عنوان پایان‌نامه
بررسی میزان تجزیه میکروبی ضایعات پلی اتیلن در خاک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4578;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50599
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۰
- استاد راهنما
- احمدعلی پوربابایی
- دانشجو
- عاطفه اسماعیلی
- چکیده
- بسپارهای مصنوعی از جمله پلی¬اتیلن با دانسیته پایین بطور گسترده در صنایع بسته¬بندی و سایر مصارف صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار می¬گیرند. پایایی بالای این ترکیبات، منجر به تجمع سالانه 25 میلیون تن ضایعات پلاستیکی در محیط¬زیست و آلودگی زیست¬بوم¬های خاک و آب می¬شود. بدلیل عدم کارایی روش¬های فیزیکی و شیمیایی در حذف اینگونه آلاینده¬ها و مشکلات زیست¬محیطی ناشی از آن¬¬¬¬¬¬¬¬¬ها، اخیرا تجزیه زیستی ضایعات پلاستیکی و استفاده از ریزموجودات در این فرآیند اهمیت خاصی پیدا کرده است. هدف از انجام این پژوهش، دستیابی به ریزموجودات توانمند تجزیه کننده پلی¬اتیلن و بررسی تجزیه زیستی آن توسط این ریزموجودات در خاک بود. در این راستا تعداد دو جدایه باسیل گرم مثبت اسپوردار (Bacillus aryabhattai B8W22(T) و YDB9(T) Lysinibacillus xylanilyticus جدایه S7-10F) و دو جدایه قارچ (آسپرژیلوس نیجر و آسپرژیلوس فومیگاتوس) از بین 144 جدایه بر اساس مقایسه توانایی رشد و تغییرات pH در محیط کشت معدنی جامد و مایع حاوی الیگواتیلن و پلی¬اتیلن بدنبال گرماگذاری در زمان¬های مختلف بعنوان جدایه¬های برتر انتخاب شدند. تجزیه زیستی پلی¬اتیلن در خاک با استفاده از پلی¬اتیلن با دانسیته پایین خالص و بدون مواد افزودنی، با و بدون پیش¬تیمار اکسیداسیون نوری (پرتوافکنی با نورUV به مدت 25 روز به منظور ایجاد گروه¬های عملکردی همچون گروه کربونیل انجام شد) در حضور و غیاب ریزموجودات برتر به مدت 4 ماه مورد بررسی قرار گرفت. جهت اثبات توانمندی جدایه¬ها در تجزیه پلی¬اتیلن در خاک، میزان CO2 تولید شده، تغییرات کربن زیست¬توده میکروبی، جمعیت میکروبی وpH نمونه¬های خاک و همچنین خصوصیات مکانیکی صفحات پلی¬اتیلن در زمان¬های مختلف اندازه¬گیری شد. در طول آزمایشات، میزان کربن زیست¬توده میکروبی و جمعیت میکروبی خاک افزایش و مقاومت کششی صفحات پلی¬اتیلن کاهش یافت. میزان معدنی شدن صفحات پلی¬اتیلن با و بدون پیش¬تیمار اکسیداسیون نوری در حضور ریزموجودات برتر به ترتیب 51/29% و 84/15% و برای تیمارهای فاقد پیش¬تیمار 65/8% و 65/7% بدست آمد. در حضور ریزموجودات برتر، کاهش شاخص کربونیل و ایجاد گروه¬های کربونیل به ترتیب در پلی¬اتیلن با و بدون اکسیداسیون نوری از آنالیز FTIR بدست آمد. بعلاوه، آنالیز SEM، تغییرات سطوح صفحات تیمار شده با ریزموجودات برتر را بصورت ایجاد حفرات و درز و ترک¬ها و تشکیل بیوفیلم میکروبی نتیجه داد. این نتایج گویای نقش اصلی جدایه¬های انتخابی در تجزیه زیستی پلی¬اتیلن با و بدون پیش¬تیمار اکسیداسیون نوری می¬باشد.
- Abstract
- Synthetic polymers such as low density polyethylene are widely used in packaging and other industrial and agricultural applications. They accumulate in the environment at a rate of 25 million tons per year due to their durability, leading to soil and water pollutions. Recently biodegradation of plastic waste and use of microorganisms to degrade such polymers has gained noticeable importance because of the inefficiency of chemical and physical disposal methods of these pollutants and their environmental problems. The main objective of this study was isolation of microorganisms with the ability of PE degradation and evaluation of its biodegradation by using these microorganisms in soil. So, 2 gram positive and spore forming bacilli (Bacillus aryabhattai B8W22(T) and Lysinibacillus¬ xylanilyticus YDB9(T) strain S7-10F) and 2 fungi isolates (Aspergillus niger and Aspergillus flavus) were selected as super strains through comparison of growth ability and measurement of pH in solid and liquid mineral media contain polyethylene and oligoethylene as the sole carbon source followed by incubation in different times. PE biodegradation in soil by using UV-irradiated and non UV-irradiated (UV irradiation of PE films for 25 days was performed in order to form carbonyl functional groups) pure LDPE without any additives in presence and absence of these microorganisms were evaluated for 4 months. CO2 evolution and microbial biomass carbon changes, microbial population and pH in soils and mechanical properties of LDPE films were periodically measured in order to prove the ability of these isolates in biodegradation of PE. During the experiments, the amounts of microbial biomass carbon and microbial population of soils were increased and the tensile strength of LDPE films were decreased. mineralization of UV-irradiated and non UV-irradiated LDPE in presence of selected microorganisms were obtained 29.51 and 15.84 % respectively in comparison with 8.65 and 7.65% for these films treated in soils without selected microorganisms. By using these microorganisms, decrease in carbonyle index and formation of carbonyl groups for UV-irradiated and non UV-irradiated LDPE films respectively, obtained from FTIR analysis. Moreover, SEM analysis of these films in presence of selected isolates, resulted in surface changes as created holes and cavities and formation of microbial biofilm. So, these results clearly showed the important role of these isolates in biodegradation of PE with and without oxidation pretreatments.
