1984. عرض على: الباحث العلمي من Google
  37. K. S. M. Rahman ، T. J. تقنية Bioresource، المجلد. 90 ، لا. 2، pp. 159–168، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  38. ر.ج.و.برويمانز ، إم آي باستينك ، وآر جيه سيزين ، "البكتيريا المهينة للهيدروكربون: طاقم تنظيف الانسكاب النفطي ،" التكنولوجيا الحيوية الميكروبية، المجلد. 2 ، لا. 6 ، ص 587-594 ، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  39. M.M. Yakimov، K.N Timmis، and P.N. الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 18 ، لا. 3، pp.257–266، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  40. K. Das و A. K. Mukherjee ، "كفاءة التحلل البيولوجي للنفط الخام النفط من العصوية الرقيقة و الزائفة الزنجارية سلالات معزولة من تربة ملوثة بالنفط والنفط من شمال شرق الهند ، " تقنية Bioresource، المجلد. 98 ، لا. 7، pp. 1339–1345، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  41. إم ثرون هولست ، إيه وينتزل ، تي إي إلينجسن ، إتش- ك. Kotlar ، و S.B. Zotchev ، "تحديد الجينات الجديدة المشاركة في تحلل n-alkane طويل السلسلة بواسطة Acinetobacter ص. سلالة DSM 17874 " علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 73 ، لا. 10، pp. 3327–3332، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  42. F. Chaillan، A. Le Fl & # xe8che، E. Bury، Y.-H. فانتافونج ، ب. جريمونت ، أ. ساليوت ، وجيه أودوت ، "تحديد وإمكانية التحلل البيولوجي للكائنات الدقيقة المدارية الهوائية المهينة للهيدروكربونات ،" البحث في علم الأحياء الدقيقة، المجلد. 155 ، لا. 7 ، ص 587-595 ، 2004. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  43. A. J. Daugulis و C. M. سفينغوموناس sp ، " رسائل التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 25 ، لا. 17 ، ص 1441-1444 ، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  44. سينغ ، المعالجة الفطرية: المعالجة البيولوجية الفطرية، Wiley-Interscience ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 2006.
  45. E. Bogus & # x142awska-Was and W. D & # x105browski ، "التباين الموسمي للخمائر والكائنات الشبيهة بالخميرة في المياه ورواسب قاع بحيرة شتشيتسين ،" المجلة الدولية للنظافة والصحة البيئية، المجلد. 203 ، لا. 5-6 ، ص 451-458 ، 2001. عرض على: الباحث العلمي من Google
  46. آي آر ماكدونالد ، سي بي ميغيز ، جي روج ، دي بوركي ، كيه دي ويندلاندت ، دي جرولو ، وجي موريل ، "تنوع الميثان القابل للذوبان المحتوي على أحادي أوكسجيناز المعزول عن البيئات الملوثة ،" رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS، المجلد. 255 ، لا. 2، pp.225–232، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  47. B. Jan و V. Beilen و M. Neuenschwunder و T. H.M Suits و C. Roth و S. مجلة علم الجراثيم، المجلد. 184 ، لا. 6 ، ص 1722-1732 ، 2003. عرض على: الباحث العلمي من Google
  48. T. Iida ، T. Sumita ، A. Ohta ، و M. Takagi ، "عائلة السيتوكروم P450ALK متعددة الجينات لخميرة n-alkane-استيعاب ، يارويا ليبوليتيكا: استنساخ وتوصيف ترميز الجينات لأفراد عائلة CYP52 الجدد ، " خميرة، المجلد. 16 ، لا. 12 ، ص 1077-1087 ، 2000. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  49. J.B Van Beilen ، E.G Funhoff ، و E.G Funhoff ، "Cytochrome P450 alkane hydroxylases of the CYP153 are common in alkane-degaining eubacteria التي تفتقر إلى غشاء متكامل alkane hydroxylases ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 72 ، لا. 1، pp.59–65، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  50. J.H.O. Maeng ، Y. Sakai ، Y. Tani ، and N. Kato ، "عزل وتوصيف الأوكسجيناز الجديد الذي يحفز الخطوة الأولى من أكسدة n-alkane في Acinetobacter ص. سلالة M-1 " مجلة علم الجراثيم، المجلد. 178 ، لا. 13، pp.3695–3700، 1996. View at: Google Scholar
  51. جيه دي ووكر ، آر آر كولويل ، Z. Vaituzis ، و S. Prototheca zopfii,” طبيعة سجية، المجلد. 254 ، لا. 5499 ، ص 423-424 ، 1975. عرض على: الباحث العلمي من Google
  52. سي إي سيرنيجليا ، ودي تي جيبسون ، وسي. فان بالين ، "أكسدة النفثالين بواسطة البكتيريا الزرقاء والطحالب الدقيقة ،" مجلة علم الأحياء الدقيقة العام، المجلد. 116 ، لا. 2، pp.495–500، 1980. View at: Google Scholar
  53. بروسو ، "تأثير العوامل الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على التحلل البيولوجي ،" في وقائع المؤتمر الدولي حول التكنولوجيا الحيوية لمعالجة التربة: الأسس العلمية والتطبيقات العملية، R. Serra، Ed.، pp. 81-98، CI.P.A. S.R.L. ، ميلان ، إيطاليا ، 1998. عرض على: الباحث العلمي من Google
  54. آر إم أطلس ، "تأثيرات درجة الحرارة وتكوين النفط الخام على التحلل البيولوجي للبترول ،" مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي، المجلد. 30 ، لا. 3 ، ص 396-403 ، 1975. عرض على: الباحث العلمي من Google
  55. A. Daverey و K. Pakshirajan ، "إنتاج sophorolipids بواسطة الخميرة كانديدا بومبيكولا باستخدام وسائط تخمير بسيطة ومنخفضة التكلفة ، " الدولية لبحوث الغذاء، المجلد. 42 ، لا. 4 ، ص 499-504 ، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  56. M. Kumar ، V. Le & # xf3n ، و A. De Sisto Materano ، و O. A. Ilzins ، و L. الزائفة sp ، " المجلة العالمية لعلم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 24 ، لا. 7، pp.1047–1057، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  57. K. Muthusamy ، S. Gopalakrishnan ، T. K. Ravi ، and P. Sivachidambaram ، "Biosurfactants: Properties ، الإنتاج التجاري والتطبيق ،" العلوم الحالية، المجلد. 94 ، لا. 6 ، ص 736-747 ، 2008. عرض على: الباحث العلمي من Google
  58. محمود ، يحيى عزيزة ، عبد اللطيف ، محمد رشيدة ، عصية السلالة المحقونة في الخزانات البترولية ، " مجلة علم الأحياء الدقيقة الصناعية & # x26 Biotechnology، المجلد. 35، pp.1303–1306، 2008. View at: Google Scholar
  59. ن. يوسف ، دي آر سيمبسون ، كيه إي دنكان ، إم جيه ماكينيرني ، إم. عصية سلالات يتم حقنها في خزان نفط من الحجر الجيري ، " علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 73 ، لا. 4، pp. 1239–1247، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  60. M. O. Ilori ، و C.J. Amobi ، و A. الأيروموناس النيابة. معزولة عن البيئة الاستوائية ، " الغلاف الكيميائي، المجلد. 61 ، لا. 7 ، ص 985-992 ، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  61. أ.طبطبائي ، محمد أسدي ، أ.أ.نوحي ، وف. المجلة الإيرانية لعلوم الصحة البيئية & # x26 الهندسة، المجلد. 2 ، لا. 1، pp.6-12، 2005. View at: Google Scholar
  62. J.M Foght و D. الزائفة الزنجارية لا يمكن تمييزها تصنيفيًا عن طريق تقنيات التحليل الكيميائي والجزيئي ، " علم الاحياء المجهري، المجلد. 142 ، لا. 9، pp.2333–2340، 1996. View at: Google Scholar
  63. A. D. Venosa and X. Zhu ، "التحلل البيولوجي للنفط الخام الملوث للشواطئ البحرية والأراضي الرطبة في المياه العذبة ،" نشرة علوم وتكنولوجيا الانسكاب، المجلد. 8 ، لا. 2، pp. 163–178، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  64. E. Pelletier ، D. Delille ، and B. Delille ، "المعالجة الحيوية للنفط الخام في رواسب المد والجزر شبه القطبية: كيمياء وسمية المخلفات الملوثة بالنفط ،" بحوث البيئة البحرية، المجلد. 57 ، لا. 4، pp 311–327، 2004. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  65. ديلي ، إف كولون ، وإي بيليتيير ، "آثار ارتفاع درجة الحرارة أثناء دراسة المعالجة البيولوجية لتربة جنوب أنتاركتيكا الملوثة بالهيدروكربونات الطبيعية والمعدلة بالمغذيات ،" علوم وتكنولوجيا المناطق الباردة، المجلد. 40 ، لا. 1-2 ، ص 61-70 ، 2004. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  66. دبليو جي ميتش وجي جي جوسلينك ، الأراضي الرطبة، John Wiley & # x26 Sons، New York، NY، USA، 2nd edition، 1993.
  67. S.-C. Choi و K.K Kwon و J.H Sohn و S.-J. كيم ، "تقييم إضافات الأسمدة لتحفيز التحلل الحيوي للزيت في التربة الرملية على شاطئ البحر ،" مجلة علم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 12 ، لا. 3، pp.431–436، 2002. View at: Google Scholar
  68. S.-J. كيم ، ودي إتش تشوي ، ودي إس سيم ، وإي. أوه ، "تقييم فعالية المعالجة الحيوية على الرمال الملوثة بالنفط الخام ،" الغلاف الكيميائي، المجلد. 59 ، لا. 6 ، ص 845-852 ، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  69. F. Chaillan ، C.H. Cha & # xeeneau ، V. Point ، A. Saliot ، and J. Oudot ، "العوامل التي تمنع المعالجة الحيوية للتربة الملوثة بالزيوت المجوية وفتحات الحفر ،" التلوث البيئي، المجلد. 144 ، لا. 1، pp. 255–265، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  70. J. Oudot ، F.X. Merlin ، and P. Pinvidic ، "معدلات التجوية لمكونات الزيت في تجربة المعالجة الحيوية في رواسب مصبات الأنهار ،" بحوث البيئة البحرية، المجلد. 45 ، لا. 2، pp. 113–125، 1998. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  71. C. H. Cha & # xeeneau ، و G. Rougeux ، و C. Y & # xe9pr & # xe9mian ، و J. Oudot ، "تأثيرات تركيز المغذيات على التحلل البيولوجي للنفط الخام والمجموعات الميكروبية المرتبطة به في التربة ،" بيولوجيا التربة والكيمياء الحيوية، المجلد. 37 ، لا. 8، pp.1490–1497، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  72. L.M Carmichael و F.K Pfaender ، "تأثير المكملات غير العضوية والعضوية على التحلل الميكروبي للفينانثرين والبايرين في التربة ،" التحلل البيولوجي، المجلد. 8 ، لا. 1، pp. 1–13، 1997. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  73. جي سي أوكولو ، إي إن أمادي ، وسي تي آي أودو ، "تأثيرات معالجات التربة التي تحتوي على روث الدواجن على تحلل الزيت الخام في تربة طينية رملية ،" علم البيئة التطبيقية والبحوث البيئية، المجلد. 3 ، لا. 1، pp.47–53، 2005. View at: Google Scholar
  74. H. Maki و T. Sasaki و S. Haramaya ، "الأكسدة الضوئية للنفط الخام القابل للتحلل الحيوي وسمية المنتجات المؤكسدة ضوئيًا" الغلاف الكيميائي، المجلد. 44، pp. 1145–1151، 2005. View at: Google Scholar
  75. W. Fritsche و M. Hofrichter ، "التحلل الهوائي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ،" في العمليات البيئية - تطهير التربة، J. Klein، Ed.، pp. 146–155، Wiley-VCH، Weinheim، Germany، 2000. View at: Google Scholar
  76. R.K Hommel ، "التكوين ودور النشوء والتطور لمواد الفاعلية الحيوية ،" مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي، المجلد. 89 ، لا. 1، pp. 158–119، 1990. View at: Google Scholar
