Bacterial Communities and Respiration Activities in oil Polluted Soils Subjected to Different BioremediationTreatments
| العنوان بلغة أخرى: |
المجتمعات البكتيرية ونسب نشاط تنفسها الأيضي في التربة الملوثة بالمواد النفطية والخاضعة لمختلف طرق التحلل الحيوي للنفط |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | Al Kharusi, Samiha Rashid (Author) |
| مؤلفين آخرين: | Abed, Raeid M. M. (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2016
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 215 |
| رقم MD: | 946772 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة دكتوراه |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية العلوم |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
17
| المستخلص: |
سلطنة عمان هي إحدى الدول المنتجة والمصدرة للنفط والتي تتمتع بموقع جيوغرافي هام تكمن أهميته في مضيق هرمز والذي يعتبر من أهم المضايق المائية التي تعبر من خلاله مئات الحاملات النفطية يوميا. ولذلك فإن حوادث تسرب النفط قد تسبب تهديدا خطرا في مجال الاقتصاد والبيئة والصحة في سلطنة عمان. وتفتقر السلطنة لآليات واستراتيجيات وطنية معلنة عن كيفية التعامل مع حوادث تسرب النفط ومعالجة التلوث النفطي. في هذه الأطروحة سيتم إلقاء الضوء على المعالجة البيولوجية باستخدام الميكروبات التي لها القدرة بتحليل النفط كأكفأ الطرق المجدية اقتصاديا لمعالجة التلوث وكأسلمها كونها صديقة للبيئة. المعالجة البيولوجية والتي تعتمد على الميكروبات المضافة إلى المنطقة المراد معالجتها تعزز التواجد البكتيري للميكروبات القادرة على تحليل النفط وتحفز من نشاط الميكروبات الأصلية. وفي هذه الأطروحة تم إلقاء الضوء على تأثير درجة الحرارة والملوحة على نشاط الميكروبات الأصلية والمضافة للتربة الملوثة بالمواد النفطية عن طريق التحليل الكيميائي لثاني أكسيد الكربون المنتج وعن طريق التقنية الجزيئية للمجتمعات البكتيرية والنظر في التغيرات التي حدثت قبل وبعد تطبيق المعالجة الحيوية. بالإضافة إلى ذلك، تم دراسة تأثير ظاهرة إدراك النصاب quorum sensing (QS) وEDTA على قدرة الميكروبات المحللة للنفط في تحليل المواد النفطية تحت أجواء مخبرية محكمة باستخدام تقنيات جيزئية متقدمة. أيضا، تم دراسة إمكانية استخدام التجمعات البكتيرية الزرقاء المخضرة والميكروبات المتواجدة حول جذور نبتة القيصوب الجنوبي Phragmites australis المتواجدة في الأحواض المائية الصناعية لتحليل النفط طبيعيا من دون أي إضافات حيوية. نتائج هذه الأطروحة تكمن في تأسيس طرق تحلل المواد النفطية عن طريق استخدام البكتيريا. وفيما يلي ملخص للدراسات المختلفة التي أجريت في هذه الأطروحة. الدراسة الأولى: تأثير التحفيز الحيوي، درجة الحرارة والملوحة في معدل النشاط التنفسي وتركيبة المجتمع البكتيري في التربة الصحراوية الملوثة بالنفط. التحليل الحيوي للتربة الملوثة بالنفط تحت الظروف المناخية الصحراوية القاسية يعد أمر صعب. فالافتقار إلى المواد الغذائية وارتفاع درجات الحرارة والملوحة بسبب التبخر المستمر للماء في التربة الملوثة التي تروى عادة بمياه عذبة أو مالحة تعتبر من أهم العوامل المؤثرة على تنوع تكوين المجتمعات البكتيرية ونشاطها في هذه التربة. في هذه الدراسة قمنا بالمقارنة بين النشاط التنفسي للبكتيريا وتحلل المواد النفطية وتكوين تركيبة المجتمع البكتيري تحت ظروف مخبرية محكمة في وجود أو عدم وجود مواد غذائية (مواد غير عضوية) وبكتيريا محللة للنفط. إضافة المواد الغير عضوية تسببت في زيادة تصل إلى ما يقارب 20% من نسبة تحلل النفط. في حين إضافة الميكروبات المحللة للنفط تسببت في ارتفاع 1% فقط من نسبة تحلل النفط. وتم رصد ارتفاع في نسب إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 