Bioremediation of 2,4,6-trinitrotoluene by novel strains of aerobic bacteria
Trinitrotoluen?in biyolojik degradasyon yöntemi ile yeni aerobik bakteriler kullanılarak temizlenmesi
- Tez No: 312878
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TURGAY TEKİNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Biochemistry, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
2,4,6-Trinitrotoluen (TNT), 19. yüzyılda icat edilmesinden sonra askeri amaçlar için yaygın olarak kullanılmıştır. TNT'nin toksik olması ve doğada uzun süre bozunmadan kalabilmesi, moleküler yapısında bulunan çok sayıdaki azot bileşiklerinden kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla, TNT kalıntıları biyolojik sistemlere girebilmekte ve insan hayatı için önemli bir risk arz etmektedir. Söz konusu kirliliğin biyolojik yollarla temizlenmesi, TNT'nin hem su içinde hem de toprakta yol açtığı kirliliği yok etmek için oldukça önemlidir. Ancak biyolojik yollarla temizleme işleminde kullanılan mikroorganizmalar, gerek TNT'yi uzun zamanlarda parçalamaları gerekse doğada hayatta kalma oranları göz önüne alındığında beklenen etkiyi gösterememektedir. Bu sorunlar göz önüne alınarak yapılan degradasyon çalışmalarında, literatürde ilk kez yüksek TNT-parçalama kapasitesi gösteren Citrobacter murliniae STE 10, Achromobacter spanius STE 11, Kluyvera cryocrescens STE 12, ve Enterobacter amnigenus STE 13 suşları TNT kirliliği olan alanlardan izole edilmiştir. Bu tezin ilk bölümünde, ilk kez, HPLC yönteminde Diol kolon kullanımıyla daha kesin, hızlı, ekonomik ve çevreye duyarlı sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, TNT ve metabolitleri için belirlenen alt limitlerin (0.78-1.17 µg/L) literatürde kullanılanlardan daha düşük olduğunu göstermektedir. İkinci bölümde ise yukarda adı geçen bakteriler kullanılarak literatürde ilk kez 20 saat içinde TNT'nin %95 ila 99.9'u yok edilmiştir. Transformasyon sürecinde, 4-aminodinitrotoluen (4-ADNT), 2-aminodinitrotoluen (2-ADNT), 2,4-dinitrotoluen (2,4-DNT) ve 2,6-dinitrotoluen (2,6-DNT) gibi parçalanma ürünleri tespit edilmiştir. Yapılan element analizi ve FT-IR ölçümleri, TNT'den gelen azotun %71.42'sinin hücrelerin biyokütlesine katıldığını doğrulamaktadır. Üçüncü kısımda, maksimum TNT degradasyon performansını elde edebilmek için optimizasyon yapılmak üzere laboratuar ölçekli bir kompost sistemi dizayn edilmiştir. Kompost çalışmalarında karbon-azot oranları ve havalandırma süresi gibi değişkenlerin TNT degradasyonuna etkileri incelemiş, bu parametreler optimize edilmiş ve TNT'nin tümünün, literatürde kaydedilen en kısa zamanda, 15 gün içinde yok edilebildiği gösterilmiştir. Bu tezde geliştirilen yöntemler, TNT'nin hızlı bir şekilde yok edilmesi için önem arzetmektedir.
Özet (Çeviri)
2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) has been used extensively for military purposes since its invention in the late 19th century. TNT is a highly toxic and recalcitrant substance due to its multiple nitrated molecular configuration. TNT residues can enter biological systems and constitute a significant risk to human health. To this end, biological approaches promise great potential for removal of TNT in both aqueous and terrestrial environments by the usage of microorganisms. However, remediation capabilities of these organisms are limited due to their inadequate survival and degradation capacity in the environment. To address these issues, we investigated and demonstrated high degradation performance of novel bacterial strains isolated from TNT-contaminated sites, Citrobacter murliniae STE 10, Achromobacter spanius STE 11, Kluyvera cryocrescens STE 12, and Enterobacter amnigenus STE 13, for an enhanced remediation process. In the first part of this thesis, we developed a novel HPLC method on a Diol-functionalized chromatography column for accurate, rapid, economic, and environmentally friendly detection of nitroaromatic compounds. Data obtained from chromatography measurements clearly verified that the minimum limit of detection values for TNT and TNT metabolites (0.78-1.17 µg/L) were lower than the values obtained by previous reports and the widely used EPA method.In the second part, for the first time, we achieved rapid (less than 20 h) TNT decontamination using novel bacterial strains under aerobic conditions at 99.9% efficiency. We showed that TNT was transformed into less toxic and highly reactive metabolites. The data obtained from elemental analysis and HPLC measurements together with FT-IR results indicated that approximately 71.42% of nitrogen from TNT is accumulated in the biomass.In the third part, we designed laboratory-scale compost system for optimization of maximum TNT degradation efficiency. In this study, we observed a strong correlation between degradation capacity of microorganisms and carbon/nitrogen (C/N) ratio, air flow, and TNT amounts. We accomplished a complete TNT degradation (100%) by an in-vessel compost system in 15 days, the shortest period ever reported. These bioremediation approaches hold great promise for efficient and sustainable removal of TNT for safe environment.
Benzer Tezler
- Konvansiyonel askeri patlayıcılar: Çevresel problemler ve biyoremediasyon stratejileri
Conventional military explosives: Environmental problems and bioremediation strategies
BENGİSU DEMİRCAN
- Bacillus subtilis ve B. thuringiensis izolatlarının biyolojik iyileştirme potansiyellerinin tatlı sularda kontrollü koşullarda araştırılması
The investigation of biological improvement potentials of Bacillus subtilis and B. thuringiensis isolates under controlled conditions in freshwater
AYŞE KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GONCA ALAK
- Çöp sızıntı suyu ve ağır metal kirliliği olan topraklardan izole edilen bakterilerin bioremediasyonda kullanım potansiyellerinin incelenmesi
Investigation of the use potentials in bioremediation of bacteria isolated from waste leak water and soils with heavy metal pollution
BURAK FEYYAZ SAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiKarabük ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYHAN KOCAMAN
- Herbisitlerin biyolojik parçalanmasında antarktik bakterilerin rolü
The role of antarctic bacteria in the biological decomposition of herbicyces
SİNE KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN MURAT AKSOY
- Bioremediation of petroleum hydrocarbons contaminated wastewater for baiji thermal power station in Iraq
Irak baiji termal enerji istasyonuna ait atık sudakı petrol hıdrokarbon kirleticilerinin biyoremidiasyonu
NAWAL AL-AAZİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyoteknolojiGaziantep ÜniversitesiBiyoloji Bölümü
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM HALİL KILIÇ
YRD. DOÇ. DR. AYŞEGÜL İYİDOĞAN