  77. J.B Van Beilen and E.G Funhoff ، "Alkane hydroxylases المشاركة في تحلل الألكان الميكروبي ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 74 ، لا. 1، pp. 13–21، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  78. ت. زيمر ، إم. أوكوما ، أ. أوتا ، إم. تاكاجي ، و. شونك ، "عائلة CYP52 متعددة الجينات المبيضات المالتوسا ترميز السيتوكروميات p450 المستحثة من الألكان n المتنوعة وظيفيًا ، " الكيمياء الحيوية والبيوفيزيائية تبحث في الاتصالات، المجلد. 224 ، لا. 3، pp.784–789، 1996. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  79. شوير ، ت. زيمر ، د. بيشر ، إف شاور ، و. Schunck ، "تتالي الأكسجين في تحويل n- الألكانات إلى & # x3b1,& # x3c9- أحماض ثنائية محفزة بواسطة السيتوكروم P450 52A3 ، " مجلة الكيمياء البيولوجية، المجلد. 273 ، لا. 49، pp. 32528–32534، 1998. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  80. جيه بي فان بيلين وإي جي فونهوف ، "توسيع صندوق أدوات الألكان أوكسيجينز: إنزيمات وتطبيقات جديدة ،" الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 16 ، لا. 3 ، ص.308–314، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  81. M. O. Ilori و S. A. Adebusoye و A. المجلة العالمية لعلم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 24 ، لا. 11 ، ص 2539-2545 ، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  82. G. S. Kiran ، T. A. Hema ، R. Gandhimathi ، J. Selvin ، T. A. Thomas ، T. Rajeetha Ravji ، and K. Natarajaseenivasan ، “Optimization and production of biosurfactant from the sponge-related الفطريات البحرية Aspergillus ustus MSF3 " الغرويات والأسطح ب، المجلد. 73 ، لا. 2، pp.250–256، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  83. O. S. Obayori ، M. O. Ilori ، S. A. Adebusoye ، G. O. Oyetibo ، A. E. الزائفة ص. سلالة LP1 ، " المجلة العالمية لعلم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 25 ، لا. 9 ، ص 1615-1623 ، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  84. بروسو ، آر إم ميلر ، واي زانج ، إكس وانج ، جي واي باي ، "معالجة محسنة للتأثيرات الحيوية والمذيبات للوسائط الملوثة ،" سلسلة ندوة ACS، المجلد. 594، pp.82–94، 1995. View at: Google Scholar
  85. G. Bai ، M. L. Brusseau ، and R.M Miller ، "إزالة الفاعل الحيوي المعزز للهيدروكربون المتبقي من التربة ،" مجلة الهيدرولوجيا الملوثة، المجلد. 25 ، لا. 1-2، pp. 157–170، 1997. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  86. T. Barkay ، S. Navon-Venezia ، E.Z. Ron ، و E. Rosenberg ، "تعزيز الذوبان والتحلل البيولوجي للهيدروكربونات العطرية المتعددة بواسطة المستحلب الحيوي ألاسان ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 65 ، لا. 6 ، ص 2697-2702 ، 1999. عرض على: الباحث العلمي من Google
  87. S. S. Cameotra و P. Singh ، "المعالجة الحيوية لحمأة الزيت باستخدام المواد الحيوية الخام ،" التحلل البيولوجي الدولي والتحلل البيولوجي، المجلد. 62 ، لا. 3، pp.274–280، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  88. R. Beal and W.Betts ، "دور خافضات التوتر السطحي الحيوية rhamnolipid في امتصاص وتمعدن هيكساديكان في الزائفة الزنجارية,” مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي، المجلد. 89 ، لا. 1، pp. 158–168، 2000. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  89. O. Pornsunthorntawee و P. Wongpanit و S. Chavadej و M. Abe و R. الزائفة الزنجارية SP4 معزول عن البترول و # x2014 التربة الملوثة ، " تقنية Bioresource، المجلد. 99 ، لا. 6 ، ص 1589-1595 ، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  90. نيكولوبولو ون. كالوجيراكيس ، "استراتيجيات التحفيز الحيوي للبيئات البحرية الطازجة والملوثة المزمنة بالهيدروكربونات البترولية" مجلة التكنولوجيا الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 84 ، لا. 6، pp. 802–807، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  91. N.G. Wilson و G. Bradley ، "تأثير عدم الحركة على إنتاج rhamnolipid بواسطة تألق الزائفة,” مجلة علم الجراثيم التطبيقي، المجلد. 81 ، لا. 5، pp.525–530، 1996. View at: Google Scholar
  92. M.P.D & # xedaz ، K.G. Boyd ، S.J.W. Grigson ، and J.G. التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية، المجلد. 79 ، لا. 2، pp.145–153، 2002. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  93. سي جيه كننغهام ، آي بي إيفشينا ، في آي لوزينسكي ، إم إس كويوكينا ، وجيه سي فيلب ، "المعالجة الحيوية للتربة الملوثة بالديزل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المثبتة في كحول البولي فينيل ،" التحلل البيولوجي الدولي والتحلل البيولوجي، المجلد. 54 ، لا. 2-3، pp. 167–174، 2004. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  94. ر. ن. ز. عبد الرحمن ، إف محمد غزالي ، أ. ب. صالح ، ومحمد البصري ، "التحلل البيولوجي للتلوث بالهيدروكربون بواسطة الخلايا البكتيرية المعطلة ،" مجلة علم الأحياء الدقيقة، المجلد. 44 ، لا. 3، pp.354–359، 2006. View at: Google Scholar
  95. دبليو جي نيكولز ، "وكالة حماية البيئة الأمريكية: خطة طوارئ التلوث النفطي والمواد الخطرة ، الجزء الفرعي J من جدول المنتج (40 CFR 300.900) ،" في وقائع المؤتمر الدولي للانسكاب النفطي، الصفحات من 1479 إلى 1483 ، American Petroleum Institute ، واشنطن العاصمة ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 2001. عرض على: Google Scholar
  96. R. Z. Hoff ، "Bioremediation: نظرة عامة على تطويره واستخدامه في تنظيف الانسكاب النفطي ،" نشرة التلوث البحري، المجلد. 26 ، لا. 9، pp.476–481، 1993. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  97. وكالة حماية البيئة الأمريكية ، "جدول منتجات Spill NCP" ، 2002 ، http://www.epa.gov/oilspill. عرض على: الباحث العلمي من Google
  98. K. Lee ، G.H. Tremblay ، J. Gauthier ، S. E. Cobanli ، and M. Griffin ، "Bioaugmentation and biostimulation: a biostutification بين المختبر والنتائج الميدانية ،" في وقائع المؤتمر الدولي للانسكاب النفطي، الصفحات 697-705 ، American Petroleum Institute ، واشنطن العاصمة ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1997. عرض على: Google Scholar
  99. لادوس وب.ترامير ، "نتائج 12 عامًا من البحث في المعالجة الحيوية للنفط المنسكب: inipol EAP 22 ،" في وقائع المؤتمر الدولي للانسكاب النفطي، ص 577-581 ، American Petroleum Institute ، واشنطن العاصمة ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1991. عرض على: Google Scholar
  100. J.L Ramos و A. Wasserfallen و K. Rose و K.N Timmis ، "إعادة تصميم طرق التمثيل الغذائي: التلاعب بمسار TOL البلازميد لتقويض ألكيل بنزوات ،" علم، المجلد. 235 ، لا. 4788 ، ص 593-596 ، 1987. عرض في: الباحث العلمي من Google
  101. S. Panke ، و J.M.S & # xe1nchez-Romero ، و V. De Lorenzo ، "هندسة شبه طبيعية Pseudomonas putida سلالات استقلاب التولوين من خلال مسار تحلل ortho-cleavage "، علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 64 ، لا. 2، pp.748–751، 1998. View at: Google Scholar
  102. F. Rojo، D.H Pieper، K.-H. إنجيسر ، هـ. Knackmuss ، و K.N. Timmis ، "تجميع مسار الانقسام العظمي من أجل التحلل المتزامن للكلور والميثيلاروماتيكس ،" علم، المجلد. 238 ، لا. 4832، pp. 1395–1398، 1987. View at: Google Scholar
  103. Y. Hrywna و T. V. Tsoi و O. علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 65 ، لا. 5، pp. 2163–2169، 1999. View at: Google Scholar
  104. B. D. Erickson و F. J.Mondello ، "التحلل البيولوجي المحسن لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بعد الطفرات الموجهة للموقع لجين ثنائي أكسيد ثنائي الفينيل ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 59 ، لا. 11 ، ص 3858-3862 ، 1993. عرض على: الباحث العلمي من Google
  105. A. Suyama ، و R. Iwakiri ، و N. Kimura ، و A. Nishi ، و K. Nakamura ، و K. Furukawa ، "Engineering hybrid الكاذبة قادرة على استخدام مجموعة واسعة من الهيدروكربونات العطرية والتحلل الفعال لثلاثي كلورو إيثيلين ، " مجلة علم الجراثيم، المجلد. 178 ، لا. 14، pp. 4039–4046، 1996. View at: Google Scholar
  106. T. المعالجة البيولوجية في الموقع وفي الموقع، الصفحات 403-409 ، باتيل برس ، كولومبوس ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1997. عرض على: الباحث العلمي من Google
  107. إم آي فان دايك ، إتش لي ، وجي تي تريفورز ، "Survival of luxAB-mark Alcaligenes eutrophus H850 في التربة والرواسب الملوثة بثنائي الفينيل متعدد الكلور ، " مجلة التكنولوجيا الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 65 ، لا. 2، pp. 115–122، 1996. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  108. B.M Applegate ، S.R Kehrmeyer ، and G. S. Sayler ، "A chromosomally based تود لوكس مراسل الخلية الكاملة لاستشعار البنزين والتولوين والإيثيبنزين والزيلين (BTEX) " علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 64 ، لا. 7، pp.2730–2735، 1998. View at: Google Scholar
  109. G. S. Sayler و S. Ripp ، "التطبيقات الميدانية للكائنات الدقيقة المعدلة وراثيًا لعمليات المعالجة الحيوية ،" الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 11 ، لا. 3، pp.286–289، 2000. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  110. إل ماسون ، وبي إي تاباشنيك ، وأيه مازا ، وج. Pr & # xe9fontaine ، و L.Potvin ، و R. شوارتز ، "التحليل المطفر لمنطقة محفوظة من المجال الثالث في توكسين Cry1ac لـ Bacillus thuringiensis,” علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 68 ، لا. 1، pp. 194–200، 2002. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  111. C. Sousa و V. De Lorenzo و A. Cebolla ، "تعديل التعبير الجيني من خلال وضع الكروموسومات في الإشريكية القولونية,” علم الاحياء المجهري، المجلد. 143 ، لا. 6، pp.2071–2078، 1997. View at: Google Scholar
  112. سي جي كيلي ، سي إيه لاجوي ، إيه سي لايتون ، وجي إس سايلر ، "بكتيريا مراسل الإضاءة الحيوية لرصد السمية في أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية ،" بحوث البيئة المائية، المجلد. 71 ، لا. 1، pp. 31–35، 1999. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  113. A. C. Layton ، B. Gregory ، T.W.Schultz ، and G. S. Sayler ، "التحقق من البكتيريا المقاومة للتوهج السطحي المعدلة وراثيًا كأدوات لتقييم السمية ،" علم السموم البيئية والسلامة البيئية، المجلد. 43 ، لا. 2، pp. 222–228، 1999. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  114. S. Le Floch، F.-X. Merlin و M. Guillerme و C. Dalmazzone و P. Le Corre ، "تجربة ميدانية حول المعالجة الحيوية: bioren ،" التكنولوجيا البيئية، المجلد. 20 ، لا. 8 ، ص 897-907 ، 1999. عرض على: الباحث العلمي من Google
  115. S. Le Floch ، F.X. Merlin ، M. Guillerme et al. ، "Bioren: تجربة حديثة على الخط الساحلي الملوث بالنفط في المناخ المعتدل ،" في المعالجة البيولوجية في الموقع وفي الموقع، الصفحات من 411 إلى 417 ، باتيل برس ، كولومبوس ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1997. عرض على: الباحث العلمي من Google
  116. J.L Schnoor و L.A Licht و S.C McCutcheon و N.L Wolfe و L. H. Carreira ، "المعالجة النباتية للملوثات العضوية والمغذيات ،" علوم وتكنولوجيا البيئة، المجلد. 29 ، لا. 7، pp. 318A-323A، 1995. View at: Google Scholar
  117. د. هيشت وج. باديان ، "معالجة النباتات ،" أممي جديد، يونيو 1998. عرض على: الباحث العلمي من Google
  118. K. V. Nedunuri و R. S. Govindaraju و M.K Banks و A. P. Schwab و Z. Chen ، "تقييم المعالجة النباتية للتدهور الميداني لإجمالي الهيدروكربونات البترولية ،" مجلة الهندسة البيئية، المجلد. 126 ، لا. 6، pp.483–490، 2000. View at: Google Scholar
  119. سلاح المهندسين بالجيش الأمريكي المعالجة البيولوجية القائمة على الزراعة للتربة الملوثة بالنفط والمياه الجوفية الضحلة في النظم الإيكولوجية لجزر المحيط الهادئ, 2003.
  120. R.K Miya و M.K. فايرستون ، "التحلل البيولوجي المحسن للفينانثرين في التربة عن طريق إفرازات جذر الشوفان النحيلة وبقايا الجذور ،" مجلة الجودة البيئية، المجلد. 30 ، لا. 6، pp. 1911–1918، 2001. View at: Google Scholar

