4-Klorofenolün aktif çamurda kometabolik ayrışması üzerine biyosurfaktan etkisi

Yıl 2006, Cilt: 16 Sayı: 1-3, 15 - 23

Ayla Uysal Ayşen Türkman

Öz

Bazı kimyasal endüstri atıksularında bulunan klorlu fenolik bileşikler organizmalar üzerinde önemli toksik etkilere neden olurlar ve sıklıkla biyolojik ayrışmaya karşı direnç göstermektedirler.
Kometabolizma son zamanlarda klorlu solventler gibi ayrışmaya direnç gösteren bileşiklerin biyolojik arıtımında önemli bir teknik olarak belirmiştir. Kometabolizma ile biyolojik ayrışmada hücre
büyümesi için uygun bir büyüme maddesine ihtiyaç duyulmaktadır. Biyosurfaktanlar su ve toprak ortamında ayrışmaya karşı direnç gösteren kirleticilerin giderimini artırabilmektedir. Bu çalışmada büyüme maddesi olarak glikoz kullanan aklime edilmiş karışık kültür ile 4-Klorofenol’ün (4-KF) ayrışması üzerine biyosurfaktanın etkisi, çamur yaşı 10 gün ve hidrolik bekletme süresi 17 saat olarak sabit tutulması ile aktif çamur reaktörü kullanılarak incelenmiştir. Biyosurfaktan olarak JBR 425 rhamnolipid, kritik misel konsantrasyonunda (15 mg/l) kullanılmıştır. Biyosurfaktanın eklendiği reaktör (test reaktörü) ile, eklenmediği kontrol reaktörü aynı 4-KF ve KOİ yükleme hızlarında paralel olarak çalıştırılmıştır. 4-KF konsantrasyonu 40-250 mg/l aralığında uygulandığı zaman, kontrol ve test reaktöründe 4-KF giderim verimleri %97.1-91.1 ve %98-96.5 aralığında olmuştur. Bu 4-KF konsantrasyon aralığında, 4-KF giderim verimindeki azalma biyokütlenin 4-KF’e adaptasyonundan dolayı önemsizdir. 4-KF konsantrasyonu 350-450 mg/l aralığında uygulandığı zaman, kontrol reaktöründe arıtma verimi %80-76.64 aralığında iken, test reaktöründe %86.5-84.6 aralığında olmuştur. Test reaktöründe biyosurfaktan glikoza ilave olarak biyokütle üretiminde kullanıldığından dolayı biyokütle konsantrasyonu kontrol reaktörüne göre daha yüksek olmuştur. Biyosurfaktan mevcudiyeti 4-KF’ün biyokütle üzerine olan toksisitesini azalttığından 4-KF’ün ayrışma hızı artmıştır.

Anahtar Kelimeler

Aktif çamur, biyokütle, biyosurfaktan, 4-klorofenol, toksisite

Kaynakça

• Annachhatre, A.P., Gheewala, S.H. (1996). Biodegradation of chlorinated phenolic compounds, Biotechnology Advances, 14, 1, 35-36.
• APHA (American Public Health Association) (1992). Standard methods for the examination of water and wastewater, 18 th Edn. APHA, Washington, DC.
• Cort, T.L., Song, M. ve Bielefeldt, A.R. (2002). Nonionic surfactant effects on pentachlorophenol biodegradation, Water Research, 36, 1253-1261.
• Diehl, S.V., Borazjani, A. (1998). Enhanced biodegradation of organic wood-preservative contaminated wastewater by commercial surfactants, Technical Completion Report, Water Resources Research Institute Mississippi State University, Mississippi State, Mississippi.
• Ellis, T.G., Smets, B.F., Magbanua Jr., B.S., Grady Jr., C.P.L. (1996). Changes in measured biodegradation kinetics during the long-term operation of completely mixed activated sludge (CMAS) bioreactors, Water Science and Technology, 34, 5/6, 35-42.
• Elvang, A.M., Westerberg, K., Jernberg, C. ve Jansson, J.K. (2001). Use of green fluorescent protein and luciferase biomarkers to monitor survival and activity of Arthrobacter Chlorophenolicus A 6 cells during biodegradation of 4-chlorophenol in soil, Environmental Microbiology, 3, 32-42.
• Madsen, T., Aamand, J. (1992). Anaerobic transformation and toxicity of trichlorophenols in a stable enrichment culture, Applied and Environmental Microbiology, 58, 557-561.
• Miller, R.M., Bartha, R. (1989). Evidence from liposome encapsulation for transport–limited microbial metabolism of solid alkanes, Applied and Environmental Microbiology, 55, 269-274.
• Pandiyan, T., Martinez, O., Martinez, J.O., Amezcua, G.B. and Martinez-Carrillo, M.A. (2002). Comparison of methods for the photochemical degradation of chlorophenols. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 146, 149-155.
• Pritchard, P.H., O’Neill, E.J., Spain, C.M. ve Ahearn, D.J. (1987). Physical and biological parameters that determine the fate of p-chlorophenol in laboratory test systems, Applied and Environmental Microbiology, 53, 1833-1838.
• Puhakka, J.A., Melin, E.S. (1996). Bioremediation of chlorinated phenols, In: Crawford, R.L., Crawford, D.L. (Eds.), Bioremediation: Principles and applications. Cambridge University press, UK, 254-299.
• Takeuchi, R., Suwa, Y., Yamagishi, T. ve Yonezawa, Y. (2000). Anaerobic transformation of chlorophenols in methanogenic sludge unexposed to chlorophenols, Chemosphere, 41, 1457-1462.
• Thangamani, S., Shreve, G.S. (1994). Effect of anionic biosurfactant on hexadecane partitioning in multiphase systems, Environmental Science and Technology, 28, 12, 1994-2000.
• Vardar-Sukan, F., Kosaric, N. (2000). Biosurfactants, Encyclopedia of Microbiology, Volume 1, Second Edition.
• Wang, S.J., Loh, K.C. (1999). Facilitation of cometabolic degradation of 4-chlorophenol using glucose as an added growth substrate, Biodegradation, 10, 261-269.
• Wang, C.C., Lee, C.M. ve Kuan, C.H. (2000). Removal of 2,4-dichlorophenol by suspended and immobilized Bacillus Insolitus, Chemosphere, 41, 447-452.
• Woods, S.L., Ferguson, J.F. ve Benjamin, M.M. (1989). Characterization of chlorophenol and chloromethoxybenzene biodegradation during anaerobic treatment, Environmental Science and Technology, 23, 62-68.
• Zhang, C., Valsaraj, K.T., Constant, W.D., Roy, D. (1998). Nutrient and surfactant enhancement for the biodegradation of chlorinated hydrocarbons in the wastewater from a Louisiana superfund Site, Journal of Hazardous Materials, 62, 41-58.