روش‌هاي ميكروبي پاكسازي آلودگي‌هاي هيدروكربني آب‌هاي زيرزميني با استفاده از داده‌هاي متاژنوم

Microbial methods for bioremediation of hydrocarbon pollution in groundwater using metagenomic data

آب زيرزميني يكي از منابع حياتي آب شيرين در جهان است كه به‌طور گسترده‌اي در كشاورزي، صنعت و مصارف آب شرب و خانگي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. منابع آب زيرزميني در مناطق خشك و نيمه خشك مانند كشور ما اهميت دو چنداني در تامين آب شيرين پيدا مي كنند. با اين حال، آلودگي اين منبع ارزشمند به دليل نشت نفت و فرآورده‌هاي نفتي، مواد شيميايي، فاضلاب‌هاي صنعتي و كشاورزي، و فعاليت‌هاي معدني به يك چالش جدي تبديل شده است. آلودگي آب زيرزميني مي‌تواند تأثيرات منفي بر سلامت انسان، اكوسيستم‌ها و توليدات كشاورزي داشته باشد. يكي از مؤثرترين و پايدارترين روش‌ها براي رفع آلودگي آبهاي زيرزميني، استفاده از ميكروارگانيسم‌ها و روش‌هاي مبتني بر فناوري زيستي است. اين ميكروارگانيسم‌ها، مانند باكتري‌ها و قارچ‌ها، توانايي تجزيه و حذف آلاينده‌ها را دارند و مي‌توانند مواد سمي و هيدروكربن‌ها را به تركيبات غيرسمي تبديل كنند، كه اين فرآيند به عنوان زيست پالايي شناخته مي‌شود. روش‌هاي زيستي رفع آلودگي آب زيرزميني شامل تحريك زيستي يا افزايش تعداد باكتريهاي بومي آبخوان، و تلقيح زيستي يا افزودن ميكروارگانيسم‌هاي تجزيه كننده به آب زيرزميني جهت تسريع تجزيه آلاينده‌ها است. علاوه بر اين، روش استخراج بخارات موسوم به SVE و سپس پاكسازي زيستي جريان هواي آلوده با استفاده از بيوفيلتر نيز يكي از روش‌هاي موثر در حذف آلودگي‌هاي زيرزميني است. امروزه انتخاب روش مناسب و بهره‌گيري هدفمند از پتانسيل ميكروارگانيسم بر اساس آلاينده‌هاي خاصي كه در آب زيرزميني وجود دارند، با كمك تكنيك‌هاي متاژنوميكس بسيار دقيق‌تر شده است. در اين مقاله خلاصه روش‌هاي بكار رفته جهت رفع آلودگي آب زيرزميني در يك منطقه صنعتي با وسعت 100 هكتار ارائه شده و سپس داده‌هاي حاصل از مطالعه متاژنوميكس جمعيت ميكروبي آب زيرزميني در سه چاه شامل كنترل غير آلوده، منطقه با آلودگي بالا و ناحيه حد واسط و اثر آلودگي بر تنوع ميكروبي و ژن‌هاي تجزيه هيدروكربن‌ها مقايسه مي‌شود.

Groundwater is one of the vital sources of freshwater, widely used in agriculture, industry, domestic and drinking water. In arid and semi-arid regions like our country, groundwater resources become even more crucial for providing freshwater. However, pollution of this valuable resource due to oil spills, chemicals, industrial and agricultural wastewater, and mining activities has become a serious challenge. Groundwater pollution can have negative impacts on human health, ecosystems, and agricultural production. One of the most effective and sustainable methods for addressing groundwater pollution is the use of microorganisms and biotechnological methods. These microorganisms, such as bacteria and fungi, have the ability to degrade and remove pollutants and can convert toxic materials and hydrocarbons into non-toxic compounds, a process known as bioremediation. Bioremediation methods for groundwater pollution include bio-stimulation or increasing the number of indigenous bacteria in the aquifer and bio-inoculation or adding pollutant-degrading microorganisms to groundwater to accelerate the biodegradation. Additionally, a method known as Soil Vapor Extraction (SVE), followed by bioremediation of contaminated air flow by biofilters, is also an effective approach for removing subsurface pollutions.Today, the selection of appropriate methods and targeted utilization of microbial potential based on specific pollutants of groundwater have become much more precise with the help of metagenomic techniques. In this paper, we summarize the methods employed to remediate groundwater pollution in an industrial area covering 100 hectares, and then compare the data obtained from a metagenomic study of the microbial population in groundwater across three wells: non-polluted control, high-pollution area, and an intermediate zone, assessing the impact of pollution on microbial diversity and hydrocarbon degradation genes