حقوق النشر

حقوق النشر & # xa9 2011 Nilanjana Das و Preethy Chandran. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط ، بشرط الاستشهاد بالعمل الأصلي بشكل صحيح.


16.6 ب: التحلل الحيوي للبترول - علم الأحياء

هذا منشور بواسطة Dalina Thrift-Viveros ، كيميائية في مكتب الاستجابة والترميم التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA).

5 حزيران (يونيو) 2015 - هل تنظر إلى النفط الخام وتفكر ، "مممم ، لذيذ."؟ على الاغلب لا.

ولكن إذا كنت ميكروبًا يعيش في المحيط ، فقد يكون لديك إجابة مختلفة.

توجد أنواع من البكتيريا البحرية في عدة عائلات منها Marinobacter ، Oceanospiralles ، Pseudomonas ، و الكانيفوراكس، يمكن أن يأكلوا مركبات من البترول كجزء من نظامهم الغذائي. في الواقع ، هناك ما لا يقل عن سبعة أنواع من البكتيريا يمكنها العيش على الزيت فقط [1].

هذه البكتيريا هي طريقة الطبيعة لإزالة الزيت الذي ينتهي به المطاف في المحيط ، سواء كان الزيت موجودًا بسبب انسكاب الزيت أو تسرب الزيت الطبيعي. أولئك منا في مجتمع الاستجابة للانسكاب النفطي يسمون هذه العملية البيولوجية لإزالة النفط "التحلل البيولوجي".

ما يثير شهيتهم الدهنية؟

توجد مجتمعات البكتيريا الآكلة للزيت بشكل طبيعي في جميع أنحاء محيطات العالم ، في أماكن مختلفة مثل المياه الدافئة للخليج الفارسي [2] وظروف القطب الشمالي لبحر تشوكشي شمال ألاسكا [3].

تم تكييف كل مجتمع من البكتيريا خصيصًا للبيئة التي تعيش فيها ، وقد وجدت الدراسات أن البكتيريا تستهلك الزيت بسرعة أكبر عندما يتم الاحتفاظ بها في ظروف مشابهة لبيئاتها الطبيعية [4]. وهذا يعني أنك إذا أخذت بكتيريا القطب الشمالي وجلبتها إلى بقعة نفطية في خليج المكسيك ، فإنها لن تأكل الزيت بالسرعة التي تأكلها البكتيريا التي تعيش بالفعل في الخليج. ستحصل على نفس النتيجة في الحالة المعاكسة ، حيث تغلب بكتيريا القطب الشمالي بكتيريا الخليج عند تسرب الزيت في ألاسكا.

تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على سرعة تحلل البكتيريا للزيت كمية الأكسجين والمواد المغذية في الماء ، ودرجة حرارة الماء ، ومساحة سطح الزيت ، ونوع الزيت الذي تتناوله [4] [5] [6] ]. هذا يعني أن البكتيريا التي تعيش في منطقة معينة ستستهلك الزيت من الانسكاب في الصيف بسرعة أكبر من الانسكاب في الشتاء ، وستتناول المنتجات البترولية الخفيفة مثل البنزين أو الديزل بسرعة أكبر بكثير من المنتجات البترولية الثقيلة مثل زيت الوقود أو النفط الخام الثقيل.

الأسفلت ، وهو أثقل عنصر في النفط الخام ، يصعب على البكتيريا أكله لدرجة أنه يمكننا استخدامه لرصف طرقنا دون القلق بشأن تعفن الطريق.

ماذا عن أثناء انسكاب النفط؟

غالبًا ما يهتم الناس بإمكانية استخدام البكتيريا للمساعدة في تنظيف انسكاب الزيت ، ويترك معظم النفط في المحيط لفترة كافية يكون تستهلكها البكتيريا.

ومع ذلك ، فإن معظم حالات انسكاب الزيت تدوم بضعة أيام فقط ، وخلال تلك الفترة ، يكون لعمليات "التجوية" الطبيعية الأخرى ، مثل التبخر وتفكك الزيت بفعل الأمواج ، تأثير أكبر بكثير على مظهر وموقع الزيت أكثر من تأثير البكتيريا. . هذا بسبب وجود عدد قليل فقط من البكتيريا التي تتغذى على الزيت في أي جزء من المحيط ، ويستغرق الأمر بضعة أيام حتى يزداد عدد سكانها للاستفادة من مصدر الغذاء الجديد الوفير.

بسبب هذا التأخر الزمني ، لم يتم تضمين التحلل البيولوجي في الأصل في برنامج التجوية الزيتية ADIOS التابع لـ NOAA. ADIOS هو نموذج كمبيوتر مصمم لمساعدة المستجيبين للانسكاب النفطي من خلال التنبؤ بكمية النفط التي ستبقى في المحيط خلال الأيام الخمسة الأولى من الانسكاب.

ومع ذلك ، فإن التسربات النفطية مثل انفجار بئر ديب ووتر هورايزن 2010 ، والذي أطلق النفط لمدة ثلاثة أشهر تقريبًا ، يوضح أن هناك حاجة إلى نموذج يمكنه إخبارنا بما سيحدث للنفط على مدى فترات زمنية أطول. لقد أدرك فريقي في قسم الاستجابة للطوارئ في مكتب الاستجابة والاستعادة التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ذلك. نتيجة لذلك ، سيأخذ الإصدار 3 من ADIOS ، المقرر إصداره في وقت لاحق في عام 2015 ، في الاعتبار التحلل البيولوجي.

استخدمت أنا وفريقي البيانات المنشورة في المجلات العلمية حول سرعة التحلل الحيوي للزيت في ظل ظروف مختلفة لتطوير معادلة يمكنها التنبؤ بمدى سرعة استهلاك مكونات الزيت ، وكيف يمكن أن تتغير سرعة هذه العملية بناءً على مساحة السطح - نسبة كتلة الزيت والمناخ الموجود فيه. سيتم نشر تقرير يصف التفاصيل الفنية للنموذج في الجريدة القادمة. وقائع الندوة الفنية لبرنامج القطب الشمالي والبحري للانسكاب النفطيالذي سيصدر بعد مؤتمر يونيو.

