Maden Yataklarında Bulunan Bazı Bakterilerin Ağır Metallerin Biyoremidasyonunda Kullanılabilme Potansiyellerinin Belirlenmesi

Yıl 2018, Cilt: 8 Sayı: 1, 114 - 124, 15.06.2018

Tuğba Özbucak Ömer Ertürk Öznur Ergen Akçin Gülaycan Polat Selahattin Özbucak

Öz

Bu çalışmada Ordu ili sınırları içinde bulunan
Cu(bakır)-Pb(kurşun)- Zn(çinko) maden yatağına ait topraklardan izole edilen
bazı bakterilerin ağır metallerin biyoremidasyonunda kullanılabilme
potansiyelleri araştırılmıştır. Ordu ili içerisindeki maden ocağı yakınından
steril şekilde alınan topraktan hazırlanan kültür ortamlarından yedi farklı
bakteri izolatı elde edilmiştir. Bu bakteriler mikrobiyolojik teknikler ile saf
kültür haline getirilerek, ışık mikroskobunda görüntülenmiştir. Biyokimyasal
özellikleri ise Vitek 2 yöntemi ile belirlenmiştir. Çalışmamızda tespit edilen
7 çeşit bakteriden ağır metal absorbe edebilen Pseudomonas luteola, Paenibacillus
polymyxa ve Pseudomonas stutzeri türleri
kültür yapılarak çoğaltılmıştır. Elde edilen bakteri izolatlarının gerek
bireysel gerekse sinerjik etkisini belirlemek için steril hale getirilen
topraklara bu üç bakterinin tekli ve ikili kombinasyonları inkübe edilmiştir.
Bu etkileşim (1 tanesi kontrol, 6 toprak örneği) topraktaki
Cu(bakır)-Pb(kurşun)-Zn(çinko) ağır metalleri ile organik madde ve Ph değişimi
açısından değerlendirilmiştir. Kontrol toprağındaki sonuçlara göre maden yatağı
topraklarında en fazla miktarda kurşun daha sonra çinko, en az miktarda ise
bakır elementinin bulunduğu tespit edilmiştir. Deneme topraklarında ise ortama
ilave edilen bakteri ve bakterilere göre ağır metallerde, organik madde ve
pH’da kontrole göre bazı değerlerin artığı bazı değerlerinde düştüğü tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Ağır metal, Biyoremidasyon, Paenibacillus polymyxa, Pseudomonas luteola, Pseudomonas stutzeri

Determination of Possible Use in the Bioremediation of Heavy Metal of Some Bacteria Found in Mine

Öz

The aim of this study is to
determine the possible use of some bacteria isolated from Cu(copper)-Pb
(lead)-Zn(zinc) mine soils found in Ordu province in the bioremediation of
heavy metal. For this purpose, 7 kinds of bacteria isolates were obtained in pure cultures fields taken
from mine soil. These bacteria were purified by microbiological techniques and
observed by a light microscopy. The biochemical properties were determined by
Vitek 2 method. From among 7 kinds bacteria determined in our study, Pseudomonas luteola, Paenibacillus polymyxa and Pseudomonas stutzeri species, which can
absorb heavy metals, were grown by culture. Single and double combinations of
those three bacterial strains were incubated in the sterilized soil to
determine both the individual effect and the synergistic effect of the obtained
bacterial isolates. This interaction (1 in control, 6 soil samples) has been evaluated in terms of Cu (copper) -Pb
(lead) -Zn (zinc) heavy metals and organic matter in the soil and Ph exchange.
According to the results of the control soil, the maximum amount of lead in the
mineral bed soil and zinc respectively and the copper element as the least
amount were detected. In the experimental soil, some values of organic matter
in heavy metals were found to fall in some values in comparison with the
bacteria added to the medium and some values relative to the control in pH were
found to fall in some of the excess values

Anahtar Kelimeler

Bioremidation, Heavy metal, Paenibacillus polymyxa, Pseudomonas luteola, Pseudomonas stutzeri

