تعهد نامه

مجله پژوهش در بهداشت محیط

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

Editorial Policy

Advertising Policy

مطالعه رفتار تغذیه ای لارو Galleria mellonella از پلاستیک پلی اتیلن و آشکارسازی گروه های عاملی در زیست توده تولیدی، با اسپکترومتری مادون قرمز تبدیل فوریه

نوع مقاله : Research Paper

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه تخصصى مهندسى محیط زیست، دانشکده منابع طبیعى و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامى، تهران، ایران

2 استادیار گروه مهندسى محیط زیست، دانشکده منابع طبیعى و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامى، تهران، ایران.

3 استادیار گروه بهداشت حرفه اى، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکى گناباد، گناباد، ایران

4 دانشیار گروه میکروبیولوژى، دانشکده پزشکى، دانشگاه علوم پزشکى گناباد، گناباد، ایران

5 استادیار گروه علوم محیط زیست و جنگل، دانشکده، منابع طبیعى و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامى، تهران، ایران

چکیده

زمینه و هدف: پلاستیک های پلی اتیلن امروزه به معظل بزرگ بهداشت محیط یعنی تولید بی رویه پسماند تبدیل شده است و محیط زیست را به خطر انداخته است. ولی حشرات به کمک محیط زیست آمده است و در این میان شب پره بزرگ موم خوار( Galleria mellonella) قادر است به کمک میکروبیوم معده در مرحله لاروی خود، پلاستیک پلی اتیلن، پلی استر، فویل آلومنیوم و حتی ماسک های پارچه ای را هضم کند. این مطالعه نیز با هدف بررسی توانایی لاروهای گالریا ملونلا در حذف پلاستیک پلی -اتیلن طراحی شد.

مواد و روشها: ابتدا لاروهای گالریا ملونلا از خرداد ماه 1401 از زنبورستانهای عسل شهرستان گناباد- خراسان رضوی، جمع آوری شد. لاروها در آزمایشگاه حشره شناسی پزشکی دانشگاه علوم پزشکی گناباد با غذای موم و مصنوعی در باکس های پلاستیکی و در اتاقک های تاریک ( دما 2±25 و رطوبت 33%)پرورش یافتند. برای تغذیه لاروها از پلاستیک های فریزری، زباله و فروشگاهی(اصطلاحاً دسته دار) قطعات فیلم پلاستیک به قطر (10×10 سانتیمتر) برش زده شد و بر روی 10 پتری دیش به قطر( 8×8 سانتیمتر) حاوی 10 لارو گذاشته شد و روی فیلم های پلی اتیلن یک پتری دیش دیگر(دارای سوراخ جهت تنفس لاروها) قرار گرفت. بیوماس تولید شده لاروهای مربوط به هر نوع پلاستیک جداگانه با دستگاه اسپکترومتری مادون قرمز تبدیل فوریه(FT-IR) آنالیز شدند.

یافته ها: آنالیز 8 نوع زیست توده تولیدی تغذیه لاروها از موم(کنترل) در مقایسه با پلاستیک های پلی اتیلن( مورد هدف) با FT-IRگروه های عاملی C-CL، C=O، C=C، R-OH، CH2، -C-C- که نشانه تخریب پلاستیک پلی اتیلن است را آشکار کرد. همچنین مقایسه میزان حذف پلاستیک در بین لاروهای تغذیه شده بر روی انواع فیلم پلی اتیلن اختلاف معنی داری(P<0.05) را مشخص کرد.

نتیجه گیری: لارو گالریا ملونلا به عنوان یک روش بیولوژیک، در آینده می تواند در حذف پلاستیک از طبیعت موثر باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The study of the feeding behavior of Galleria mellonella larvae from polyethylene plastic and the detection of functional groups in the production of biomass, with Fourier, transform infrared spectrometry

نویسندگان [English]

  • Hamed Ramezani Awal Riabi 1
  • Seyed Alireza Hajiseyed Mirzahosseini 2
  • Ali Firoozi Chahak 3
  • Ali Reza Mohammad zadeh 4
  • Jalil Imani Harsini 5

1 Ph. D student, Department of Environment Engineering, Faculty Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Assistant Professor, Department of Environment Engineering, Faculty Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

3 Assistant Professor, Department of Occupational Health, School of Public Health, Gonabad University of Medical Sciences, Gonabad, Iran

4 Professor, Department of Microbiology, School of Medicine, Gonabad University of Medical Sciences, Gonabad, Iran

5 Assistant Professor, Department of Environment Sciences and Forest, Faculty of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Background and purpose: Today, polyethylene plastics have become a big problem of environmental health, i.e. excessive production of waste, and it has endangered the environment. But insects have come to the aid of the environment, and in the meantime, the large wax-eating moth (Galleria mellonella) is able to digest polyethylene plastic, polyester, aluminum foil, and even fabric masks with the help of the microbiome of its larva's stomach. This study was also designed to investigate the ability of G. mellonella larvae to remove polyethylene plastic .