سيؤدي تضمين التحلل الحيوي للزيت في برنامج ADIOS الخاص بنا إلى تزويد المستجيبين للانسكاب النفطي بأداة أفضل لمساعدتهم على اتخاذ قرارات بشأن خياراتهم أثناء الاستجابة. كجزء من الفريق الذي يعمل في هذا المشروع ، فقد زودني بتقدير أكبر للدور المهم الذي تلعبه البكتيريا التي تتغذى على الزيت في الجهد طويل الأمد للحفاظ على محيطاتنا خالية من النفط.


الملخص

أجريت دراسة جدوى معملية حول المعالجة الحيوية للتربة الملوثة بالهيدروكربون من موقع عسكري سابق في جبال الألب على مدى 30 أسبوعًا. حددنا تأثيرات درجة الحرارة (10 درجات مئوية و 20 درجة مئوية) والعديد من معالجات التحفيز الحيوي (تسميد النيتروجين - الفوسفور - البوتاسيوم غير العضوي والمنتجين التجاريين Inipol EAP22 و Terramend) مقابل التوهين الطبيعي على فقد إجمالي الهيدروكربونات البترولية (TPH). ) ، والنشاط الميكروبي (تنفس التربة) وتكوين المجتمع (الأحماض الدهنية الفسفورية ، PLFA). تمت إزالة التلوث الهيدروكربوني بالكامل تقريبًا (حتى 92.7٪) عند 20 درجة مئوية ، بينما تم الحصول على خسائر تصل إلى 69٪ عند 10 درجات مئوية. كان للتحفيز الحيوي عن طريق إضافة المغذيات تأثير محفز بشكل كبير على نشاط التحلل البيولوجي للكائنات الحية الدقيقة للتربة الأصلية ، ومع ذلك ، يمكن أن يُعزى قدر كبير من فقد الهيدروكربون إلى التوهين الطبيعي. تضمنت التحولات في تكوين المجتمع الميكروبي أثناء المعالجة الحيوية زيادة معنوية في فطريات التربة عند 10 درجات مئوية وبكتيريا التربة سالبة الجرام عند 20 درجة مئوية. أظهرت الارتباطات الإيجابية بشكل ملحوظ بين فقد الهيدروكربون وتنفس التربة وأنماط الأحماض الدهنية الفسفورية مشاركة مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة في التربة (البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام والفطريات) في المعالجة الحيوية للتربة التي تم فحصها.


الإنزيمات المهينة للبترول: المعالجة الحيوية والآفاق الجديدة

تسببت القوى البشرية ، مثل الانسكابات البترولية والاحتراق غير الكامل للوقود الأحفوري ، في تراكم الهيدروكربونات البترولية في البيئة. يشكل تراكم البترول ومشتقاته الآن مشكلة بيئية مهمة. يقدم التحفيز الحيوي طرقًا جديدة لتحسين تطوير استراتيجيات المعالجة الحيوية. قد يؤدي التطبيق الأخير للأدوات الجزيئية على التحفيز الحيوي إلى تحسين أبحاث التنقيب البيولوجي ، واستعادة عائد الإنزيم ، وخصوصية الإنزيم ، وبالتالي زيادة نسب التكلفة والعائد. يعد العلاج الإنزيمي بديلاً قيمًا لأنه قد يكون أسهل في العمل مع الكائنات الحية الكاملة ، خاصة في البيئات القاسية. علاوة على ذلك ، فإن استخدام الإنزيمات الحرة يتجنب إطلاق الكائنات الحية الغريبة أو المعدلة وراثيًا (GMO) في البيئة.

1 المقدمة

يستضيف كوكبنا العديد من البيئات المختلفة.من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي ، توجد الصحاري والغابات المطيرة والمناطق السحيقة والعديد من الأماكن الأخرى حيث يمكن العثور على أشكال مختلفة من الحياة. لا يمكن لجميع الكائنات الحية التكيف و / أو البقاء على قيد الحياة في بيئات متنوعة ، ولكنها بدلاً من ذلك تعيش في بيئات محددة وفقًا لخصائصها الحيوية وغير الحيوية. ومع ذلك ، فإن الكائنات الحية الدقيقة في كل مكان استعمرت فيه بيئات متنوعة لآلاف السنين ، بما في ذلك تلك التي تعتبر ، بالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، "متطرفة". بالإضافة إلى استعمار البيئة ، الكائنات الحية الدقيقة تستعمر الكائنات الحية الأخرى وهي ضرورية للحياة على كوكبنا كما نعرفه. فقط نسبة صغيرة من البكتيريا ضارة. في الواقع ، تعد الكائنات الحية الدقيقة مكونات رئيسية لشبكات الغذاء والدورات الكيميائية الجيولوجية وفي الحفاظ على النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى وبقائها من خلال العلاقات التكافلية.

قد تشارك العديد من الكائنات الحية الدقيقة في تفاعلات الدورات البيوجيوكيميائية ، وفي بعض الحالات تكون العوامل البيولوجية الوحيدة القادرة على تجديد أشكال العناصر اللازمة للكائنات الأخرى [1]. بشكل جماعي ، تمتلك الكائنات الحية الدقيقة تنوعًا استقلابيًا كبيرًا ، مما يسمح لها بالانتشار في كل مكان. بسبب طبيعتها في كل مكان ، فإن إمكانات التكنولوجيا الحيوية للكائنات الدقيقة لا حصر لها تقريبًا ، مع العديد من التطبيقات الممكنة. أحد هذه التطبيقات هو استخدام الكائنات الحية الدقيقة أو إنزيماتها في مناهج المعالجة الحيوية للبترول [1]. يمكن أن يوفر التحفيز الحيوي طرقًا بديلة لتحسين مناهج المعالجة الحيوية للبترول [2] ومن الضروري فحص الإنزيمات لهذا الغرض. يقدم هذا البحث بعض التطبيقات الأنزيمية لتحلل المركبات السامة للبترول ومناقشة حول التحسينات التي يمكن استخدامها في المعالجة الحيوية الأنزيمية البترولية.

2. المواقع الملوثة بالبترول

البترول عبارة عن خليط غير متجانس من الهيدروكربونات ، بما في ذلك الهيدروكربونات الأليفاتية (n- الألكانات) ، والأليافاتية ، والهيدروكربونات العطرية (أي الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات) ، والتي تختلف في الخصائص التركيبية والفيزيائية وفقًا لأصل الخزان [3]. هذه الهيدروكربونات عبارة عن مركبات عضوية تحتوي على الكربون والهيدروجين ، وهي غير قابلة للذوبان بدرجة كبيرة في الماء. يمكن أن تتحلل الكائنات الحية الدقيقة أو تنتج الهيدروكربونات [4] ، اعتمادًا على وجود مسارات أيضية معينة ، خاصة بكل وظيفة في الظروف البيئية.

في الآونة الأخيرة ، تسببت الممارسات البشرية مثل الأنشطة الصناعية ومشتقات البترول والبترول (مثل تسرب البنزين والديزل والكيروسين) والاحتراق غير الكامل للوقود الأحفوري في تراكم الهيدروكربونات البترولية في البيئة [5]. في الواقع ، للبترول ومشتقاته تأثير بيئي كبير على النظم البيئية البحرية والبرية الملوثة [6]. طوال هذه الورقة ، سوف ننظر في كلمة "البترول" التي تشمل أيضًا المشتقات البترولية.

تؤثر العديد من العمليات الهامة على وجهة الهيدروكربونات في البيئة. من بينها الامتصاص ، والتطاير ، والتحول اللاأحيائي (الكيميائي أو الكيميائي الضوئي) ، والتحول الأحيائي [7]. لا يؤدي الامتصاص والتطاير إلى تدمير الملوثات ، ولكن بدلاً من ذلك ، يقومون فقط بتراكمها أو نقلها إلى مكان آخر. عادةً ما تكون التحولات الكيميائية اللاأحيائية التي تشتمل على ملوثات عضوية بطيئة ، بينما تكون التفاعلات الكيميائية الضوئية غير مهمة في معظم البيئات [5 ، 7 ، 8]. نظرًا لأن الكائنات الحية الدقيقة متورطة بشكل مباشر في الدورات البيوجيوكيميائية كمحركات رئيسية لتدهور العديد من مصادر الكربون ، بما في ذلك الهيدروكربونات البترولية ، فإن زيادة فهم وتطبيق التحلل البيولوجي للبترول مسألة ذات أهمية كبيرة.

يسمح وجود قدرة إنزيمية عالية للمجتمعات الميكروبية بتحلل الهيدروكربونات المعقدة [9]. هذه القدرة على تعديل أو تحلل بعض الملوثات ، مثل البترول ، تلخص أهمية الإنزيمات في عملية المعالجة الحيوية. يساهم تنوعها الجيني في التنوع الأيضي للكائنات الدقيقة لتحويل الملوثات إلى منتجات نهائية أقل سمية ، والتي يتم دمجها بعد ذلك في الدورات الكيميائية الحيوية الطبيعية [9]. الفائدة الرئيسية من عملية انحلال الملوثات هي التمعدن الكامل للمركبات ، بالإضافة إلى تكوين الكتلة الحيوية [١٠-١٢]. يمكن أن تؤثر العديد من العوامل الحيوية وغير الحيوية على فعالية التحلل البيولوجي للملوثات البترولية ، بما في ذلك وجود ونشاط الكائنات الحية الدقيقة المسببة للتلف للبترول في البيئة ، والقدرة التنافسية ، وتوافر وتركيز البترول والمغذيات ، والملوحة ، ودرجة الحرارة ، من بين أمور أخرى [5].

3. التحلل الهوائي واللاهوائي للبترول والإنزيمات المهينة للبترول

العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، مثل البكتيريا والبكتيريا الزرقاء والطحالب الخضراء والفطريات ، قادرة على تحطيم المكونات المختلفة للبترول في ظل ظروف بيئية مختلفة (على سبيل المثال ، الظروف الهوائية واللاهوائية في درجات ملوحة ودرجات حموضة متنوعة). يوفر الجهاز الأنزيمي هذه القدرات للكائنات الحية الدقيقة. يحدث تدهور البترول تدريجياً عن طريق التمثيل الغذائي المتسلسل لمركباته. قد توجد الجينات المشاركة في تحطيم إنتاج إنزيم البترول على الكروموسومات أو DNA البلازميد [13].

