ارزیابی عوامل مؤثر در تولید بایوسمنت در باسیلوس های جداشده ازخاک های آهکی جنوب ایران

محورهای موضوعی : باکتری شناسی

سیده سمیه فاضلی کیا ¹ (دانشگاه آزاد)
محمد کارگر ² (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جهرم، گروه میکروبیولوژی)
سید علی ابطحی ³ (استاد تمام دانشگاه شیراز)
مجتبی جعفری نیا ⁴ (دانشگاه آزاد واحد مرودشت)

تاریخ دریافت : 1399/11/27 تاریخ پذیرش : 1400/06/02 تاریخ انتشار : 1400/06/01

کلید واژه: باسیلوس, سیمان زیستی, تثبیت خاک, MICP,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف:یکی از روش های جدید به منظور تثبیت و استحکام خاک رسوب کلسیت به واسطه تحریک میکروبی (MICP) است. تولید سیمان زیستی یک فرآیند اکولوژیکی مبتنی بر فعالیت آنزیم اوره آز میکروبی است. این پژوهش با هدف جداسازی و شناسایی گونه‌های باسیلوس دارای پتانسیل MICP از اکوسیستم‌های متنوع ایران انجام شد. مواد و روش ها: این پژوهش به صورت مقطعی بر روی 200 نمونه خاک جمع آوری شده از اکوسیستم های خشک ایران انجام شد. جدایه های باسیلوس با استفاده از آزمون های متداول میکروبیولوژی و روش های مولکولی از جمله تجزیه و تحلیل توالی 16SrRNA و gyrA جداسازی وشناسایی شدند. برای تعیین توانایی تولید سیمان زیستی از آنالیز رشد در حضور اوره، مقادیرمختلف شوری، pH ، دما وهمچنین آنالیز SEM، XRD و تونل باد استفاده شد. یافته ها : از بین جدایه های باسیلوس شناسایی شده، 5 سویه دارای فعالیت اوره آزی قوی متعلق به 4 گونه مختلف باسیلوس آمیلولیکویفشنس ،باسیلوس تورنژینسیس، باسیلوس کاربنیفیلوس و باسیلوس اولیوس شناسایی گردید. شرایط بهینه جدایه های منتخب برای انجام MICP حرارت 35 درجه سلسیوس،8/8 pH و شوری 6 درصد بود. همچنین نتایج تونل باد، کاهش 100 برابری تلفات خاک در سرعت جریان 100 کیلومتر در ساعت را نشان داد. نتیجه گیری: نتایج نشان داد که جدایه های بومی باسیلوس پتانسیل قابل توجهی به منظور تولید سیمان زیستی دارند. از این رو استفاده ازفرایند MICP در سطح خاک به منظور کاهش تلفات خاک ناشی از فرسایش بادی، تثبیت شن های روان واستحکام زمین در خاک های صحاری کشور پیشنهاد می گردد.

چکیده انگلیسی:

Background & Objectives: Calcite precipitation by microbial stimulation (MICP) is the new method which used for soil stabilization and solidity. Biocementation is an ecological process based on microbial urease enzyme activity. The present study aimed to isolation and identification of Bacillus spp. with MICP potential from various ecosystems of Iran. Materials & Methods: This cross-sectional study was conducted on 200 soil samples collected from arid and desert ecosystems of Iran. Bacillus were isolated and characterized by conventional microbiology tests and molecular methods include the amplification and sequences analysis of gyrA and 16S rRNA genes. Growth in presence of urea, different salinity, pH and temperature, also SEM, XRD and wind tunnel analysis were used to determine biocementation ability. Results: A total of 5 Bacillus isolate with strong urease activity belonging to 4 different species include B. amyloliquefaciens, B. thuringiensis, B. carboniphilus and B. oleos were identified. Optimum conditions for MICP by isolates are 35°C, pH 8.8 and 6% salinity. Moreover, the results of wind tunnel after MICP showed a 100-fold reduction in soil loss at a flow rate of 100 km/h. Conclusion: The results showed that indigenous Bacillus spp. have a significant potential to produce bio-cement. Therefore, its suggest the MICP process have been used to reduce soil losses due to wind erosion, stabilization of loose sands and ground consolidation in the desert soils of the country.