Biodegradation of chlorinated compounds at interfaces and biodegradation of 4-nitroaniline
Arayüzlerde klorlu bileşiklerin biyolojik bozunması ve 4-nitroanilinin biyolojik bozunması
- Tez No: 713843
- Danışmanlar: PROF. JİM SPAİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Georgia Institute of Technology
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 189
Özet
Sentetik kimyasallar, endüstride yaygın olarak kullanılmaları nedeniyle çevrede yaygın olarak bulunmaktadır. Bu kimyasallar, mikrobiyal bozunma yolları gelişene kadar inatçıydı. Şu anda, birçok sentetik kimyasalın biyolojik bozunma yollarının, biyolojik iyileştirme stratejilerinin geliştirilmesine yardımcı olduğu bilinmektedir. Biyolojik bozunmanın sınırlamalarının tanımlanması ve ek bileşiklerin biyolojik bozunma yollarının ortaya çıkarılması, doğal zayıflamanın ve bu bileşiklerin çevredeki akıbetinin anlaşılmasını sağlar. Bu nedenle, bu tez, mikrobiyal aktivitenin biriktiği arayüzlerdeki klorlu bileşiklerin kaderini açıklar ve toksik bir boyanın biyolojik olarak parçalanma yolunu sağlar: 4-nitroanilin. Doğadaki çoğu mikrobiyal aktivite, redoks gradyanının mevcut olduğu arayüzlerde gerçekleşir. Kirlenmiş yeraltı suyu, yüzey su kütlelerine çıktığında ve üzerindeki yeraltı katılarıyla etkileşime girdiğinde arayüzlerle karşılaşır. Ara yüzeylerde hidrokarbonların biyolojik bozunması titizlikle oluşturulmuştur, ancak sentetik bileşiklerin biyolojik bozunması yeterince anlaşılmamıştır. Burada açıklanan araştırma, arayüz mikroplarının doğal zayıflama yoluyla üstteki suyu veya havayı yeraltı suyu kirleticilerinden koruyabildiğini göstermektedir. Çalışmamızın yaklaşımı, arayüzleri temsil eden sütunlar tasarlamak ve sentetik bileşiklerin biyolojik bozunmasını ölçmekti. Kirlenmiş yeraltı suyunun en yaygın kaynağı oldukları için bu araştırmada klorlu çözücüler kullanılmıştır. Tortu/su arayüzü biyolojik bozunma kapasitesi, ince bir tortu tabakası içeren sürekli kolonlarda klorobenzen (CB) kullanılarak belirlendi. Tortudaki aktif mikropların biyolojik bozunma yollarının yalıtılması ve doğrulanmasının yanı sıra kirletici akışının ve kütle dengesinin izlenmesi, tortul su arayüzlerindeki bakterilerin, bir yeraltı dumanından üsttekine göç ederken sentetik kirleticileri biyolojik olarak parçalamak için dikkate değer bir kapasiteye sahip olduğunu açıkça göstermiştir. Su. Burada açıklanan araştırmanın bir diğer amacı, aerobik 4-nitroanilin (4NA) biyolojik bozunmasının yollarını ve evrimsel etkilerini keşfetmekti. 4NA yaygın bir boya katkı maddesidir ve birkaç patlayıcının bir analoğudur. Kimyasal yapısı, aromatik bir halkaya bağlı nitro ve amino gruplarından oluşur ve bu da molekülün biyolojik olarak parçalanmasını zorlaştırır. 4NA'nın biyolojik bozunması daha önce rapor edilmişti ancak biyolojik bozunma yolu belirlenmedi. Kirlenmiş topraktan 4NA'yı karbon ve nitrojen kaynağı olarak kullanabilen bakteriler izole edilerek bozunma yolu ve enzimleri kodlayan genler aydınlatıldı. Tüm genom dizisinin açıklaması, biyolojik bozunma yolundan potansiyel olarak sorumlu olan genler hakkında bilgi sağladı. Klonlanmış enzimlerle desteklenen enzim deneyleri için kullanılan diyaliz edilmiş ham hücre özleri, 4NA biyobozunma yolunun halka bölünmesinden önce iki monooksijenaz adımını içerdiğini ortaya çıkardı. Çalışma, bir nitroanilin için yeni bir biyolojik bozunma yolu ve aminofenol bozunmasını tanımlayan yeni bir yol sağladı. Çalışma, çevredeki bakterilerin izlediği başka bir biyolojik bozunma stratejisi sağlayarak amino ve nitro bileşiklerinin bozunmasıyla ilgili metabolik çeşitliliğin anlaşılmasını ilerletti.
