تأثير التلقيح ببكتريا .Bacillus sp وفطر Aspergillus niger والحوامض الدبالية والكادميوم في المقاييس الحركية والثرموديناميكية لأنزيم الفوسفاتيز القاعدي

نفذت مجموعة من تجارب التحضين المختبرية في مختبرات قسم علوم التربة والموارد المائية كلية الزراعة/ جامعة البصرة بهدف التعرف على نشاط الأحياء الدقيقة وفعالية إنزيم الفوسفاتيز القاعدي ومقاييسهالحركية والثرموديناميكية في الترب الملوثة بالكادميوم ومقارنتها مع الترب غير الملوثة، ودور بكترياsp Bacillus وفطر niger Aspergillus المعزولة من مناطق زراعية مع االحماض الدبالية )حامض الهيومك وحامض الفولفيك ( المستخلصة من مخلفات االبقار في التقليل من تأثير التلوث بالكادميوم.عزلت بكتريا .sp Bacillus وفطر niger Aspergillus من تربة الدراسة، كما تم إستخالصحامض الهيومك وحامض الفولفيك بعد تخمير مخلفات الابقار المأخوذة من محطة الأبحاث الزراعية في كلية الزراعة/ جامعة البصرة.1- تم معاملة التربة مع محلول كبريتات الكادميوم الى حدود الحد الحرج )3 ملغم Cd لتر( وإضافةكالً على إنفراد مع ترك معاملة من دون – 1 حامض الهيومك ) AH )والفولفيك ) AF )بمستوى 50 لتر هكتار( كالً إضافة )0A )للمقارنة، ثم تم تلقيح التربة بالعزالت البكتيرية )IB )والفطرية )IF على انفراد وبخليطمن العزالت )IMix )مع ترك معاملة من دون تلقيح )0I )للمقارنة ، أذ تم حضن المعامالت على درجةدحرارة 2±28 م° لدراسة أعداد البكتريا والفطريات الكلية و كمية الكادميوم والمتبقي في10 و من التحضين،20 و 30 يوم من التحضين، وتقدير كمية 2CO المتحررة عند 7 و 10 و 20 و 30 و 40 يوماًوقياس فعالية إنزيم الفوسفاتيز القاعدي تحت مستويات 0.010 و 0.025 و 0.050 و 0.075 و 0.100 الخاضعة المادة من مولرdi-Sodium-4-nitrophyenyl phosphate Hexahydrate وتأثير درجات حرارة 10 و 20 و 30 و 40 و 50 و 60 م° وحساب المقاييس الحركية ( Vmax و Km ) والمقاييس الثرمودايناميكية ( Ea و 10Q ) لنشاط الانزيم. وتم الحصول على النتائج الاتية:-

تفوق المعاملة IB في االعداد الكلية للبكتريا في التربة غير الملوثة والملوثة بالكادميوم واتخذت التسلسل التالي من حيث زيادة اعداد البكتريا: IB ˂ IMix ˂ IF ˂ 0I، أما أعداد الفطريات فقد أظهرت المعاملة IF في اعداد الفطريات الكلية ومن حيث زيادة الاعداد الكلية للفطريات اتخذت المعامالتتفوقاً واضحاًالتسلسل التالي: IF ˂ IMix ˂ IB ˂ 0I. كما تشير هذه النتائج الى تفوق المعاملة IMix في أعداد االحياءالدقيقة في كال التربتين ) غير الملوثة بالكادميوم، وبينت النتائج زيادة أعداد البكتريا والفطريات الكلية مع الوقت لمدة 20 يوماً من التحضين في التربه غير الملوثة، أما في التربة الملوثة بالكادميوم فقد انخفضت أعداد البكتريا الكلية الى نهاية التجربة البالغة الى من التحضين بعدها ارتفعت معنوياً30 يوما،ً بينما اعداد الفطريات الكلية انخفضت لحدود 20 يوماً نهاية التجربة.