Materials and methods: First, G. melonella larvae were collected from Gonabad honey apiaries in June 2022. The larvae were reared in the Gonabad University of Medical Sciences medical entomology laboratory with beeswax and synthetic food in plastic boxes and dark rooms (temperature 25±2 oC and humidity 33%). To feed the larvae, pieces of plastic film were cut into diameters (10×10 cm) from the freezer, garbage, and shopping bag (so-called with handles) and placed on ten Petri dishes with a diameter of (8×8 cm) containing ten larvae. Another petri dish (with a hole for larvae to breathe) was placed on the polyethylene films. The produced biomass of larvae related to each type of plastic was analyzed separately with Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR).

Results: Analysis of 8 types of biomass produced by larvae feeding from wax (control) compared to polyethylene plastics (target item) with FT-IR

It revealed functional groups C-CL, C=O, C=C, R-OH, CH2, -C-C-, which is a sign of polyethylene plastic degradation. Also, the comparison of the amount of plastic removal among the larvae fed on different types of polyethylene film revealed a significant difference (P<0.05).

Conclusion: G. melonella larvae as a biological method can be effective in removing plastic from nature in the future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Galleria mellonella
  • Polyethylene plastic
  • Biomass
  • ِ Digestion plastic
  • FT-IR
مراجع
  1. Alang E. Covid-19 and increase in plastic debris in coastal and marine environments. Journal of Research in Environmental Health. 2021; 7(1):11-6.
  2. Proshad R, Kormoker T, Islam MS, Haque MA, Rahman MM, Mithu MM. Toxic effects of plastic on human health and environment: A consequence of health risk assessment in Bangladesh. International Journal of Health. 2018; 6(1):1-5.
  3. Rochman CM, Browne MA, Halpern BS, Hentschel BT, Hoh E, Karapanagioti HK, Rios-Mendoza LM, Takada H, Teh S, Thompson RC. Classify plastic waste as hazardous. Nature. 2013; 494(7436):169-71.
  4. Taylor P. The state of the marine environment: A critique of the work and role of the joint Group of Experts on Scientific Aspects of Marine Pollution (GESAMP). Marine Pollution Bulletin. 1993; 26(3):120-7.
  5. Derraik JG. The pollution of the marine environment by plastic debris: a review. Marine pollution bulletin. 2002; 44(9):842-52.
  6. Thompson RC, Olsen Y, Mitchell RP, Davis A, Rowland SJ, John AW, McGonigle D, Russell AE. Lost at sea: where is all the plastic? Science. 2004; 304(5672):838.
  7. Kaiser J. The dirt on ocean garbage patches.2010.
  8. Wilcox C, Van Sebille E, Hardesty BD. The threat of plastic pollution to seabirds is global, pervasive, and increasing. Proceedings of the national academy of Sciences 2015; 112(38):11899-904.
  9. Jambeck JR, Geyer R, Wilcox C, Siegler TR, Perryman M, Andrady A, Narayan R, Law KL. Plastic waste inputs from land into the ocean. Science. 2015; 347(6223):768-71.
  10. Alabi OA, Ologbonjaye KI, Awosolu O, Alalade OE. Public and environmental health effects of plastic wastes disposal: a review. Journal Toxicol Risk Assess. 2019; 5(021):1-3.
  11. Rahmani Sani A, Tabasi A, Miri M. Determining the efficiency of plastic, rubber and electronic waste in municipal wastewater treatment. Journal of Research in Environmental Health. 2021; 7(1):42-52.
  12. Yang X, Sun L., Xiang J, Hu S, Su S. Pyrolysis and dehalogenation of plastics from waste electrical and electronic equipment (WEEE): a review. Waste Management 2013; 33 (2): 462–473.
  13. Geyer JR, Jambeck KL. Law, Production, use, and the Fate of all plastics ever made, Sci. Adv. 3 (2017). https://doi.org/10.1126/sciadv.1700782.
  14. Auta HS, Emenike CU, Fauziah SH. Distribution and importance of microplastics in the marine environment: a review of the sources, fate, effects, and potential solutions. The environment was international. 2017; 102:165-76. https://doi.org/10.1016/j.envint.2017.02.013
  15. Harshvardhan K, Jha B. Biodegradation of low-density polyethylene by marine bacteria from pelagic waters, Arabian Sea, India. Marine Pollution Bulletin 2013; 77(1-2):100-6.
  16. Yang CZ, Yaniger SI, Jordan VC, Klein DJ, Bittner GD. Most plastic products release estrogenic chemicals: a potential health problem that can be solved. Environmental health perspectives. 2011; 119(7):989-96.
  17. Briassoulis D. An overview of the mechanical behavior of biodegradable agricultural films. Journal of Polymers and the Environment. 2004; 12:65-81.
  18. Ali SS, Elsamahy T, Koutra E, Kornaros M, El-Sheekh M, Abdelkarim EA, Zhu D, Sun J. Degradation of conventional plastic wastes in the environment: A review on the current status of knowledge and future perspectives of disposal. Science of the Total Environment. 2021; 771:144719.
