بررسی مکانیسم مولکولی نیترات زدایی زیستی توسط تیوباسیلوس دنیتریفیکانس در حضور نانوساختار فلزی در بیوراکتور

نیترات یکی از آنیون های معدنی است که در نتیجه اکسیداسیون نیتروژن عنصری حاصل می شود. آلودگی آب های زیرزمینی و سطحی به نیترات در بسیاری از مناطق دنیا به یک مشکل مهم تبدیل شده است. بنابراین دست یابی به تکنولوژی های جدید برای حذف نیترات ضروری می باشد. هدف از این پژوهش بررسی مکانیسم مولکولی نیترات زدایی زیستی توسط تیوباسیلوس دنیتریفیکانس در حضور نانوذره فلزی کربن کوانتوم دات (CQD-Fe0) در بیوراکتور است.

نانوذره Fe0 به روش کاهش در فاز مایع که روش کاهش بوروهیدرید نیز نامیده می شود، سنتز شده است و به منظور زیست سازگاری، توزیع یکنواخت و عدم کلوخه شدن، Fe0 با کربن کوانتوم دات پوشش دار شد. مشخصه یابی نانوذرات توسط XRD،TEM، FESEM و FTIR تعیین گردید. فرآیند زیستی حذف نیترات در حضور و عدم حضور نانوذره بررسی شد. بیان ژن های nirS، narH و recA با استفاده از real-time PCR نیز بررسی شد.

طیف FTIR، تشکیل پیوند CQD و Fe0 را تایید کرد. قطر متوسط نانوذرات CQD-Fe0 درمحدوده 32/38-31/29 نانومتر مشاهده شد. نیترات زدایی درحضور نانوذره CQD-Fe0 با افزایش دما (35 درجه سانتی گراد) 43/73% بود. در شرایط ناپیوسته نیترات زدایی زیستی برای نانوذرات CQD-Fe0 برابر 8312/79% حاصل شد. در بیوراکتور نیترات زدایی زیستی در حضور نانوذره CQD-Fe0 مقدار 95% حاصل شد. بررسی بیان ژن نشان داد، بیان هر سه ژن nirS، narH و recA در سلول های تیمار شده با نانوذره نسبت به گروه کنترل افزایش قابل توجهی داشته، که نشان دهنده تاثیر بالای نانوذرات در نیترات زدایی زیستی میکروارگانیسم می باشد.

بنابراین با آزمایش های بیشتر می توان امیدوار به حذف زیستی نیترات در حضور نانوذرات آهن صفر ظرفیتی از منابع آب بود.