أدى التلقيح ببكتيريا .sp .B وفطر niger .A وخليطهما (.sp .B + niger.A ) إلى إزالة الكادميوم من التربة الملوثة وأظهرت معاملة الخليط الحيوي تفوقاً واضحاً على باقي معامالت التلقيح بنسبة إزالة بلغت 99.078 % ويمكن ترتيب المعامالت حسب نسبة االزالة بالتسلسل التالي: .I0 ˂ IB ˂ IF ˂ IMix من التحضين بنسبة إزالة وأظهرت النتائج زياد كفاءة االزالة مع الزمن وبلغت أقصاها عند 30 يوماً مقدارها99.763 .%

زيادة كميةco المتحررة في التربة غير الملوثة والملوثة بالكادميوم والملقحة بالبكتريا والفطريات بمعاملة المقارنة واتخذت المعامالوخليطهما قياسا ت التسلسل التالي: .I0 ˂ IB ˂ IF ˂ I Mix كما أوضحت النتائج زيادة كميه2CO2 المتحررة مع الزمن في التربة غير الملوثة ولحدود 20 يوم من ا من التحضين، أما التربة الملوثة ً بداية التحضين وبعدها إنخفضت الى نهاية التجربة والبالغة 40 يوم بالكادميوم فقد أنخفض نشاط 2CO المتحرر الى نهاية التجربة.

زيادة نشاط إنزيم الفوسفاتيز القاعدي عند جميع معامالت التلقيح قياساً بمعاملة المقارنة (من دون تلقيح) مع تفوق معاملة IMix على باقي المعامالت إذ بلغت 436.944 ميكروغرام nitrophenol-P غم1- تربة 1 ساعه في التربة غير الملوثة و 402.558 ميكروغرام nitrophenol-P غم1 – تربة 1 ساعه1-في التربة الملوثة بالكادميوم. كما أظهرت النتائج إن أفضل تركيز للمادة الخاضعة 0.075 مولر والذي اعطى اعلى فعالية إلنزيم الفوسفاتيز القاعدي ولكال التربتين. واختلفت قيم المقاييس الحركية لإلنزيم بإختالف معاملة التلوث أذ تراوحت قيم الـ Km بين -0.019 0.030 مولر وقيم Vmax بين 714.286-367.647 ميكروغرام غم P-nitrophenol1 – تربة 1 ساعه1 – في التربة غير الملوثة إما في التربة الملوثة فقد تراوحت قيم الـ Km بين -0.021 0.033 مولر وقيم الـ Vmax بين -294.985 663.150 ميكروغرام غم P-nitrophenol1 -1- تربة 1 ساعه.

أدت زيادة درجة الحرارة 50-10 م ° إلى زيادة فعالية إنزيم الفوسفاتيز القاعدي في التربة غير الملوثة الى درجة 60 م° ، إذ أظهرت النتائج والملوثة بالكادميوم وبعد هذه الدرجة إنخفضت الفعالية وصوالًإن قيم الثوابت الثرمودايناميكية كانت متباينة لطاقة التنشيط Ea حيث تراوحت بين 24.650-22. والملوثة بالكادميوم.

اقرأ ايضا : تأثير السماد العضوي ومصدر ومستوى السماد النتروجيني في جاهزية النتروجين ونمو وحاصل الطماطة Solanum lycopersicum L. تحت ظروف البيوت البلاستيكية

يعد تلوث التربة في السنوات الأخيرة من أبرز المشاكل البيئية وأكثرها تعقيدا وأصعبها حلا فقد ادى تطور الاقتصاد العالمي وزيادة الأنشطة البشرية الى زيادة تلوث التربة ولاسيما التلوث بالمعادن الثقيلة اذ انه يكون عديم اللون والرائحة ومن الصعب ملاحظته، وتقدر الدراسات أن هناك أكثر من 5 ملايين هكتار من الأراضي حول العالم تتجاوز فيها المعادن الخطرة حدودها الحرجة في التربة (2017 ,Vickers و 2021 ,.Kiran et al). وقد لا تظهر الاضرار الناتجة عنها بشكل مباشر وبمدة قصيرة لكن عندما تتغير الظروف البيئية تنشط هذه المعادن في التربة وتسبب اضراراً بيئية خطيرة بمرور الزمن (Cvijovic et al., 2010).

يعد الكادميوم من العناصر الثقيلة الاساسية الملوثة للبيئة اذ يمكن أن يكون لتراكيز الكادميوم المرتفعة تأثيرات سامة في الأنشطة الحيوية في التربة ويمكن أن ينتقل بسهولة إلى الغطاء النباتي ويدخل في نهاية المطاف إلى السلسلة الغذائية للإنسان (2017 ,.Li et al).

أن عوامل التربة البيولوجية تعد مؤشرا جيدا يبين مدى تلوث التربة بالمعادن الثقيلة من خلال تأثيرها على الأنشطة الحيوية فيها والمتمثلة بالأعداد الكلية للأحياء الدقيقة وأنشطة التنفس والفعاليات الأنزيمية للتربة.

