Mikrobiyal Krom İndirgenmesini Etkileyen Faktörler

Biyoremediasyon yöntemi, mikrobiyal topluluğun yoğunluğu ve bileşimi, kirlilik yaratan organik bileşiklerin dönüşüm hızı, çevresel faktörler, substrat faktörleri ve mikrobiyal faktörlerden etkilenmektedir. Temel çevresel faktörler nem, havalandırma, sıcaklık, pH ve

76 besin miktarıdır. Toksiklik, derişim, çözünürlük, uçuculuk ve kimyasal yapısı ile ilgili substrat özellikleri de biyolojik dönüşümü etkilemektedir (Ergül Ülger, 2016). Mikrobiyal faktörler ise o bileşiği parçalayabilecek mikroorganizmanın varlığı, mikrobiyal topluluğun alıştırılması ve ekolojik faktörlerdir (Ergül Ülger, 2016). Bakterilerin kromu indirgemesi üzerinde etkisi olan bazı önemli parametreler aşağıda verilmiştir.

pH: Bakteriyel türlerin bir çoğunun büyümesi için optimum pH 6,5-7,5 arasındadır. Optimum pH değeri substrata göre de değişmektedir.

Sıcaklık: Enzimatik olarak katalizlenen arıtım reaksiyonlarını etkiler. Özellikle belli bir sıcaklığın üzerinde hücresel aktiviteler inaktive olmaktadır.

Konsantrasyon: Konsantrasyon direk olarak spesifik büyüme hızını etkilemektedir. Eğer kontaminantın konsantrasyonu litrede mikrogram, nanogram arasındaki düşük konsantrasyonlarda ise mikroorganizmaların büyümesi için enerji ve C kaynağı olarak yetersiz kalabilmektedir.

Redoks Potansiyeli: Bir ortamın aerobik veya anaerobik olup olmadığını belirler. Yani bir ortamda hangi elektron akseptörünün olduğunu ifade eder.

Bu konuda yapılmış çalışmalar aşağıda verilmiştir.

Kılıç ve Dönmez (2008)’in yaptıkları çalışmada, kroma dayanıklı üç farklı mikroorganizma türünün (Pseudomonas aeruginosa, Micrococcus sp. ve Ochrobactrum sp.) farklı pH, sıcaklık, Cr (VI) konsantrasyonu ve inkübasyon sürelerinde meydana gelen hücredışı polisakkarid üretimlerindeki değişim test edilmiştir. Her bir tür için azami hücre dışı polisakkarid üretimi farklı çevresel koşullarda gerçekleşmektedir ve en yüksek polisakkarid üretimini Pseudomonas

aeruginosa türü sağlamaktadır.

Velasquez ve Dussan (2009)’nın yaptıkları çalışmada Kolombiya’da elde edilmiş farklı Bacillus sphaericus suşlarının civa, bakır, demir ve krom elementlerine karşı toleransları ve ayrıca canlı kütledeki bu elementlerin biyolojik giderim ve biriktirilmeleri belirlenmiştir. Canlı veya ölü olarak kullanılan B. sphaericus OT4b31 suşunun krom elementinin biyolojik gideriminde karşılıklı olarak % 25 ve % 44,5’e kadar etkili olduğu gösterilmiştir. Bu veriler ışığında ise elde ettikleri mikroorganizmaların ağır metallerin giderimi sürecinde kullanılabilecek bir alternatif oluşturdukları ileri sürülmüştür.

Polti vd. (2010)’ın yaptıkları araştırmada, daha önceki çalışmalarında Cr (VI)’ya dayanıklı olan Streptomyces sp. MC1’in sentetik ortamda ve toprak örneklerinde bulunan Cr (VI)’yı Cr (III)’e indirgeyebildiği gösterilmiştir. Bu çalışmada ise Cr (VI)’nın in vitro koşullarda indirgenebilmesi için gerekli olan optimal pH, sıcaklık, büyüme evresi ve elektron kaynakları araştırılmıştır. Cr (VI) indirgenmesinin optimal olarak 30 °C ve pH 7’de kromat reduktaz enzimi tarafından gerçekleştiği ve bu enzimin supernatant, pellet ve hücre içermeyen özüt bulunduğu gösterilmiştir.