قد يحدث التحلل البيولوجي للهيدروكربونات ، المركبات الأليفاتية والعطرية على حد سواء ، في ظل الظروف اللاهوائية أو الهوائية [3]. في ظل الظروف الهوائية ، تقدم إنزيمات الأوكسجين ذرات الأكسجين في الهيدروكربونات (تقدم أحادي الأكسجين ذرة أكسجين واحدة إلى ركيزة بينما تقدم ديوكسجيناز اثنتين). يتم تحفيز التحلل اللاهوائي بواسطة البكتيريا اللاهوائية ، مثل البكتيريا التي تقلل الكبريتات ، باستخدام مستقبلات إلكترونية مختلفة [3].

يمكن أن يكون الهدم الهوائي للهيدروكربونات أسرع ، بسبب الميزة الأيضية المتمثلة في توفر O2 كمتقبل للإلكترون [2]. المنتج النهائي لأكسدة الهيدروكربونات الأليفاتية المشبعة هو acetyl-CoA ، والذي يتم تقويضه في دورة حمض الستريك ، جنبًا إلى جنب مع إنتاج الإلكترونات في سلسلة نقل الإلكترون. تتكرر هذه السلسلة ، مما يزيد من تدهور الهيدروكربونات ، والتي عادة ما تتأكسد بالكامل إلى CO2 [1]. يمكن أيضًا أن تتحلل الهيدروكربونات العطرية ، مثل البنزين والتولوين والزيلين والنفتالين في الظروف الهوائية. عادة ما يكون تحلل هذه المركبات بمثابة خطوة أولية في تكوين الكاتيكول أو مركب متعلق بهيكليًا. بمجرد تكوين الكاتيكول ، يمكن أن يتحلل ، مما ينتج عنه مركبات يمكن إدخالها في دورة حمض الستريك. كما يمكن أن تتحلل هذه المركبات تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون2 [1, 2].

ألكان هيدروكسيلاز هي إنزيمات مهينة للألكان يتم توزيعها بين العديد من الأنواع المختلفة من البكتيريا والخميرة والفطريات والطحالب [14]. علاوة على ذلك ، اقترح فان بيلين وفونهوف [14] ثلاث فئات من أنظمة إنزيم تحلل الألكان: C1 - C4 (ميثان إلى بيوتان ، يتأكسد بواسطة إنزيمات شبيهة بالميثان أحادي أوكسيجيناز) ، C5 - C16 (بنتان إلى هيكساديكان ، يتأكسد بغشاء متكامل غير هيمي. إنزيمات الحديد أو السيتوكروم P450) و C17 + (الألكانات الأطول ، المؤكسدة بواسطة أنظمة إنزيم غير معروفة أساسًا). قاموا بعد ذلك بالإبلاغ عن التركيبات والعوامل المساعدة ونطاقات الركيزة ووجود المجموعات الرئيسية من هيدروكسيلازات الألكان (الميثان القابل للذوبان أحادي أوكسيجيناز (sMMO) ، جزيئات الميثان أحادية الأكسجين (pMMO) ، هيدروكسيلازات AlkB المرتبطة ، حقيقية النواة P450 (CYP52 ، الفئة الثانية) ، نظام أكسجيناز P450 البكتيري وثنائي أوكسجيناز (CYP153 ، الفئة الأولى) لاحظ هؤلاء المؤلفون أيضًا أن الكائنات الحية الدقيقة القادرة على تحلل الألكانات يمكن أن تحتوي على العديد من هيدروكسيلازات الألكان وبالتالي يمكن أن تستهلك نطاقات ركيزة مختلفة. كما ذكر بالفعل فان هام وزملاؤه في عام 2003 [3 ] ، حتى الآن ، تم وصف أحد مسارات تحلل الألكان الأكثر دراسة Pseudomonas putida Gpo1 ، المشفر بواسطة بلازميد OCT [15 ، 16]. في هذه الحالة ، يتم أولاً التوسط في تحويل الألكان إلى كحول عن طريق غشاء أحادي أوكسيجيناز ، وروبريدوكسين قابل للذوبان ، واختزال روبريدوكسين [3]. قدم فان هام وزملاؤه [3] نموذجًا لاستقلاب الألكان في البكتيريا سالبة الجرام ووصف مواقع ووظائف الجراثيم. ALK منتجات الجينات.

تعتبر فئة ديوكسيجيناز الكاتيكول من الإنزيمات البكتيرية المحتوية على الحديد مثالاً على فئة الإنزيم التي تشارك في تحلل الهيدروكربونات العطرية الهوائية. هذه الإنزيمات قادرة على تحفيز إضافة ذرات الأكسجين الجزيئي إلى 1،2-ثنائي هيدروكسي بنزين (كاتيكول) ومشتقاته ، مع انقسام لاحق للحلقة العطرية [1-3]. إن الإنزيمات مثل dioxygenases الكاتيكول التي تشارك في انقسام الحلقة العطرية هي المسؤولة عن مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة القادرة على تحطيم المركبات العطرية [13].

على الرغم من حقيقة أن تحلل البترول في ظل الظروف الهوائية يحدث بشكل أسرع من الظروف اللاهوائية ، فمن المهم ملاحظة أن التحلل اللاهوائي ضروري أيضًا لعملية المعالجة الحيوية لأنه في العديد من الحالات يمكن أن تتضمن الظروف البيئية قيودًا على توافر الأكسجين ، كما هو الحال في غابات المانغروف. ، وخزانات المياه الجوفية ، وهضم الحمأة [5]. في التمثيل الغذائي اللاهوائي ، بشكل عام ، يتم تحويل المركبات العطرية إلى benzoyl-CoA ، وهو هدف لتأثير اختزال benzoyl-CoA (BCR) [17]. اعتمادًا على الظروف البيئية ، يمكن استخدام مستقبلات إلكترونية نهائية مختلفة ، مثل النترات والكبريتات والحديد (III) بشكل عام ، تتلاقى مسارات التحلل مع benzoyl-CoA [2].

4. تطبيقات المعالجة الحيوية

وفقًا لـ Nyer [18] ، يشير مصطلح "المعالجة الحيوية" إلى جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية للتوهين الطبيعي ، والتي تشمل جميع العمليات الحيوية وغير الحيوية المستخدمة لتقليل مستويات الملوثات. "التحلل البيولوجي" هو الآلية الأساسية لتقليل الملوثات القابلة للتحلل. تقدم هذه الطريقة مخاطر منخفضة على المواقع الملوثة ، وهي بديل ذو نسبة تكلفة-فائدة مواتية للعلاج [7 ، 8].

عندما يكون ذلك ممكنًا ، يتم تطبيق المعالجة البيولوجية عادة بعد استخدام الطرق الفيزيائية والكيميائية والتوهين الطبيعي. يمكن أن تكون عملية بطيئة لأن حركتها قد تكون مشروطة بعوامل مختلفة ، مثل درجة الحرارة ، والملوحة ، والتنوع الميكروبي ، ونسبة C: N: P ، من بين أمور أخرى [5]. تم تحسين تقنيات المعالجة الحيوية بعد تسرب 41 مليون لتر من البترول من إكسون فالديز في ألاسكا في عام 1989. تم إنفاق أكثر من 10 ملايين دولار على الدراسات التي رعتها شركة إكسون على المعالجة البيولوجية من 1993 إلى 1997 ، وتم إنتاج العديد من براءات الاختراع [5 ، 19].

يعمل توصيف السلالات المهينة للبترول ومساراتها الأيضية على تحسين مناهج المعالجة الحيوية. يمكن أن تحدث المعالجة الحيوية إما بشكل طبيعي أو عن طريق استخدام القياس الحيوي (إدخال الخلية الكاملة) أو طرق التحفيز الحيوي (استخدام العناصر الغذائية أو الظروف لتحفيز المجتمع الميكروبي الأصلي) [5 ، 20] يمكن أيضًا استخدام الإنزيمات المعزولة لتحويل الملوث إلى أقل مركبات سامة أو غير سامة [3 ، 5 ، 20].

وصف العديد من المؤلفين طرق الزيادة الحيوية والتحفيز الحيوي لاستعادة مواقع مختلفة ملوثة بالبترول ، وكلاهما خياران مقبولان لتقليل تأثير الانسكابات البترولية [5]. يجب دراسة هذه الأساليب والتخطيط لها بعناية لكل نوع من الملوثات والظروف البيئية ، حيث إن كلا من المزايا والعيوب الحالية. على سبيل المثال ، يعتمد نجاح القياس الحيوي على القدرة التنافسية للسلالات الملقحة في بيئات مختلفة [20]. يمكن أيضًا استخدام الكائنات المعدلة وراثيًا (GMOs) لتحسين كفاءة تحلل البترول ، ولكن قد تؤدي القيود الأخرى إلى تعقيد الإجراء ، مثل المشكلات المتعلقة بالتشريعات الدولية [20 ، 21]. في كلتا الحالتين (الكائنات المعدلة وراثيًا أو السلالات البرية) ، يجب تقييم الآثار المحتملة لإدخال الكائنات الحية الدقيقة المهينة في وجود الميكروبات الأصلية [5 ، 20-22]. بالنظر إلى التحفيز الحيوي ، من المفيد فقط أن يتم تطبيقه في البيئات التي توجد فيها الكائنات الحية الدقيقة المحلية المهينة للبترول. يعد البحث عن استراتيجيات بديلة للمعالجة الحيوية أمرًا بالغ الأهمية لزيادة فعاليتها في مواقع مختلفة.

يفتح التحفيز الحيوي مسارات جديدة نحو تحسين تطوير المنتجات والعمليات لتقليل التكاليف الصناعية وتوليد منتجات فرعية سامة ، وبالتالي التأثير على البيئة. يساهم كل من المعالجة الحيوية الأنزيمية وإنتاج الطاقة النظيفة الجديدة في تقليل أضرار الوقود الأحفوري [20]. يمكن أن يكون العلاج الأنزيمي أبسط من العمل مع الكائنات الحية الكاملة. يمكن زيادة بعض المزايا ، بما في ذلك الإمكانات الأنزيمية ، في ظروف المختبر [23]. لا ينتج عن استخدام الإنزيمات المعزولة منتجات ثانوية سامة [24] والتنافسية للخلايا الكاملة ليست ضرورية [20].