يكمن خطر تلوث التربة بالعناصر الثقيلة إلى صعوبة معالجتها في موقعها فهو على عكس العديد من الملوثات العضوية التي في النهاية تتحلل إلى غاز ثاني أكسيد الكربون والماء بينما لا تتحلل هذه العناصر وتنتقل من بيئة إلى أخرى مثل الماء والتربة والهواء والغذاء مما يعقد مشاكل الاحتواء والمعالجة وبالتالي ستؤثر سميتها حتى بتراكيرها المنخفضة في كل من الانسان والحيوان والنبات والكائنات الحية الدقيقة فضلا عن تأثيرها على الاقتصاد العالمي حيث تزيد المبالغ التي تنفق على معالجتها عن 10 مليارات دولار أمريكي كل عام (He et al., 2015 و Wuana and Okiecimen 2011) .

استخدمت طرائق مختلفة لإزالة العناصر الثقيلة من التربة مثل الطرائق الكيميائية والفيزيائية لكنها قد تكون مكلفة نسبيا وغير مناسبة للمساحات الواسعة من الأراضي وقد تحتاج إلى معالجات أخرى للتخلص من النواتج الثانوية التي تنتجها (2023 .Kumar et al)، لذلك تعد المعالجة الحيوية Bioremediation واحدة من أكثر المعالجات أماناً ونظافة وذات فعالية جيدة وتقنية صديقة للبيئة.

لتطهير المواقع الملوثة وهي كذلك غير مكلفة ولا تنتج مركبات ثانوية سامة اذ يتم استعمال مختلف الكائنات الحية مثل البكتيريا والخمائر والفطريات والطحالب والنباتات كأدوات رئيسية في معالجة العناصر المعدنية الثقيلة الموجودة في البيئة (2013) Bhatnagar and Kumari و 2022 ,.Girdhar et al)، وتعد المعالجة باستعمال الأحياء الدقيقة احد اشكال المعالجة الحيوية للتربة الملوثة التي تستعمل الفطريات والبكتريا لزيادة النشاط الحيوي والإنزيمي للتخلص من الملوثات أو الحد من زيادتها باستعمال آليات مختلفة مثل الامتزاز أو الترسيب أو الاكسدة والاختزال لأيونات العناصر الثقيلة في التربة.

تعد الترب العراقية عامة وترب محافظة البصرة خاصة إلى حد ما ملوثة بالعناصر الثقيلة ويعزى سبب تلك الزيادة إلى الفعاليات البشرية والصناعية والعمليات العسكرية وزيادة وسائل النقل وزيادة طرح الملوثات الكيميائية من المنشات الحكومية مثل المستشفيات ومعامل الطاقة الكهربائية وشركات النفط والغاز ومعمل الورق ومعمل الأسمدة وغيرها فضلا عن الري بمياه الصرف الصحي الملوثة في المناطق الزراعية (البيضاني واخرون ،2015).

ونظراً لقلة الدراسات المتعلقة بالمعالجة الحيوية في ترب جنوبي العراق فقد استهدفت الدراسة استعمال اجناس بكتيرية وفطرية مختلفة معزولة محلياً للحد من تأثير الكادميوم في النشاط الحيوي من خلال:

التعرف على تأثير الحد الحرج للكادميوم في الاعداد الحيوية للبكتريا والفطريات وفعاليتها.
تحديد كفاءة الأجناس البكتيرية والفطرية المستخدمة بالدراسة في خفض الأثر الضار للتلوث بالكادميوم.
التعرف على تأثير الكادميوم في فعالية إنزيم الفوسفاتيز القاعدي ومقاييسه الحركية والترمودايناميكية.
تأثير المعاملة بالأحماض الدبالية والهيومك والفولفيك) في النشاط الحيوي للتربة وفعالية الزيم الفوسفاتيز القاعدي ومقاييسه الحركية والترموديناميكية.
إمكانية الجمع بين التلقيح الحيوي والأحماض الدبالية للتقليل من اثار التلوث بالكادميوم في النشاط الحيوي للتربة وفعالية انزيم الفوسفاتين القاعدي

م.م. مرتضى شعيت

تأثير التلقيح ببكتريا .Bacillus sp وفطر Aspergillus niger والحوامض الدبالية والكادميوم في المقاييس الحركية والثرموديناميكية لأنزيم الفوسفاتيز القاعدي