پاکسازی برخی از مواد منفجره به‌وسیله میکروارگانیسم‌ها
اثرات سمي مواد انفجاري و ماندگاري بالا در طبيعت، پالايش مواد انفجاري و فضولات و فاضلاب‌هاي ايجاد شده از تولید آنها را ايجاب مي‌كند. پالایش به شکل‌های فيزيكي، شيميايي و بیولوژیکی انجام می‌گیرد. در روش بيولوژيكي ميكروارگانيسم‌ها به خاطر فعاليت متابوليسمي متنوعشان معروف هستند. ميكروارگانيسم‌ها می‌توانند، تركيبات نيتروآروماتيكي را به شکل‌های هوازي و بی‌هوازی تجزيه كنند.
مكانيسم‌هاي هوازی در 4 استراتژی مختلف انجام می‌گیرد:
الف- برخي باكتري‌ها مي‌توانند حلقه آروماتيكي تركيبات دي نيترو و تري نيترو را با افزودن يك يون هيدريد براي تشكيل يك کمپلکس هيدريد- ميزن هيمر كاهش دهند كه متعاقباً با حذف نيتريت مجدداً ری‌آروماتيزه مي‌شوند.
ب- آنزيم‌هاي مونواكسيژناز مي‌توانند يك اتم اكسيژن را اضافه کرده و گروه نيترو را از نيتروفنول‌ها حذف كنند.
ج- آنزیم‌های دي اكسي ژناز مي‌تواند دو گروه هيدروكسيل را درون حلقه آروماتيك وارد كنند و حذف خود به خود گروه نيترو را از تركيبات نيتروآروماتيكي گوناگون سرعت بخشند.
د- كاهش گروه نيترو به هيدروكسيل آمين، واكنش اوليه در متابوليسم توليدي نیترو بنزن، 4- نيتروتولوئن و 4- نیتروبنزوئات است. بازآرايي تركيبات هيدروكسيل شده، سوبستراهایی برای واکنش‌های Ring-fission هستند.
مكانيسم بي‌هوازي: ميكروارگانيسم‌هاي بي‌هوازي مي‌توانند گروه نيترو را از طريق ميانجي‌هاي نيتروزو و هيدروكسيل آمينو به آمين‌هاي اصلی كاهش دهند. از آنجا كه زيست واکنش‌دهنده‌های هوازي معمولاً توان عملياتي بالاتري را نسبت به سيستم‌هاي بي‌هوازي بدست مي‌آورند، داراي تشكيل لجن كمتر و فرآورده جانبي بدون بو هستند .
پاکسازی زیستی TNT
آلودگي TNT در خاك بر تنوع ميكروبي تأثير مي‌گذارد. مقايسه يك مكان آلوده با غلظت‌هاي بالاي TNT با يك نمونه خاك كنترل، نشان‌دهنده كاهش چشمگير تنوع ميكروبي در موقعيت خاک TNT دار را نشان می‌دهد. دو مسير تجزیه اصلي براي زیست پالایی TNT وجود دارد. مسير اول از طريق كاهش گروه‌هاي نيترو در حلقه آروماتيك از طريق آنزيم‌هاي نيتروردوكتاز آغاز مي‌شود كه در متابوليسم TNT توسطPseudomonas aeruginosa مشاهده شده است. اين كاهش اوليه نيترو موجب توليد 4- آمينو- 2 و 6 دي نيتروتولوئن و 2-آمينو-4 و 6 دی نيتروتولوئن مي‌شود. كاهش كامل تمام گروه‌هاي آروماتيك نيترو منجر به توليد 2-4 و 6- تري آمينو تولوئن (TAT) مي‌گردد. گونه‌های Desulfovirio می‌توانند با کاهش TAT منجر به توليد تولوئن شون.. مسير ديگر مربوط به تجزیه زيستي TNT شامل دی‌نتیریفیکاسیون حلقه آروماتيكي است كه در Pseudomonas savastanoi ديده مي‌شود. تجزيه زيستي با دی‌نتیریفیکاسیون منجر به آزادسازي يون‌هاي نيتريت و توليد نهايي تولوئن مي‌گردد. معدني كردن TNT (تبدیل سوبسترای آلی به تولیدات غیر‌آلی) معمولاً به علت عدم توانايي در شکستن حلقه آروماتيكي ديده نمی‌شود. اگرچه باكتري‌هایی قادر به معدني سازي مواد متابوليسمي TNT يعني 2- 