Kaynakça

• 1. Akıncı YC, Yüksek T, Demirel Ö. 2016. Ağır metaller ile kirlenmiş toprağın iyileştirilmesinde Vetiver Grass (Vetiveria zizanioides (Linn.) Nash) ve solucanların kullanılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Mimarlık Bilimleri ve Uygulamaları Dergisi Araştırma makalesi, 1(1):1-11.
• 2. Alcorlo P, Otero M, Crehuet M, Baltanás A, Montes C. 2006. The use of the red swamp crayfish (Procambarus clarkii, Girard) as indicator of the bioavailability of heavy metals in environmental monitoring in the River Guadiamar (SW, Spain). Science of the Total Environment, Vol:366, pp. 380– 390.
• 3. Alexander M, 1999. Biodegradation and bioremediation second edition, Academic Press New York. Alloway BJ, 1995. Heavy metals in soils, Second Edition, Chapman & Hall, New York, p., 368.
• 4. Anonim 2005. Toprak kirliliği kontrol yönetmeliği. EK I-A/ Topraktaki Ağır Metal Sınır Değerleri. Anonim 2011. Ordu çevre durum raporu. Ordu Valiliği, Çevre ve Şehircilik Müdürlüğü
• 5. Aybar M, Bilgin A, Sağlam B. 2015. Fitoremediasyon yöntemi ile topraktaki ağır metallerin giderimi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 1(1-2): 59-65.
• 6. Baş AL, Demet Ö. 1992. Çevresel toksikoloji yönünden bazı ağır metaller. Çevre Dergisi, 5: 42-46. Benson HJ, 1985. Microbiological applications, a aaboratory manuel in general microbiology, Brock, Fourth Edition, Wm C. Brown Publishers, Dubuque, Iowa Boopathy R, 2000. Factors limiting bioremediation technologies. Bioresource Technology, 74: 6367.8:3, 2-7.
• 7. Bülbüloğlu Ö, 2000. Çeşitli toprak örneklerinden izole edilen Bacillus thuringiensis’ lerin izolasyonu, karakterizasyonu ve insektisidal etkilerinin belirlenmesi”, 2000. Yüksek Lisans Tezi, KTU Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 1-11
• 8. Ce Vessels, Emn, Chirwa. 2017. Reduction of Selenium by Pseudomonas stutzeri Nt-I: Growth, Reduction and Kinetics. Journal of J Bioremediation & Biodegradation.
• 9. Ceyhan N, Esmeray E. 2012. Petrol kirliliği ve biyoremediasyon. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi 5 (1): 95-101.
• 10. Cheng HH, Mulla DJ. 1999. The soil environment. In: ed. D. M. Kral et al. Bioremediation of contaminated soils. SSSA Publ. 677 S, Agronomy Monograph no. 37. SSSA, Madison, WI, pp. 1-13,
• 11. Damodaran D, Suresh G, Mohan B R 2011. Bioremediation of soil by removing heavy metals using Saccharomyces cerevisiae. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology, Singapore.
• 12. Dindar E, Topaç Şağban, FO, Başkaya HS. 2010. Kirlenmiş toprakların biyoremediasyon ile Islahı. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 15, Sayı 2.
• 13. Evanko CR, Dzombak DA. 1997. Remediation of metals-contaminated soils and groundwater. technology evaluation report, E Series: TE-97-01, Ground-Water Remediation Technologies Analysis Center.
• 14. Frazar C, 2000. The bioremediation and phytoremediation of pesticide-contaminated sites, National Network of Environmental Studies (NNEMS).
• 15. Garbisu C, Alkorta I. 2003. Basic concepts on heavy metal soil bioremediation. The European Journal of Mineral Processing and Environmental Protection, 3(1): 58-66.
• 16. Halder D, Basu M. 2016. Role of Pseudomonas stutzeri MTCC101 in cadmium bioremediation. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci, 5(2): 139-148.
• 17. Hassan SH, Kim SJ, Jung AY, Joo JH, Eun Oh S, Yang JE. 2009. Biosorptive capacity of Cd(II) and Cu(II) by lyophilized cells of Pseudomonas stutzeri. J. Gen. Appl. Microbiol. Feb;55(1):27-34.
• 18. Hamutoğlu R, Dinçsoy A.B, Cansaran-Duman D, Aras S. 2012. Biyosorpsiyon, adsorpsiyon ve fitoremediasyon yöntemleri ve uygulamaları. Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 69(4): 235-53.
• 19. Hou W, Chen X, Song G, Wang Q, Chang CC. 2007. Effects of copper and Cadmium on heavy metal pollut waterbody restoration by Duckweed (Lemna minor). Plant Physiology and Biochemistry, Vol:45, pp.62-69.
• 20. Jung MC, Thornton I. 1996. Heavy metal contamination of soils and plants in the vicinity of a lead–zinc mine, Korea. Appl Geochem, 11:53–9.