لخص ساذرلاند وزملاؤه [23] الجوانب الرئيسية التي يجب مراعاتها ، من البحث إلى الإنتاج ، في المعالجة الحيوية الأنزيمية. أولاً ، لكي يتم اختيار الإنزيم لتطبيق المعالجة الحيوية ، يجب أن يكون لديه القدرة على تحلل الملوث المستهدف إلى منتجات أقل سمية. من المهم أيضًا البحث عن الإنزيمات التي لا تعتمد على العوامل المساعدة ، مما يزيد من تكاليف العملية على المستوى التجاري. بعد الفحص ، تتمثل الخطوة التالية في تحديد الجين الذي يشفر الإنزيم المحدد ، وإذا لزم الأمر ، تحسين الإنتاج الأنزيمي. تنتج الشركات التجارية إنزيماتها عبر تخمير صناعي واسع النطاق تتم إزالة الخلايا غير المحصنة أثناء المعالجة النهائية. لاحظ المؤلفون أيضًا أن تنقية الإنزيمات من المواد الأخرى القابلة للذوبان في السائل المخمر ليس مطلوبًا للمعالجة البيئية ، والتي يمكن أن تسهل عملية الإنتاج وتقليل التكاليف ، لكنهم أكدوا أنه يجب تقييم العمر الافتراضي والاستقرار البيئي لضمان الفعالية. من الإنزيم ضد الملوثات. يمكن استقراء الخطوات والاعتبارات التي حددها ساذرلاند وزملاؤه [23] للمعالجة البيولوجية لأي ملوث يصف تقريرهم كيفية إنتاج عامل معالجة بيولوجية إنزيمية لتطبيقات مختلفة (الشكل 1).


خطوات عامة اقترحها ساذرلاند وزملاؤه [23] للانتقال من الاستكشاف البيولوجي إلى منتج المعالجة الحيوية الأنزيمية.

الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) هي مواد كيميائية عضوية مطفرة ، سامة للخلايا ، ومسببة للسرطان. يتم توزيع الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات على نطاق واسع في البيئة نتيجة للاحتراق غير الكامل للمواد العضوية ، ومصادر الانبعاث ، وعوادم السيارات ، والمواد المنزلية ، وعوامل أخرى [25]. تم اقتراح العلاج الأنزيمي للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات من قبل العديد من المؤلفين [25 ، 26]. يتضمن تحلل الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات في الظروف الهوائية أكسدة الحلقة العطرية بواسطة ديوكسجينازات محددة ، كما هو موصوف أعلاه ، وتحول أحيائي كامل إلى ثاني أكسيد الكربون.2 والماء [26]. كما وصفنا سابقًا ، يمكن أن تتحلل مركبات BTEX (البنزين والتولوين والإيثيل بنزين والزيلين) في كل من الظروف الهوائية واللاهوائية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة مثل مخفضات الكبريتات.

كمثال على المعالجة الحيوية الأنزيمية ، يمكن إزالة السموم من الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات عن طريق استخدام اللاكازات [27] (الإنزيمات القادرة على تحفيز أكسدة الفينولات ، والبوليفينول ، والأنيلين ، إلى جانب اختزال 4 إلكترون للأكسجين الجزيئي إلى الماء) [28 ]. من المزايا الكبيرة للمعالجة الحيوية الأنزيمية للأجانب الحيوية التي تكون إما كارهة للماء أو ضعيفة الذوبان في المحاليل المائية ، مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، أن الأكسدة الأنزيمية يمكن أن تحدث في وجود المذيبات العضوية [27]. العيب هو أن الإنزيمات ذات الصلة يمكن أن تكون غير مستقرة أو مثبطة أو مشوهة في المذيبات العضوية. في عمل بولتر وزملائه [29] تم التعبير عن اللاكيز من ميكيليوفثورا ثيرموفيلا (MtL) في خميرة الخميرة، باستخدام التطور الموجه ، وتحسين التعبير عن اللاكاز على نطاق واسع.

في الآونة الأخيرة ، نجح سكوت وزملاؤه [30] في الإبلاغ عن تجربة ميدانية أولية باستخدام منتج قائم على الإنزيم ، استنادًا إلى إنزيم TrzN ، مما يدل على أن التكنولوجيا يمكنها معالجة المسطحات المائية الملوثة بمبيدات الأعشاب بكفاءة. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من الدراسات الميدانية مع المعالجة الحيوية الأنزيمية المتاحة حاليا.

استشهد ويت وزملاؤه [26] أنه حتى عام 2004 ، كان هناك أكثر من 1000 إنزيم موصوف يشارك في التحلل البيولوجي للأنظمة العطرية (الملوثات العضوية أو غير ذلك).

تم الإبلاغ عن أن المبيعات العالمية لمنتجات التكنولوجيا الحيوية البيئية للمصنعين الأمريكيين ، بما في ذلك الكائنات الحية الدقيقة والإنزيمات والمزيج الميكروبي والمغذيات ، بلغ إجماليها 153.87 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2006 [31]. كانت تقديرات المبيعات المتزايدة للخلطات الميكروبية أعلى من تقديرات عزل الكائنات الحية الدقيقة والإنزيمات لأن الأخيرة لديها إمكانات سوقية محدودة [32].

على الرغم من مزايا المعالجة الحيوية الأنزيمية ، إلا أن هناك أيضًا قيودًا وميزات مطلوبة للمعالجة الإنزيمية التي تقيد قابليتها للتطبيق على عدد قليل من فئات الإنزيم [30]. يجب أن تتكيف إنزيمات المعالجة الحيوية مع ظروف بيئية محددة نسبيًا ويجب أن تكون مستقلة نوعًا ما عن العوامل المساعدة [20 ، 23].

في الواقع ، حتى الآن ، قامت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) حاليًا بإدراج (2011) 20 عاملًا للمعالجة البيولوجية ومضافًا إنزيمًا نقيًا واحدًا فقط. وصف المنتج المنتج ، المسكوب النفطي II ، بأنه "عامل معالجة بيولوجية (مادة مضافة للإنزيم البيولوجي (مُدرجة سابقًا كمضافات مغذية))" ، بعمر تخزيني 5 سنوات [32]. أشار المنتج إلى انخفاض بنسبة 36.9 و 33.6٪ من الألكانات والعطريات ، على التوالي ، بعد 7 أيام ، وانخفاض بنسبة 89.8٪ و 89.6٪ بعد 28 يومًا من تطبيق آكل التسرب النفطي II ، وهو ما يمثل انخفاضًا كبيرًا خلال فترة زمنية قصيرة.

بشكل عام ، لا تزال قيود المعالجة الحيوية الأنزيمية مرتبطة أساسًا بإنتاج إنزيم عالي التكلفة عادةً ما يولد عائدًا منخفضًا من الإنزيمات ، وغالبًا ما يجب تحسين استقرار الإنزيم في هذا المجال.

5. البيولوجيا الجزيئية والهندسة الأيضية وآفاق المستقبل

على الرغم من جميع المزايا المتعلقة بالمعالجة الحيوية الأنزيمية ، إلا أن تكاليف الإنتاج المرتفعة والعوائد المنخفضة والتثبيط الإنزيمي هي بعض المشاكل التي يجب التغلب عليها. العديد من تحسينات الإنتاج ضرورية لتجنب العمليات غير المحظورة. لذلك ، يتم استكشاف الأدوات الجزيئية على نطاق واسع لتوفير منتجات المعالجة الأنزيمية التنافسية. تسمح لنا الأدوات الجزيئية باكتشاف الجينات المرتبطة بالأنزيمات المهينة في العينات البيئية أو العزلات ، وبالتالي تعمل كأدوات قوية للتنقيب البيولوجي. علاوة على ذلك ، يمكن لهندسة الحمض النووي تحسين إنتاجية الإنزيم إلى حد كبير بتكاليف أقل [20].

يمكن أن تكون المعالجة الحيوية الإنزيمية المحسّنة باستخدام الأدوات الجزيئية مناسبة بشكل خاص للحالات التي تتطلب معالجة سريعة [23]. أفاد Alcalde وزملاؤه [20] أن الدراسات الحديثة لهندسة البروتين ، و metagenomics ، والبروتينات تساهم بشكل فعال في خفض التكلفة ، وتقليل استخدام المواد الكيميائية ، وكذلك تحسين نسب التكلفة والعائد. يمكن أن يساعد استخدام الأدوات الجزيئية لتطبيقات التحفيز الحيوي أيضًا في حل مشكلة استخدام الكائنات المعدلة وراثيًا في البيئة [20] على سبيل المثال ، إذا تم إنتاج إنزيم معدل في المختبر، ليس من الضروري إدخال الكائن المعدل في البيئة الطبيعية.

تم بالفعل وصف العديد من بادئات PCR التي تستهدف الجينات المتعلقة بالإنزيمات المهينة للبترول ، في كل من الظروف الهوائية واللاهوائية (الجدول 1). قد يؤدي استخدام هذه البادئات المميزة بالفعل إلى تسهيل الفحص البيئي للقدرات المهينة وقد يساعد في تقييم إمكانات العزلات الميكروبية. يمكن وصف المزيد من البادئات لمسارات محددة أو لتحسين شمولية البادئات المعروفة باستخدام قواعد البيانات المتاحة.

يمكن للفوائد التي توفرها الأدوات الجزيئية أن تفتح نوافذ غير محدودة من الفرص ، حيث من الممكن اكتشاف الجينات من كائنات قابلة للزراعة أو غير قابلة للزراعة (باستخدام الميتاجينوميات) والتعبير عن هذه الجينات في الكائنات القابلة للزراعة ، باستخدام الإنزيمات التي لم يتم وصفها بعد.على سبيل المثال ، يوفر استخدام مكتبات metagenomic البنادق fosmid و cosmid تحسنًا كبيرًا في الاكتشاف البيولوجي للإنزيمات الجديدة. تزيد إمكانية تحديد واستخدام الجينات من الكائنات الحية الدقيقة التي لم يتم وصفها بعد من أهداف الإنزيم المحتملة من حوالي 0.1 إلى 1٪ من الخلايا الميكروبية (تتكون من خلايا ميكروبية قابلة للزراعة في عينات بيئية) ، بما في ذلك جميع الحمض النووي المتوفر في تلك العينة [46]. تسمح لنا الأدوات الجزيئية أيضًا بزيادة مستويات التعبير بالتلاعب ليس فقط بالظروف الفيزيوكيميائية (الظروف المثلى) ، ولكن أيضًا الكائنات الحية على المستوى الجيني ، لتحسين إنتاج الإنزيم في العديد من الظروف المختلفة ، على سبيل المثال ، تحسين كفاءة وسرعة تدهور البترول ، تقليل وقت عملية المعالجة. قد يكون التلاعب الجيني مفيدًا أيضًا للسماح بتحلل البترول أو تحسينه في البيئات القاسية ، مثل المواقع الباردة أو شديدة الملوحة. قد يكون استخدام الإنزيمات المتطرفة الحرة مفيدًا في هذه البيئات ، لأنه يتجنب بعض قيود المعالجة الحيوية باستخدام خلايا كاملة في ظروف قاسية ، مثل القدرة التنافسية الميكروبية.