4 DNT و 2 -6 DNT شناسایی شده‌اند. باكتري‌هايي نظير Pseudomonas قادر به معدني كردن 2-4 DNT هستند و Hydrogenophaga palleroniقادر به معدني سازي 2-6 DNT به روشي مشابه است و Burkholderia cepacia JS922 قادر است هر دو ایزومر را بشکند. مسيرهاي تجزیه هوازي شامل ميكروب‌هایي است که در حضور اکسیژن مولكول TNT را مي‌شكنند. در تجزيه هوازي TNT گونه‌های: Pseudomonas و Phanerchoaete chryosoporium، Mycobacterium وRhodococus erythropolis معروف‌ترین‌ها هستند. در مورد تجزیه بی‌هوازی، گونه‌های Clostridium، TNT موجود در خاك‌هاي آلوده را تجزيه مي‌كنند. طی تجزیه بي‌هوازي، منبعي از قندها از ملاس تا ساكاروز اغلب افزوده مي‌شود. باكتري‌هاي بي‌هوازي داراي منبع غذايي قابل تخمير، اين انرژي را براي تجزیه مواد آلاینده نيتروژن‌دار به كار مي‌برند.
پاکسازی زیستی RDX
از روش کشت براي شناسايي تجزيه‌كننده‌هاي RDX شامل Morganella morganii،Providencia rettgeri، Citrobacter freundii از يك مكان آلوده به این ماده انفجاري استفاده شده است. از نمونه آب‌هاي زيرزميني آلوده به RDX نیز نژادهاي Pseudomonas، Rhodococcus،Enterobacter، Clostridium و Shewanella شناسایی شده‌اند. همچنین باكتري‌هاي هوازي Williamsia sp. KTR4 و Gordonia sp. KTR9 طبق يافته‌ها قادر به استفاده از RDX به عنوان تنها منبع كربن و نيتروژن هستند. متانوژن‌ها قادر به شكستن RDX با استفاده از يك مسير جايگزين هستند، اين مسير تجزيه‌اي با شکستن مستقيم حلقه تريازين آغاز مي‌گردد كه منجر به توليد متيلن دي نيترآمين و بيس (هيدروكسيل متيل) نيترآمين مي‌گردد. در حالي كه هم تجزیه هوازي و هم بي‌هوازي RDX امکان‌پذیر است، تجزيه بي‌هوازي بسيار سريع‌تر است و به نحو گسترده‌تري در محيط ديده مي‌شود.
پاکسازی زیستی HMX
تجزيه زيستي HMX به ميزان بسيار كندتري نسبت به RDX روي مي‌دهد و اين به علت قابليت انحلال پايين‌تر HMX در آب و پايداري شيميايي بالاتر است. جنس‌های شناسايي شده تجزیه‌کننده HMX عبارت‌اند از Clostridiales, Paenibacillus, Tepidibacter و Desulfovibrio. در مطالعه توسط كيتس و همكاران، باکتری‌های شناسايي شده قادر به فساد HMX بودند، اگرچه ميزان آن تا حد كمتري از RDX بود. همچنين مشخص شد كه تجزیه HMX توسط Providencia rettgeri و Citrobacter freundii هم صورت مي‌گيرد. تجزیه زيستي هوازي شديد HMX نيز در قارچ‌ها ديده شده است و هنوز در باکتری‌ها گزارش نشده است.
پاکسازی زیستی تركيبات TNT، RDX و HMX
ميكروب‌هايي وجود دارند كه قادر به تغيير شكل بيش از يك ماده انفجاري هستند. به عنوان مثال، باكتري Methylobacterium طبق يافته‌ها TNT را تغيير داده و RDX و HMX را در كشت‌هاي خالص، معدني مي‌کند. برخی از گونه‌هاي باكتريايي قادرند RDX و HMX را كاتابوليز کنند كه اين گونه‌هاي باكتريايي عبارت‌اند از: Morganella morganii B2، NS2 Citrobacter freundii و Providencia rettgeri B1 و چندگونه از جنس Clostridium
سلام به وبلاگ من خوش آمدید.