Biotechnologia niezbędna w bioremediacji skażonych gleb

bioremediacjaNiemal codziennie dowiadujemy się o kolejnej awarii i wycieku oleju napędowego z uszkodzonych zbiorników lub cystern przewożących to paliwo. Substancje ropopochodne są zaliczane do silnie toksycznych i kancerogennych. Powodują skażenie ziemi uprawnej, otwartych zbiorników wodnych i wód gruntowych. Dla tego też, bioremediacja gruntów skażonych olejami ropopochodnymi stała się jednym z głównych problemów biotechnologii w ochronie środowiska.

Naukowcy obecnie głowią się nad opracowaniem niezawodnej i obojętnej dla środowiska naturalnego technologii bioremediacji gleb zanieczyszczonych olejami. Pomoc mają przynieść badania dotyczące wykorzystania oleju napędowego jako jedynego źródła węgla i energii przez mikroorganizmy glebowe - głównie bakterie z rodzaju Pseudomonas, które stanowią de facto niewielką ilość w ogólnej liczbie bakterii glebowych (0,01-1%).

Biodegradacja to naturalny proces przemiany substancji ropopochodnych skomplikowanej budowie, jakimi są wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, czyli WWA, do CO2 i H2O. Jak powszechnie wiadomo woda i dwutlenek węgla powstają w wyniku naturalnych procesów życiowych komórek (oddychanie). Biodegradacja jest także definiowana jako zanik węgla organicznego, który może zachodzić w warunkach tlenowych (szybciej) i beztlenowych (wolniej).

Opierając się o powyższą definicje przeprowadzono i prowadzi się badania mające na celu doskonalenie biotechnologii w ochronie środowiska. Pierwsze doniesienia naukowe datuje się na lata 40 XX wieku w USA, tym nie mniej największe sukcesy w tej dziedzinie to okres ostatniego dziesięciolecia.

Bakterie z rodzaju Pseudomonas sp. wykorzystano w badaniach nad identyfikacją genów kodujących białka enzymów etapu inicjacji degradacji. Geny oznaczone jako dox, pah, nah i ndo posiadają w 90% identyczne sekwencje. Geny te są szeroko rozpowszechnione u bakterii degradujących WWA, co umożliwia ich szybkie wykrycie i monitorowanie występowania w środowisku glebowym.

Poza standardowymi metodami oceny ilościowej i jakościowej drobnoustrojów proponuje się oznaczanie fosfolipidów, informujących o zmianach w biomasie bakterii G- oraz zastosowanie technik molekularnych, w tym metody PCR (reakcja łańcuchowej polimeryzacji). Polimeraza amplifikuje geny 16S rRNA, które służą do klasyfikacji bakterii. Analiza w żelu denaturującym pozwala charakteryzować bakterie przez porównanie sekwencji amplifikowanych metodą PCR z ich genów kodujących 16S rRNA.

Nowym typem testów na obecność substancji szkodliwych dla środowiska glebowego np.: oleju napędowego, jest system Mikrotox stosowany w krajach Unii Europejskiej i w USA. System ten polega na wykorzystaniu bakterii luminescencyjnych Photobacterium (Vibrio) fisheri, P. photosporeum i Benecka harveyi. Posiadają one enzym lucyferazę katalizującą utlenienie mononukleotydu flawinowego. Objawem jest luminescencja świetlna tychże bakterii mierzona fotometrycznie. W warunkach normalnych komórki bakterii zużywają 10% energii na świecenie, a w obecności związków wysoce szkodliwych dla mikroorganizmów glebowych jak ropopochodne ich luminescencja zanika.

Wykorzystując zdolności drobnoustrojów do biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych, można uzyskać w krótkim czasie (do 3 miesięcy) 100% skuteczność w oczyszczaniu środowiska naturalnego. Pamiętać należy o tym, że przyroda potrzebuje więcej czasu na uporanie się z tym problemem, mianowicie od 2 do 15 lat w zależności od dawki zanieczyszczenia i czynników środowiskowych.

Doskonalenie technik tych pozwoli na skuteczną ochronę wód gruntowych i błyskawiczną rekultywację skażonych gleb. Dzięki biotechnologii mamy sposobność uchronić nie tylko ekosystemy, ale i nas samych przed negatywnymi skutkami rozwoju cywilizacji, jakimi są substancje ropopochodne zalegające w środowisku naturalnym.

Literatura:
Literatura:
1. http://www.ing.uni.wroc.pl/~isotope/site/download/publi/2003_74.pdf
2. Xiao Tang Ć Yong Zhu Ć Qin Meng: "Enhanced crude oil biodegradability of Pseudomonas aeruginosa ZJU after preservation in crude oil-containing medium." World J Microbiol Biotechnol (2007) 23:7–14
3. http://www.anticor-chimie.com/env/bio.html
4. Wójcik P., Tomaszewska B.: "Biotechnologia w remediacji zanieczyszczeń organicznych.", Biotechnologia 4 (71) s. 156-172 2005 r.
5. Kołwzan B. "Ekotoksyczne aspekty oddziaływania zanieczyszczeń naftowych na środowisko gruntowo-wodne", Poznań, 2003 r. s.33-42.