إن التطورات في تقنيات "omics" عالية الإنتاجية تعمل على تحسين دراسة البيئة الميكروبية ، بما في ذلك عمليات التحلل البيولوجي ، على سبيل المثال ، تحديد وقياس الإنزيمات البكتيرية المسؤولة عن استقلاب الهيدروكربون العطري [47].

6. الاستنتاجات

بالنظر إلى أن المعالجة البيولوجية لا تزال مجالًا يتطلب الكثير من العمل ، مع عدد قليل من التطبيقات الميدانية الفعالة للغاية بسبب الظروف المتنوعة للغاية الموجودة في النظم البيئية المختلفة ، يتم تشجيع تطوير استراتيجيات بديلة أو تكميلية باستمرار.

على الرغم من حقيقة أن التكاليف في كثير من الحالات لا تزال باهظة ، إلا أن المعالجة الحيوية الأنزيمية يمكن أن توفر فوائد حقيقية للبيئة ، وتجنب الظروف المطلوبة لتطبيقات الخلية الكاملة ، خاصة في البيئات القاسية. علاوة على ذلك ، يمكن تحسين الفعالية الأنزيمية في المختبر أيضًا باستخدام الأدوات الجزيئية ، مثل هندسة الحمض النووي ، لتوليد معالجات حيوية فائقة ، والتي يمكن أن تقدم مزايا في هذا المجال.

تؤثر المعالجة الحيوية الأنزيمية أيضًا على مجالات بيولوجية أخرى ، مثل الطب ، حيث اقترح ريتمان وشلويندورن [48] فكرة "المعالجة البيولوجية الطبية" ، بناءً على مبادئ المعالجة الحيوية البيئية واستلهامها. اقترحت دراسات المعالجة الحيوية الطبية استخدام واحد أو أكثر من الإنزيمات الميكروبية لتحطيم المجمعات داخل الخلايا التي تضعف الوظيفة الخلوية وقدرتها على البقاء وتسبب أمراضًا مثل تصلب الشرايين والتنكس البقعي والأمراض العصبية التنكسية. يمكن أن تكون المعالجة البيولوجية الطبية فعالة بدرجة كافية للقضاء على المراكم داخل الخلايا من الخلايا المصابة.

تشير تجربتنا مع الخلايا الكاملة إلى أن اتحاد البكتيريا هو بديل أفضل لتحلل المركبات البترولية المتنوعة والمعقدة. وبالمثل ، من المحتمل أن يكون استخدام خليط الإنزيم أداة أكثر ملاءمة للاستخدام ضد التلوث النفطي في البيئة لأنه يمكن استخدام إنزيمات معينة للمركبات المتمردة والسامة معًا.

شكر وتقدير

يود المؤلفون أن يشكروا كل الدعم المقدم من Petrobras و CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) و Faperj (Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Estado do Rio de Janeiro) لمشاريعهم.

مراجع

  1. M. T. Madigan ، و J.M Martinko ، و P. V. Dunlap ، و D.P Clark ، بيولوجيا بروك للكائنات الدقيقة، بنيامين كامينغز ، الطبعة الثانية عشرة ، 2010.
  2. B. Cao ، K. Nagarajan ، و K. علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 85 ، لا. 2، pp.207–228، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  3. جيه دي فان هام ، أ. سينغ ، وأو ب. وارد ، "التطورات الحديثة في علم الأحياء الدقيقة للبترول ،" مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية، المجلد. 67 ، لا. 4، pp.503–549، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  4. H. L.Ehrlich ، علم الأحياء الدقيقة، مارسيل ديكر ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1995.
  5. إتش إف سانتوس ، إف إل كارمو ، جي إي بايس ، إيه إس روسادو ، آر إس بيكسوتو ، "المعالجة الحيوية لأشجار المانغروف المتأثرة بالبترول ،" تلوث المياه والهواء والتربة، المجلد. 216 ، لا. 1–4، pp.329–350، 2011. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  6. إتش إف سانتوس ، جي سي كوري ، إف إل دو كارمو وآخرون ، "التنوع البكتيري لأشجار المانغروف وتأثير التلوث النفطي الذي تم الكشف عنه بواسطة التسلسل الحراري: وكلاء بكتيريون للتلوث البترولي ،" بلوس واحد، المجلد. 6 ، لا. 3 ، معرف المقالة e16943 ، 2011. عرض على: الباحث العلمي من Google
  7. A. Korda ، P. Santas ، A. Tenente ، و R. Santas ، "المعالجة الحيوية للهيدروكربون البترولي: تقنيات أخذ العينات والتحليل ، والمعالجات في الموقع والكائنات الحية الدقيقة التجارية المستخدمة حاليًا ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 48 ، لا. 6، pp.677–686، 1997. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  8. إم إيه سي كريبز ، وأيه إل إن بورخيس ، وإم جي إس بيسبو ، ود. سينسيا هوجي، المجلد. 30 ، لا. 179 ، ص 32 - 37 ، 2002. عرض على: الباحث العلمي من Google
  9. الكسندر ، التحلل البيولوجي والمعالجة الحيوية، مطبعة أكاديمية ، سان دييغو ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1994.
  10. آر إم أطلس ، "التحلل الميكروبي للهيدروكربونات - المعالجة البيولوجية لانسكابات النفط ،" مجلة التكنولوجيا الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 52 ، لا. 2، pp. 149–156، 1991. View at: Google Scholar
  11. سي دي كونيا وس. المجلة البرازيلية لعلم الأحياء الدقيقة، المجلد. 31 ، لا. 1، pp. 45–49، 2000. View at: Google Scholar
  12. K. Watanabe و N. Hamamura ، "الأساليب الجزيئية والفسيولوجية لفهم بيئة تدهور الملوثات ،" الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 14 ، لا. 3، pp.289–295، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  13. J.B Broderick ، ​​"Catechol dioxygenases ،" مقالات في الكيمياء الحيوية، المجلد. 34 ، لا. 11، pp. 173–189، 1999. View at: Google Scholar
  14. J.B van Beilen and E.G Funhoff ، "Alkane hydroxylases المشاركة في تحلل الألكان الميكروبي ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية، المجلد. 74 ، لا. 1، pp. 13–21، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  15. J.B. van Beilen، M.G Wubbolts، and B. Witholt، “Genetics of alkane oxidation by الزائفة الزائفة,” التحلل البيولوجي، المجلد. 5 ، لا. 3-4، pp. 161–174، 1994. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  16. J.B van Beilen، S. Panke، S. Lucchini، A.G Franchini، M. Rothlisberger، and B. Witholt، "Analysis of Pseudomonas putida مجموعات الجينات المتحللة للألكان وتسلسلات الإدخال المرافقة: تطور وتنظيم جينات الألكان ، " علم الاحياء المجهري، المجلد. 147 ، لا. 6 ، ص 1621-1630 ، 2001. عرض على: الباحث العلمي من Google
  17. هوسودا ، واي.كاساي ، إن هامامورا ، واي. تاكاهاتا ، وك. واتانابي ، "تطوير طريقة تفاعل البوليميراز المتسلسل للكشف عن جينات اختزال البنزويل-كو أ وتقديرها وتطبيقها على التوهين الطبيعي المرصود ،" التحلل البيولوجي، المجلد. 16 ، لا. 6 ، ص 591-601 ، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  18. إي ك. نير ، معالجة المياه الجوفية والنفط: الأساليب والاستراتيجيات العملية، مطبعة آن أربور ، آن أربور ، ميتش ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1998.
  19. P. C. S. Seabra ، و J.V.Bomtempo ، و N. O. Costa ، "Biotechnology in the Petroleum industry: 1988-1997،" النشرة الفنية 42 ، بتروبراس ، ريو دي جانيرو ، البرازيل ، 1999 ، http://www2.petrobras.com.br/boletim/Boletim_42_1_4/3Biotec.PDF. عرض على: الباحث العلمي من Google
  20. M. Alcalde ، M. Ferrer ، F. J. Plou ، and A. Ballesteros ، "التحفيز الحيوي البيئي: من المعالجة بالأنزيمات إلى العمليات الخضراء الجديدة ،" الاتجاهات في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 24 ، لا. 6 ، ص 281-287 ، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  21. بول ، جي باندي ، جيه باندي ، آر كيه جاين ، "الوصول إلى التنوع الميكروبي من أجل المعالجة الحيوية واستعادة البيئة ،" الاتجاهات في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 23 ، لا. 3، pp. 135–142، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  22. R. S. Peixoto و R. F. Silva و A. S. Rosado ، "Biorremediação de ambientes contaminados com petróleo e seus derivados،" علم الأحياء الدقيقة في Foco، المجلد. 8، pp. 17–30، 2009. View at: Google Scholar
  23. T.D Sutherland ، I. Horne ، K.M Weir et al. ، "المعالجة الحيوية الإنزيمية: من اكتشاف الإنزيم إلى التطبيقات ،" علم الصيدلة السريرية والتجريبية وعلم وظائف الأعضاء، المجلد. 31 ، لا. 11 ، ص 817-821 ، 2004. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  24. L. Setti ، و G. Lanzarini ، و P. G. Pifferi ، "التحفيز الحيوي للخلية الكاملة لعملية إزالة الكبريت البترولية ،" تكنولوجيا معالجة الوقود، المجلد. 52 ، لا. 1–3 ، الصفحات 145-153 ، 1997. عرض على: الباحث العلمي من Google
  25. S. K. Samanta ، و O. الاتجاهات في التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 20 ، لا. 6، pp.243–248، 2002. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  26. سي جي وايتلي ودي جي لي ، "تقنية الإنزيم والعلاج البيولوجي ،" تقنية الإنزيم والميكروبات، المجلد. 38 ، لا. 3-4 ، ص 291-316 ، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  27. M. Alcalde ، T. Bulter ، M. Zumárraga et al. ، "فحص المكتبات الطافرة من laccases الفطرية في وجود المذيبات العضوية ،" مجلة الفحص الجزيئي الحيوي، المجلد. 10 ، لا. 6، pp.624–631، 2005. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  28. M. Smith و F. Thurston و D.A Wood، "Fungal laccases: دور في إزالة اللجنين والتطبيقات الصناعية المحتملة ،" في أوكسي نحاسي متعدد، A. Messerschmidt، Ed.، pp. 201–224، World Scientific Publishing، Singapore، 1997. View at: Google Scholar
  29. ت. بولتر ، إم ألكالد ، في سيبر ، بي مينهولد ، سي شلاختباور ، إف إتش أرنولد ، "تعبير وظيفي لاكاز فطري في خميرة الخميرة من خلال التطور الموجه ، " علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 69 ، لا. 2 ، ص 987-995 ، 2003. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  30. سكوت ، إس إي لويس ، آر ميلا وآخرون ، "محفز إنزيم حر للمعالجة الحيوية للتلوث البيئي بالأترازين ،" مجلة الإدارة البيئية، المجلد. 91 ، لا. 10، pp.2075–2078، 2010. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل .
  31. وكالة حماية البيئة الأمريكية ، "منتج خطة الطوارئ الوطنية لوكالة حماية البيئة بالولايات ،" 2011 ، http://www.epa.gov/osweroe1/content/ncp/product_schedule.htm. عرض على: الباحث العلمي من Google
  32. M.B Mesarch ، و C.H. Nakatsu ، و L. Nies ، "تطوير مواد أولية خاصة بالكاتيكول 2،3-ديوكسيجيناز لرصد المعالجة البيولوجية عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي التنافسي ،" علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي، المجلد. 66 ، لا. 2 ، ص 678-683 ، 2000. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  33. K.M Anderson ، و L. Jaquinod ، و M.A Jensen ، و N. Ngo ، و R.W Davis ، "دعم عالمي جديد قائم على الكاتيكول لتخليق قليل النوكليوتيد ،" مجلة الكيمياء العضوية، المجلد. 72 ، لا. 26 ، ص 9875-9880 ، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  34. إل جي وايت ، سي دبليو جرير ، و دبليو إي إنيس ، "تقييم إمكانات التحلل البيولوجي للكائنات الدقيقة ذات التغذية العقلية ،" المجلة الكندية لعلم الأحياء الدقيقة، المجلد. 42 ، لا. 2، pp. 99–106، 1996. View at: Google Scholar
  35. A. Vomberg و U. Klinner ، "توزيع alkB الجينات داخل البكتيريا المهينة للـ n-alkane ، " مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي، المجلد. 89 ، لا. 2 ، ص 339-348 ، 2000. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  36. T. Kohno و Y. Sugimoto و K. Sei و K. Mori ، "تصميم البادئات والتحقيقات الجينية للكشف العام عن البكتيريا المهينة للألكان ،" الميكروبات والبيئات، المجلد. 17 ، لا. 3، pp. 114–121، 2002. View at: Google Scholar
  37. K. Kloos ، J.C Munch ، و M. Schloter ، "طريقة جديدة لاكتشاف الجينات المتماثلة alkane-monooxygenase (alkB) في التربة على أساس تهجين تفاعل البوليميراز المتسلسل ، " مجلة الطرق الميكروبيولوجية، المجلد. 66 ، لا. 3، pp.486–496، 2006. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  38. L. Wang و W. Wang و Q. Lai و Z. Shao ، "التنوع الجيني لـ CYP153A و AlkB alkane hydroxylases في البكتيريا المهينة للزيت والمعزولة من المحيط الأطلسي ،" علم الأحياء الدقيقة البيئية، المجلد. 12 ، لا. 5، pp. 1230–1242، 2010. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  39. A. Aroonsri، S. Kitani، S. Uk. تشوي ، وت. نيهيرا ، "العزلة وتوصيف بام الجينات ، متجانسات جين c-butyrolactone autoregulator-receptor gene in Amycolatopsis mediterranei، منتج ريفاميسين ، " رسائل التكنولوجيا الحيوية، المجلد. 30 ، لا. 11، pp. 2019-2024، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  40. Kuntze ، Y. Shinoda ، H. Moutakki et al. ، "6-Oxocyclohex-1-ene-1-carbonyl-coenzyme A hydrolases من البكتيريا اللاهوائية الإجبارية: توصيف وتحديد جينها كعلامة وظيفية للمركبات العطرية المهينة اللاهوائية " علم الأحياء الدقيقة البيئية، المجلد. 10 ، لا. 6، pp. 1547–1556، 2008. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  41. M. Staats ، M. Braster ، و W. F.Röling ، "التنوع الجزيئي وتوزيع المواد اللاهوائية المهينة للهيدروكربونات العطرية عبر عمود نفايات مكب النفايات ،" علم الأحياء الدقيقة البيئية، المجلد. 13 ، لا. 5، pp. 1216–1227، 2011. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  42. H.R Beller و S.R Kane و T. C. Legler و P.JJ. ألفاريز ، "طريقة تفاعل البلمرة المتسلسل في الوقت الفعلي لرصد البكتيريا اللاهوائية المهينة للهيدروكربون بناءً على جين تقويضي ،" علوم وتكنولوجيا البيئة، المجلد. 36 ، لا. 18، pp. 3977–3984، 2002. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  43. S. Botton ، و M. van Harmelen ، و M. Braster ، و J.R Parsons ، و W. F. M. Röling ، "Dominance of Geobacteraceae في مواد التخصيب المهينة لـ BTX من طبقة المياه الجوفية التي تقلل من الحديد ، " علم البيئة في علم الأحياء الدقيقة FEMS، المجلد. 62 ، لا. 1، pp. 118–130، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  44. C. Winderl، S. Schaefer، and T.Lueders، "الكشف عن التولوين اللاهوائي ومحللات الهيدروكربون في طبقات المياه الجوفية الملوثة باستخدام سينسيز بنزيل سكسينات (bss) الجينات كعلامة وظيفية ، " علم الأحياء الدقيقة البيئية، المجلد. 9 ، لا. 4، pp.1035–1046، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  45. محمد زيا الله ، إم آر كاملي ، بي إسلام وآخرون ، "علم الميتاجينوميات - نهج متقدم للكائنات الدقيقة غير القابلة للزراعة ،" مراجعات التكنولوجيا الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، المجلد. 4 ، لا. 3 ، ص 49-54 ، 2009. عرض على: الباحث العلمي من Google
  46. S. J. Kim و O. Kweon و C.E Cerniglia ، "التطبيقات البروتينية لتوضيح مسارات استقلاب الهيدروكربونات العطرية البكتيرية ،" الرأي الحالي في علم الأحياء الدقيقة، المجلد. 12 ، لا. 13، pp. 301–309، 2009. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل
  47. B. E. Rittmann و J. Schloendorn ، "الهندسة بعيدًا عن القمامة الليزوزومية: المعالجة البيولوجية الطبية ،" أبحاث التجديد، المجلد. 10 ، لا. 3، pp.359–365، 2007. عرض على: موقع الناشر | منحة جوجل