  19. Zheng Y, Yanful EK, Bassi AS. A review of plastic waste biodegradation. Critical reviews in biotechnology 2005; 25(4):243-50.
  20. Shah AA, Hasan F, Hameed A, Ahmed S. Biological degradation of plastics: a comprehensive review. Biotechnology advances. 2008; 26(3):246-65.
  21. Amobonye A, Bhagwat P, Singh S, Pillai S. Plastic biodegradation: Frontline microbes and their enzymes. Science of the Total Environment. 2021; 759:143536.
  22. Alshehrei F. Biodegradation of synthetic and natural plastic by microorganisms. Journal of Applied & Environmental Microbiology. 2017; 5(1):8-19.
  23. Sen SK, Raut S. Microbial degradation of low-density polyethylene (LDPE): a review. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2015; 3(1):462-73.
  24. Bilal H, Raza H, Bibi H, Bibi T. Plastic biodegradation through insects and their symbionts microbes: a review. Journal of Bioresource Management. 2021; 8(4):7.
  25. Yang J, Yang Y, Wu WM, Zhao J, Jiang L. Evidence of polyethylene biodegradation by bacterial strains from the guts of plastic-eating waxworms. Environmental science & technology. 2014; 48(23):13776-84.
  26. Brandon AM, Gao SH, Tian R, Ning D, Yang SS, Zhou J, Wu WM, Criddle CS. Biodegradation of polyethylene and plastic mixtures in mealworms (larvae of Tenebrio molitor) and effects on the gut microbiome. Environmental science & technology. 2018; 52(11):6526-33.
  27. Yang Y, Yang J, Wu WM, Zhao J, Song Y, Gao L, Yang R, Jiang L. Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms: Part 1. Chemical and physical characterization and isotopic tests. Environmental science & technology. 2015; 49(20):12080-6.
  28. Peng H, Salmén L, Stevanic JS, Lu J. Structural organization of the cell wall polymers in compression wood as revealed by FTIR microspectroscopy. Planta. 2019; 250:163-71.
  29. Umamaheswari S, Murali M. FTIR spectroscopic study of fungal degradation of poly (ethylene terephthalate) and polystyrene foam. Chemical Engineering. 2013; 64(19):159.
  30. Puglisi E, Romaniello F, Galletti S, Boccaleri E, Frache A, Cocconcelli PS. Selective bacterial colonization processes on polyethylene waste samples in an abandoned landfill site. Scientific reports. 2019; 9(1):1-3.
  31. Ojha N, Pradhan N, Singh S, Barla A, Shrivastava A, Khatua P, Rai V, Bose S. Evaluation of HDPE and LDPE degradation by fungus, implemented by statistical optimization. Scientific Reports. 2017; 7(1):39515.
  32. Kundungal H, Gangarapu M, Sarangapani S, Patchaiyappan A, Devipriya SP. Efficient biodegradation of polyethylene (HDPE) waste by the plastic-eating lesser waxworm (Achroia grisella). Environmental Science and Pollution Research. 2019; 26:18509-19.
  33. Ren L, Men L, Zhang Z, Guan F, Tian J, Wang B, Wang J, Zhang Y, Zhang W. Biodegradation of polyethylene by Enterobacter sp. D1 from the guts of wax moth Galleria mellonella. International Journal of environmental research and public health. 2019; 16(11):
  34. Andrady AL, Pegram JE, Tropsha Y. Changes in carbonyl index and average molecular weight on embrittlement of enhanced-photodegradable polyethylenes. Journal of environmental polymer degradation. 1993; 1: 171-9.
  35. Hadad D, Geresh S, Sivan A. Biodegradation of polyethylene by the thermophilic bacterium Brevibacillus borstelensis. Journal of applied microbiology. 2005; 98(5): 1093-100.
  36. Khabbaz F, Albertsson AC, Karlsson S. Chemical and morphological changes of environmentally degradable polyethylene films exposed to thermo-oxidation. Polymer degradation and stability. 1999; 63(1): 127-38.
  37. Xu J, Yang W, Zhang C, Dong X, Luo Y. Photo‐oxidation and biodegradation of polyethylene films containing polyethylene glycol-modified TiO2 as pro‐oxidant additives. Polymer Composites. 2018; 39: E531-9.
  38. Muhonja CN, Makonde H, Magoma G, Imbuga M. Biodegradability of polyethylene by bacteria and fungi from Dandora dumpsite Nairobi-Kenya. PloS one. 2018; 13(7): e0198446.
  39. Da Silva DJ, Wiebeck H. ATR-FTIR spectroscopy combined with chemometric methods for the classification of polyethylene residues containing different contaminants. Journal of Polymers and the Environment. 2022; (7): 3031-44.
  40. Leu SY, Yang TH, Lo SF, Yang TH. Optimized material composition to improve the physical and mechanical properties of extruded wood–plastic composites (WPCs). Construction and Building Materials. 2012; 29: 120-
مجله پژوهش در بهداشت محیط
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 34
مرداد 1402
صفحه 183-196
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار