Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hệ thống vi sinh vật và quy trình phân tích để đánh giá sự phân hủy PAH và sự hình thành chuyển hóa trong đất
Tóm tắt
Trong quá trình phục hồi sinh học đối với đất ô nhiễm polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH), sự tích lũy của các chuyển hóa phân cực do hoạt động sinh học có thể xảy ra. Do các chuyển hóa phân cực này tiềm ẩn độc tính cao hơn so với các sản phẩm gốc, nên cần có sự hiểu biết tốt hơn về các quá trình liên quan đến việc sản xuất và số phận của những sản phẩm oxi hóa này trong đất. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi mô tả thiết kế và lắp đặt một hệ thống vi sinh vật tĩnh và một quy trình phân tích để phát hiện PAHs cùng với các sản phẩm oxi hóa của chúng trong đất. Khi áp dụng cho một mẫu đất bị ô nhiễm phenanthrene, là một PAH mẫu, và 1-hydroxy-2-naphthoic acid, diphenic acid và phthalic acid như là các chuyển hóa khả dĩ, các quy trình chiết xuất và phân đoạn đã thu hồi được lần lượt là 93%, 89%, 100% và 89%. Việc ứng dụng hệ thống tiêu chuẩn hóa để nghiên cứu sự phân hủy sinh học của phenanthrene trong đất nông nghiệp có và không có sự cấy giống của chủng vi khuẩn phân hủy PAH trọng lượng phân tử cao Mycobacterium sp. AP1, cho thấy tính thích hợp của nó trong việc xác định số phận môi trường của PAHs trong đất ô nhiễm và đánh giá ảnh hưởng của các biện pháp phục hồi sinh học. Trong các vi sinh vật được cấy giống, 35% phenanthrene được bổ sung đã bị tiêu hao, trong đó 19% được hồi phục dưới dạng CO2 và 3% dưới dạng diphenic acid. Chất sau, cùng với hai chuyển hóa không xác định khác, đã tích lũy trong đất.
Từ khóa
#PAH #phục hồi sinh học #chuyển hóa #vi sinh vật #phenanthrene #Mycobacterium sp.Tài liệu tham khảo
Alexander M (1999) Biodegradation and bioremediation, 2nd ed. Academic Press, London, UK
Bartha R, Pramer D (1965) Features of a flask and method for measuring the persistence and biological effects of pesticides. Soil Sci 100:68–70
Bouwer EJ, Zehnder AJB (1993) Bioremediation of organic compounds: microbial metabolism to work. Trends Biotechnol 11:360–367
Casellas M, Grifoll M, Sabaté J, Solanas AM (1998) Isolation and characterization of a 9-fluorenone degrading bacterial strain and its role in synergistic degradation of fluorene by a consortium. Can J Microbiol 44:734–742
Cavalca L, Colombo M, Larcher S, Gigliotti C, Collina E, Andreoni V (2002) Survival and naphthalene-degrading activity of Rhodococcus sp. strain 1BN in soil microcosms. J Appl Microbiol 92:1058–1065
Cerniglia CE (1992) Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Biodegradation 3:351–368
Fernández P, Grifoll M, Solanas AM, Bayona JM, Albaigés J (1992) Bioassay-directed chemical analysis of genotoxic components in coastal marine sediments. Environ Sci Technol 26:817–829
Grifoll M, Solanas AM, Bayona JM (1990) Characterization of genotoxic components in sediments by mass spectrometric techniques combined with Salmonella microsome test. Arch Environ Toxicol 19:175–184
Grifoll M, Selifonov S, Chapman JP (1994) Evidence for a novel pathway in the degradation of fluorene by Pseudomonas sp. strain F274. Appl Environ Microbiol 60:2438–2449
Grifoll M, Selifonov S, Gatlin CV, Chapman PJ (1995) Actions of a versatile fluorene degrading bacterial isolate on polycyclic aromatic compounds. Appl Environ Microbiol 61:3711–3723
Guerin TF (1999) The extraction of aged polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) residues from a clay soil using sonication and soxhlet procedure: a comparative study. J Environ Monit 1:63–67
Haderlein A, Bonin Aly-Hassan MC, Legros R, Ramsay BA (1999) Design and use of aerated microcosms in mineralization studies. Biodegradation 10:437–442
Johnsen AR, Wick LY, Harms H (2005) Principles of microbial PAH-degradation in soil. Environ Pollut 133:71–84
Kanaly RA, Harayama S (2000) Biodegradation of high-molecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbons by bacteria. J Bacteriol 182:2059–2067
Kästner M, Mahro B (1996) Microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils affected by the organic matrix of compost. Appl Environ Microbiol 44(5):668–675
Kim YH, Freeman JP, Moody JD, Engesser KH, Cerniglia CE (2005) Effects of pH on the degradation of phenanthrene and pyrene by Mycobacterium vanbaalenii PYR-1. Appl Microbiol Biotechnol 67:275–285
Langbehn A, Steinhart H (1994) Determination of organic acids and ketones in contaminated soils. J High Resolut Chromat 17:293–298
López Z, Vila J, Grifoll M (2005) Metabolism of fluoranthene by mycobacterial strains isolated by their ability to grow in fluoranthene and pyrene. J Ind Microbiol Biotechnol 32:455–464
López Z, Vila J, Minguillón C, Grifoll M (2006) Metabolism of fluoranthene by Mycobacterium sp. strain AP1. Appl Microbiol Biotechnol 70:747–756
Meyer S, Cartellieri S, Steinhart H (1999) Simultaneous determination of PAHs (N,S,O) and their degradation products in creosote-contaminated soils. Method development, validation, and application to hazardous waste sites. Anal Chem 71:4023–4029
Meyer S, Steinhart H (2000) Effects of heterocyclic PAHs (N, S, O) on the biodegradation of typical tar oil PAHs in a soil/compost mixture. Chemosphere 40:359–367
Reid BJ, MacLeod CJA, Lee PH, Morris AWJ, Stokes JD, Semple KT (2001) A simple 14C-respirometric method for assessing microbial catabolic potential and contaminant bioavailability. FEMS Microbiol Lett 196:141–146
Schoefs O, Jean L, Ellert A, Perrier M, Samson R (2005) Modeling the kinetics of contaminant biodegradation by a mixed microbial consortium based on carbon mass balance soil and sediment contamination. J Soil Contam 14(1):171–182
Schwartz E, Scow KM (1999) Using biodegradation kinetics to measure availability of aged phenanthrene to bacteria inoculated into soil. Environ Toxicol Chem 18:1742–1746
Selifonov SA, Grifoll M, Eaton RW, Chapman PJ (1995) Oxidation of naphthenoaromatic and methyl-substituted aromatic compounds by naphthalene 1,2-dioxygenase. Appl Environ Microbiol 62:507–514
Song YF, Jing X, Fleischmann S, Wilke B-M (2002) Comparative study of extraction methods for the determination of PAHs from contaminated soils and sediments. Chemosphere 48:993–1001
Vila J, López Z, Sabaté J, Minguillón C, Solanas AM, Grifoll M (2001) Identification of a novel metabolite in the degradation of pyrene by Mycobacterium sp. Strain AP1: actions of the isolate on two-and three-ring polycyclic aromatic hydrocarbons. Appl Environ Microbiol 67(12):5497–5505
Wagner-Döbler I, Pipke R, Timmis KN, Dwyer DF (1992) Evaluation of aquatic sediment microcosms and their use in assessing possible effects of introduced microorganisms on ecosystem parameters. Appl Environ Microbiol 58:1249–1258