Biotransformation and partial mineralization of the explosive 2,4,6-trinitrotoluene (tnt)

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Biotransformation and partial mineralization of the explosive 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) by rhizobia
Mohamed Labidi, Darakhshan Ahmad, Annamaria Halasz, and Jalal Hawari

Abstract: Three strains, T10, B5, and M8, each belonging to a different species of the family Rhizobiaceae and isolated from atrazine-contaminated soils, were tested for their ability to transform2,4,6-trinitrotoluene (TNT) (50 µg·mL–1) in liquid cultures using glucose as the C-source. All three strains were able to transform TNT to hydroxylaminodinitrotoluenes (2-HADNT, 4-HADNT), aminodinitrotoluenes (2-ADNT, 4-ADNT), and diaminonitrotoluene (2,4-DANT). The transformation was significantly faster in the presence of glutamate. Furthermore, the major metabolites that accumulated in cultures were 2-ADNT withglucose, and 4-ADNT with glutamate plus glucose. Rhizobium trifolii T10 was also tested for its ability to transform high levels of TNT (~350 µg·mL–1) in a soil slurry. Almost 60% of the TNT was transformed within 2 days in bioaugmented soil slurries, and up to 90% when cultures were supplemented with glucose and glutamate. However, mineralization was minimal in all cases, less than 2% in 78 days.This is the first report on the degradation of TNT by rhizobial strains, and our findings suggest that rhizobia have the potential to play an important role in the safe decontamination of soils and sites contaminated with TNT if bioaugmentation with rhizobia is shown to have no ecotoxicological consequence. Key words: Rhizobium, 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), biotransformation. Résumé : Les troissouches T10, B5 et M8, appartenant chacune à différents groupes de la famille Rhizobiaceae et Labidi et al. isolées à partir de sols contaminés à l’atrazine, ont été testés pour leur habileté à transformer le 2,4,6-trinitrotoluène (TNT) (50 µg·mL–1) dans des cultures en milieu liquide utilisant le glucose comme source de carbone. Toutes les souches ont été capable de transformer le TNT enhydroxylaminodinitrotoluènes (2-HADNT, 4-HADNT), aminodinitrotoluènes (2-ADNT, 4-ADNT) et diaminonitrotoluène (2,4-DANT). La transformation fut significativement plus rapide en présence de glutamate. De plus, les métabolites majeurs accumulés dans les cultures furent le 2-ADNT avec le glucose, et le 4-ADNT avec le glutamate plus glucose. La capacité à transformer de forts niveaux de TNT (~350 µg·mL–1) chezla souche T10 de Rhizobium trifolii a également été analysée dans une boue de sol. Près de 60 % du TNT a été transformé en dedans de 2 jours dans les boues bioaugmentées, et jusqu’à 90 % lorsque les cultures contenaient un supplément de glucose et de glutamate. Cependant, la minéralisation fut minimale dans tous les cas, moins de 2 % en 78 jours. Ceci est la première mention d’une dégradation duTNT par des souches rhizobiales, et nos résultats portent à croire que les rhizobia ont le potentiel de jouer un rôle important dans la décontamination sans danger des sols et des sites contaminés avec le TNT, à condition qu’il soit démontré que la bioaugmentation avec les rhizobia n’a aucune conséquences écotoxicologiques. Mots clés : Rhizobium, 2,4,6-trinitrotoluène (TNT), biotransformation.[Traduit par la Rédaction] 566

Introduction
2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) is one of the major conventional explosives used throughout the world in military arsenals as well as in underground and underwater blasting
Received August 1, 2000. Accepted January 10, 2001. Published on the NRC Research Press Web site on June 8, 2001. M. Labidi and D. Ahmad.1 Institut national de la recherchescientifique-Institut Armand Frappier, Centre de microbiologie et biotechnologie, Université du Québec, Pointe-Claire, QC H9R 1G6, Canada. A. Halasz and J. Hawari. Biotechnology Research Institute, National Research Council of Canada, Montréal, QC G3J 1X5, Canada.
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Corresponding author (e-mail: darakhshan_ahmad@inrsiaf.uquebec.ca).

(Daun et al. 1998; Lenke et al. 1998). The accidental and intentional...
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