• 21. Kabata-Pendias, A., Mukherjee, A.B. 2007. Trace elements from soil to human, Springer Berlin Heidelberg and Business Media, 1-519.
• 22. Kim SY, Kim JH, Kim CI, Oh OK. 1996. Metal adsorption of the polysaccharide produced from Methylobacterium organophilum Biotechnol. Lett., 18 (1996), pp. 1161-1164.
• 23. Kocaer FO, Başkaya HS. 2003. Metallerle kirlenmiş toprakların temizlenmesinde uygulanan teknolojiler. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 8(1): 121-131.
• 24. Lycely Del C, Sepúlveda-Torres, Narayanan Rajendran, Michael J. Dybas · Craig S. Criddle. 1999. Generation and initial characterization of Pseudomonas stutzeri KC mutants with impaired ability to degrade carbon tetrachloride. Arch Microbiol., 171:424–429.
• 25. Malik A. 2004. Metal bioremediation through growing cells. Environment International, Vol:30, pp.261– 278.
• 26. Mallawatantri AP, McConkey BG, Mulla DJ. 1996. Characterization of pesticide sorption and degradation in macropore linings and soil horizons of Thatuna Silt Loam. J. Environ. Quality 25:227-235.
• 27. Marques AGC, Rangel AOSS, Castro PL (2009). Remediation of heavy metal contaminated soils: Phytoremediation as a potentially promising clean-up technology.Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 39(8): 622-654.
• 28. Miretzky P, Saralegui A, Cirelli AF. 2004. Aquatic macrophytes potential for the simultaneous removal of heavy metals (Buenos Aires, Argentina). Chemosphere, Vol:57, pp. 997–1005.
• 29. Mokaddem H, Sadaoui Z, Boukhelata N, Azouaou N, Kaci Y. 2009. Removal of cadmium from aqueous solution by polysaccharide produced from Paenibacillus polymyxa. Journal of Hazardous Materials. 172(2-3): 1150- 1155.
• 30. Montinaro S, Concas A, Pisu M, Cao G. 2012. Remediation of heavy metals contaminated soils by Ball milling. Chemical Engineering Transactions, 28: 187-192.
• 31. Mulligan C N, Yong R N, Gibbs BF. 2001. Remediation technologies for metalccontaminated soils and groundwater: an evaluation, Engineering Geology, 60, 193- 207.
• 32. Okcu M, Tozlu E, Kumlay AM, Pehluvan M. 2009. Ağır metallerin bitkiler üzerine etkileri. Alınteri, 17(B): 14- 26.
• 33. Özay C, Mammadov R. 2013. Ağır metaller ve süs bitkilerinin fitoremediasyonda kullanılabilirliği. BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi, 15(1): 67-76.
• 34. Pincus DH, 2002. Microbial identification using the biomérıeux Vitek 2 system, Biomérıeux Inc., Hazelwood, MO, USA.
• 35. Rosselli W, Keller C, Boschi K. 2003. Phytoextraction capacity of trees growing on metal contaminated soil. Plant Soil, 256:265–72.
• 36. Salehizadeh H, Shojaosadati SA. 2003. Removal of metal ions from aqueous solution by polysaccharide produced from Bacillus firmus, Water Res., 37, pp. 4231-423.
• 37. Sharma S, 2012. Bioremediation: Features, Strategies and applications. Asian Journal of Pharmacy and Life Science, 2(2): 202-213.
• 38. Strong PJ, Burgess J E. 2008. Treatment methods for wine-related ad distillery wastewaters: a review. Bioremediation Journal, 12: 70-87.
• 39. Troy MA, 1994. Bioengineering of Soils and Groundwater. P. 173-201. In: K.H. Baker and D.S Herson (ed.). Bioremediation, McGraw-Hill, New York.
• 40. Usman AR, Kuzyakov Y, Lorenz K, Stahr K. 2006. Remediation of a soil contaminated with heavy metals by immobilizing compounds. J. Plant Nutr. Soil Sci., 169: 205-212.
• 41. Üçüncü E, 2011. Su Mercimeği (Lemna minor Linneaus 1753) Kullanarak Farklı Konsantrasyonlardaki ağır metal (Cu, Cr, Pb) karışımlarının laboratuvar ortamında biyoremediasyonu. Yüksek Lisans Tezi, 84 s.
• 42. Vanlı Ö, Yazgan M. 2008. Ağır metallerle kirlenmiş toprakların temizlenmesinde fitoremidasyon Tekniği. Verweij PE, Breuker IM, Rijs AJ. 1999. Comparative study of seven commercial yeast identification systems. Journal of Clinical Pathology, 52:271–273.
• 43. Yurdakul İ, 2015. Kirletilmiş topraklarda ve sularda bitkisel iyileştirme teknikleri ve önemi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2: 55-62.
• 44. Yoon J, Cao X, Zhou Q, Ma L. 2006. Accumulation of Pb, Cu, and Zn in native plants growing on contaminated Florida site. Science of the Total Environment 368 (2006) 456– 464.