حقوق النشر

حقوق النشر © 2011 R. S. Peixoto et al. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط ، بشرط الاستشهاد بالعمل الأصلي بشكل صحيح.


معلومات الكاتب

العنوان الحالي: معهد فريدريش لوفلر - معهد البحوث الفيدرالي لصحة الحيوان ، معهد الأمراض المعدية المستجدة والناشئة ، 17493 ، غرايفسفالد ، ألمانيا

ساهم كل من Bargiela Rafael و Mapelli Francesca و Tornés Jesús و Yakimov Michail M. و Daffonchio Daniele و Ferrer Manuel بالتساوي في هذا العمل.

الانتماءات

معهد الحفز ، Consejo Superior de Investigaciones Científicas ، مدريد ، إسبانيا

رافائيل بارجيلا وخيسوس تورنيس ومرسيدس ف.ديل بوزو ومونيكا مارتينيز مارتينيز وأمبير مانويل فيرير

قسم علوم الغذاء والبيئة والتغذية (DeFENS) ، جامعة ميلانو ، ميلانو ، إيطاليا

فرانشيسكا مابيلي ، بيسم شوايا ، سارة بورين وأمب دانييلي دافونشيو

Centro de Metabolómica y Bioanálisis (CEMBIO)، Facultad de Farmacia، Universidad CEU San Pablo، Campus Montepríncipe، Madrid، Spain

Ribocon GmbH ، بريمن ، ألمانيا

معهد البيئة البحرية الساحلية ، Consiglio Nazionale delle Ricerche ، ميسينا ، إيطاليا

سيمون كابيلو ، ماريا جينوفيز ، ريناتا دينارو وأمبير ميخائيل م. ياكيموف

كلية العلوم البيولوجية ، جامعة بانجور ، بانجور ، المملكة المتحدة

كريستوف جيرتلر ، تاتيانا ن. تشيرنيكوفا ، أولغا ف.غوليشينا وأمبير بيتر إن.

كلية الهندسة البيئية ، TU-Crete ، خانيا ، اليونان

ستيليانوس فوديلياناكيس ونيكولا كالوجيراكيس

قسم التكنولوجيا الحيوية البيئية ، معهد بحوث الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية ، مدينة البحث العلمي وتطبيقات تكنولوجيا الأمبير ، الإسكندرية ، مصر

EcoTechSystems Ltd. ، أنكونا ، إيطاليا

ديفيد بيجازي وأمبير ميركو ماجانيي

BGI Tech Solutions Co. ، Ltd ، المبنى الرئيسي ، منطقة Beishan الصناعية ، مقاطعة Yantian ، Shenzhen ، الصين

LR Biotechnology and Bio-Geo Resources Valorization (LR11ES31) ، المعهد العالي للتكنولوجيا الحيوية - جامعة منوبة ، قطب التكنولوجيا الحيوية بسيدي ثابت ، 2020 ، سيدي ثابت ، أريانة ، تونس

مختبر الكائنات الدقيقة والجزيئات الحيوية النشطة ، جامعة تونس المنار ، تونس العاصمة

عاطف جوانيل و عامر الشريف

مختبر الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية والبيئة ، جامعة الحسن الثاني - عين الشق ، الدار البيضاء ، المغرب

فاطمة بنزه ومحمد بلاغن

قسم العلوم البيولوجية ، جامعة اليرموك ، إربد ، الأردن

كلية علوم البحار ، الجامعة الأردنية - العقبة ، الأردن

قسم تطوير العمليات الحيوية ، معهد بحوث الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية ، مدينة البحث العلمي وتطبيقات تكنولوجيا الأمبير ، الإسكندرية ، مصر

جامعة حمدان بن محمد الذكية ، المدينة الأكاديمية ، دبي ، الإمارات العربية المتحدة

شعبة BESE ، جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية ، ثول ، 23955-6900 ، المملكة العربية السعودية


شاهد الفيديو: إعتراف د. محمد آل قمبر بمؤامرة كورونا وما سيكون بعد كورونا (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Conley

    نعم ، البديل غير السيئ

  2. Barra

    أعتقد أنك مخطئ. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنناقش.



اكتب رسالة