Özet (Çeviri)
Synthetic chemicals are widespread in the environment because of their extensive use in industry. These chemicals were recalcitrant until their microbial degradation pathways evolved. Currently, the biodegradation pathways of many synthetic chemicals are known to assist developing bioremediation strategies. Defining the limitations of biodegradation and revealing the biodegradation pathways of additional compounds provides an understanding of natural attenuation and the fate of these compounds in the environment. Therefore, this thesis describes the fate of chlorinated compounds at the interfaces where microbial activity is accumulated and provides a biodegradation pathway of a toxic dye: 4-nitroaniline. Most microbial activity in nature takes place at interfaces where redox gradient is present. Polluted groundwater encounters interfaces when it emerges to surface water bodies and when it interacts with the overlying subsurface solids. Biodegradation of hydrocarbons at the interfaces was rigorously established, however the biodegradation of synthetic compounds is poorly understood. The research described here shows that interface microbes can protect overlying water or air from groundwater pollutants via natural attenuation. The approach of our study was to design columns representing the interfaces and measure the biodegradation of synthetic compounds. Chlorinated solvents were used in this research because they are the most common source of contaminated groundwater. Sediment/water interface biodegradation capacity was determined using chlorobenzene (CB) in continuous columns containing a thin layer of sediment. Monitoring the contaminant flow and mass balance as well as isolating and verifying the biodegradation pathways of the active microbes in the sediment clearly demonstrated that the bacteria at sediment water interfaces have a remarkable capacity to biodegrade synthetic contaminants as they migrate from a subsurface plume into the overlying water. Another goal of the research described here was to discover pathways and evolutionary implications of aerobic 4-nitroaniline (4NA) biodegradation. 4NA is a common dye additive and is an analog of several explosives. Its chemical structure consists of nitro and amino groups attached to an aromatic ring, which makes the molecule difficult to biodegrade. Biodegradation of 4NA was previously reported but the biodegradation pathway was not established. Bacteria able to use 4NA as a carbon and nitrogen source were isolated from contaminated soil and the degradation pathway and the genes that encode the enzymes were elucidated. The annotation of the whole genome sequence provided information about the genes potentially responsible for the biodegradation pathway. Dialyzed crude cell extracts used for enzyme assays supported with cloned enzymes revealed that the 4NA biodegradation pathway involves two monooxygenase steps before ring cleavage. The work provided a novel biodegradation pathway of a nitroaniline and a novel pathway that describes aminophenol degradation. The work advanced the understanding of metabolic diversity involved in degradation of amino and nitro compounds by providing another biodegradation strategy followed by bacteria in the environment.
Benzer Tezler
- Kağıt endüstrisi ağartma atıksuyundaki klorlu organiklerin aktif çamur sistemleri ile giderimi
Aerobic treratment of chlorinated organics from bleaching effluent of the pulp and paper industry
UFUK ALTINBAŞ
Doktora
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL EROĞLU
- Microbial utilization of chlorinated hydrocarbons
Klorlu hidrokarbonların mikroorganizmalarca kullanımı
S.BİREP AYGÜN
- Anaerobic treatability of chlorinated phenols
Klorlufenollerin anaerobik arıtılabilirliği
AYŞEN ULUKÖY
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DELİA SPONZA
- Klorlu hidrokarbonların Uv ışığı altında hidrojen peroksit ile oksidasyonu
Başlık çevirisi yok
MEHMET HUGÜL
- Atık sulardaki aromatik ve klorlu bileşiklerin çift fazlı sistemde biyolojik temizlenmesi
The Biodegradation of aromatic and chlorinated hydrocarbons in industrial wastewater by a two phase system
TARIK ABUHAMED