Dolayısıyla, bakterilerin ve bazı bitkilerin toksik bir madde olan Cr (VI)’yı daha az toksik özellikler gösteren Cr (III)’e indirgeyebilme kapasitesine sahip oldukları gözlemlenmiştir. İzolasyon çalışmalarının yanı sıra, bu amaç doğrultusunda genetik ve protein mühendisliği kullanılarak uygun enzimleri üretebilen gelişmiş bakteriler üretilmeye çalışılmaktadır ve bu şekilde bakterilerin doğal Cr (VI) giderim kapasiteleri de arttırılmaktadır. Örneğin Ackerley vd. (2004) tarafından yapılan bir çalışmada, iki saf çözülebilen bakteri flavoproteininin, ChrR

(Pseudomonas putida) and YieF (Escherichia coli) kromat redüktaz aktivitesine sahip olup olmadıkları araştırılmıştır ve bu genlerin krom giderimine yardım edebilecekleri öne sürülmüştür.

4. SONUÇ

Klasik fiziksel-kimyasal arıtım yöntemlerine kıyasla metallerin biyolojik yöntemlerle giderimi ve geri kazanımı, kullanılan ekonomik, pratik olması; yüksek verimlilik içermesi nedeniyle tercih edilmeli ve ilgili biyoteknolojik süreçlerde daha yaygın olarak kullanılmalıdır.

Mevcut atıksu ve içme suyu arıtım tesislerinde organik madde giderimi etkin bir şekilde yapılmaktadır fakat metaller ağır olduğundan dibe çökmekte ve uzaklaştırılmaları için mevcut yöntemler yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle ağır metaller su fazından katı faza geçerek atık çamurda birikmektedir. Bu durumda atık çamurun uzaklaştırılması bir diğer çevre sorunudur. Özellikle biyolojik arıtım süreçlerinde mikroorganizmaların kullanılması arıtımın daha etkili ve randımanlı yapılmasını sağlayarak yaşanan problemlerin çözülmesine imkan sağlayacaktır. Yapılan çalışmalarda; Pseudomonas, Bacillus ve Achromobacter sp. alt türlerinin Cr(VI)’ya karşı dirençli oldukları belirlenmiştir. Etkin bir biyoremediasyon düzeyine ulaşmak için daha detaylı araştırmalar yapılmalı ve toksik metallerin giderimi ve değerli olan metallerin de geri kazanımı konusunda araştırmalar yapılarak en etkin türler ve giderim mekanizmaları tespit edilmelidir.

KAYNAKLAR

Arnold, R., T. DiChristina, and M. R. Hoffman. Reductive dissolution of Fe (III) oxides by Pseudomonas sp 200. Biotechnol. Bioeng., 32, 1081–1096, 1988.

Bruins, M.R., Kapil, S., Oehme., F.W. 2000. Microbial resistance to metals in the enviroment. Ecotoxicology and Enviromental Safety 45: 198-207.

Cervantes, C., Campos-Garcia, J., Reduction and efflux of chromate by bacteria. Molecular Microbiology of Heavy Metals. Berlin: Springer-Verlag, 2007.

Ergül Ülger, Z. 2016. Ağır Metal İçeren Atık sulardan İzole Edilecek Bakteriler ile Cr (VI) Biyoremediasyonu, Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Ana Bilim Dalı, Ankara.

Evgen, E., Pseudomonas Cinsi Bakterilerde Hekzavalent Krom İndirgeme Üzerine Ağır Metallerin Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, Denizli, 2012.

Joho, M., Inouhe, M., Tohoyama ,H. and Murayama, T. 1995. Nickel resistance in yeast and other fungi. J Ind Microbiol, 14, 164-168.

Misra, T.K. 1992. Bacterial resistance to inorganic mercury salts and organomercurials. Plasmid 27, 4-16. Murata, K., Fukuda, Y., Shimosaka, M., Wantanabe, K., Saikusa, T., and Kimura, A. 1985. Phenotypic character

of the methylglycoxal resistance gene in Saccharomyces cerevisae: expression in Escherichia coli and application to breeding wild-type yeast strains. Appl Environ Microbiol, 50, 1200-1207.

Ramírez-Díaz, M.I., Díaz-Pérez, C., Vargas, E., Riveros-Rosas, H., Campos-García, J., Cervantes, C., Mechanisms of bacterial resistance to chromium compounds. Biometals, 21, 321–332. Springer, 2008. Shumate, S.E., Strandberg, G.W. 1985. Accumulation Of Metals By Microbial Cell. In Compherensive

Biotechnology, 4, 235-240.

Velásquez L. and Dussan J. 2009. Biosorption and bioaccumulation of heavy metals on dead and living biomass of Bacillus sphaericus. J Hazard Mater, 167, 713-716.

78