عند ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض درجة الملوحة للتربة المعالجة بالتحفيز الغير العضوي أو للتربة الغير المعالجة. أعلى نسبة إنتاج لغاز ثاني أكسيد الكربون CO2 وصلت إلى 18.4±1.1 mg-CO2 g-1 للتربة المعالجة بالتحفيز الغير العضوي في درجة حرارة 50 ˚C وتعادل 10% من نسبة تحلل النفط الكلي. ونتيجة لاختلاف درجات الحرارة والملوحة تعرضت التجمعات البكتيرية في التربة الصحراوية للتحول لصالح الميكروبات التي لها إمكانية تحليل النفط. وعليه فإن التغير في درجات الحرارة والملوحة في التربة الصحراوية يؤثر مباشرة على نشاط وتنوع الميكروبات في التربة مما يؤثر على كفاءة التحليل الحيوي للنفط. الدراسة الثانية: التغير في النشاط التنفسي والتنوع البكتيري للتجمعات البكتيرية للنفط استجابة لإضافة مثيرات إدراك النصاب acyl homoserine lactone quorum sensing (QS) signals للتربة الصحراوية المعالجة حيويا عن طريق إضافة البكتيريا المحللة للنفط. تم دراسة تأثير إضافة مثيرات إدراك النصاب quorum sensing (QS) signals على النشاط التنفسي البكتيري للتربة الملوثة بالمواد النفطية في وجود أو عدم وجود بكتيريا مستزرعة قادرة على تحليل المواد الالكانية. إضافة C4-C12-HSL N-acyl homoserine lactones (AHL) للتربة الملوثة مع إضافة البكتيريا المحللة للنفط تسببت في زيادة فعلية لمستويات إنتاج ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تنفس البكتيريا. ونتج عن إضافة تراكيز مختلفة ل C12-HSL (1, 10 and 100 μM) اختلافا في نشاط التنفس البكتيري فكلما انخفض تركيز AHLs زاد النشاط التنفسي البكتيري. وكما أن الزيادة في النشاط التنفسي البكتيري لازمت زيادة نسبة تحلل النفط فقد تم تحلل 93% من المواد الألكانية في التربة الملوثة المعالجة بالبكتيريا المحللة للنفط بعد إضافة C12-HSL. التحليل الجزيئي (Illumina MiSeq) للمجتمعات البكتيرية المحلية للتربة الملوثة المعالجة أو غير المعالجة حيويا أثبت سيادة بكتيريا تنتمي ل Deinococci وAlphaproteobacteria والتي تشكل 62-78% من المجتمع البكتيري الكلي. ومن أصل خمس سلالات بكتيرية فقط سلالتين تنتميان ل Alcanivorax sp. وParvibaculum sp. نتجا بعد 42 يوم من المعالجة. إضافة إلى ذلك أظهرت تجربة إضافية C12-HSL تحفيز إنتاج الأغشية المخاطية للبكتيريا المضافة. ختاما إضافة AHLs عززت من التحليل الحيوي للنفط عن طريق دعم الميكروبات المضافة. الدراسة الثالثة: تعزيز النشاط التنفسي الأيضي البكتيري وتحليل المواد النفطية بعد إضافة EDTA للتربة الصحراوية الملوثة بالنفط المعالجة أو الغير معالجة عن طريق التحليل الحيوي (بإضافة بكتيريا محللة للنفط). تتميز التربة الصحراوية الملوثة بالنفط بانخفاض معدل تواجد ونشاط البكتيريا القادرة على تحليل النفط. كما أن الملوث (النفط) يتميز بانخفاض معدل ذوبانه في التربة وبالتالي تواجده بعيدا عن التجمعات البكتيرية مما يسبب في انخفاض وعرقلة نسب تحلل النفط ولذلك فإن إيجاد حلول عملية لهذه القيود مطلوبة. فقد تم اختبار تأثير إضافة مادة EDTA بمستويات مختلفة (0.1, 1 and 10 mM) على النشاط التنفسي الأيضي للبكتيريا وتأثيرها على نسبة تحلل النفط في التربة الصحراوية الملوثة المعالجة والغير معالجة بالتحلل الحيوي (إضافة البكتيريا المحللة للمواد الألكانية في النفط). وأظهرت الدراسة تحولات في تكوين التجمعات البكتيرية في نهاية المعالجة (بعد 42 يوم) باستخدام تقنيات جزيئية حديثة MiSeq وأظهرت نتائج التنفس البكتيري الأيضي المتمثلة في تكون ثاني أكسيد الكربون في وجود 10 mM EDTA والتي بلغت أعلى نسبة في التربة الصحراوية المعالجة 2.2±0.08 ملغ ثاني أكسيد الكربون في جرام واحد من التربة، وبلغت نسبة ثاني أكسيد الكربون في التربة الغير معالجة بالتحلل الحيوي (بإضافة بكتيريا محللة للنفط) 1.6±0.02 ملغ ثاني أكسيد الكربون في جرام واحد من التربة بعد مرور 14 يوما من الحضانة. وكشفت نتائج تحليل المواد الهيدروكربونية من قبل جهاز (GC-MS) نسبة 91%< من تحلل المواد الألكانية C14-C30 بعد مرور 42 يوما من إضافة البكتيريا المحللة للنفط مع إضافة 10 mM EDTA. وتم رصد التغيرات في تركيبة المجتمع البكتيري باستخدام MiSeq. من تحليل ثاني أكسيد الكربون والتي بلغت 91-78% من الطوائف وتحت الطوائف Deinococci, Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteia وBacilli. والجدير بالذكر أنه لم يتم رصد أي تغير في تركيبة المجتمع البكتيري بعد مرور 42 يوم من إضافة 10 mM EDTA. بالإضافة إلى ذلك تم رصد Alcanivorax sp. MH3 وParvibaculum sp. MH21 فقط في نهاية التجربة من أصل الأجناس المضافة. كما أنه تم ملاحظة عدم تأثر وموت الأجناس المضافة مع اختلاف نسب EDTA المستخدمة وقدرتها على استخدامها كمصدر لجزيئات الكربون عند تركيز 0.1 mM. ولذلك نستنتج بأن استخدام البكتيريا المضافة مع إضافة EDTA تسرع من عملية التحلل الحيوي للتربة الصحراوية الملوثة. الدراسة الرابعة: التجمعات البكتيرية المصاحبة للتربة المحيطة لجذور نبتة القيصوب الجنوبي (Phragmites australis) المستنبتة في الأحواض المائية المشيدة. القيصوب الجنوبي Phragmites australsi هي نبتة يتم استنباتها في الأحواض المشيدة لنموها السريع وقدرتها على تحليل الملوثات بكفاءة. قد تم دراسة التجمعات البكتيرية المصاحبة للتربة المحيطة لجذور هذه النبتة سالفا ولكن بعدم وجود النفط. ففي هذه الدراسة قمنا بدراسة التنوع الميكروبي باستخدام تقنية illumina MiSeq للتربة المحيطة لجذور نبتة القيصوب الجنوبي Phragmites australis المستنبتة في الأحواض المائية المشيدة المستخدمة في معالجة النفط. فقد تم عزل سلالات من التربة المحيطة للجذور واختبار خصائص المواد المعززة لنمو النباتات. وأسفرت نتائج MiSeq بوجود 455.201 سلسلة ريبوزية والتي 24.5-70.4% من مجموع التسلسلات الريبوزية تنتمي لطائفة Proteobacteria وتمثلت بقية النسب في الطوائف Flavobacteria, Sphingomonas, Bacilli وClostridia. وأظهرت تقنية MiSeq بوجود فوارق واضحة ما بين التجمعات البكتيرية للأتربة المختلفة المأخوذة من منطقتين دراسيتين وما بين التكرارات للعينة الواحدة من نفس المنطقة. وقد تم رصد تسلسلات ريبوزية تنتمي للبكتيريا القادرة على تحليل النفط من جميع هذه الأتربة بالإضافة إلى بكتيريا المؤكسدة للكبريت والبكتيريا المختزلة للكبريتات والبكتيريا المثبتة للنيتروجين والعديد من البكتيريات التي تدل على وجود دورة مفعلة للنيتروجين والكبريت في التربة المحيطة للجذور. وقد تم عزل ستة وعشرون سلالة بكتيرية وتم التعرف عليهم جينيا كبكتيريات تنتمي للأجناس Serratia, Acinetobacter, Xenorhabdus, Escherichia وSalmonella. وقد أظهرت جميع السلالات قدرتها على إذابة الفوسفات وأكثر من نصف السلالات بينت قدرتها على إنتاج الأحماض العضوية وأنزيم ACC deaminase. في حين 11-12 سلالة كان لها القدرة بإنتاج حمض indole وsiderophores. فبالتالي نستنتج أن التربة الملوثة بالنفط والمحيطة لجذور Phragmites australis غنية بالتجمعات البكتيرية التي لها القدرة على تحليل النفط وتدوير المواد. الدراسة الخامسة: التنوع والتوزع الميكروبي للتجمعات البكتيرية وقدرتها على تحليل المواد النفطية في الأحواض المائية المشيدة الملوثة بالنفط والتي تحوي تجمعات للبكتيريا الزرقاء المخضرة. العديد من أنواع تجمعات البكتيريا الزرقاء المخضرة تواجدت في الأحواض المائية المشيدة لمعالجة آثار النفط العالقة في الماء المستخدمة في إنتاج النفط من الحقل الواقع في ربوع صحراء الجنوب الشرقي من شبه الجزيرة العربية في حين أن هذه التجمعات البكتيرية لم يتم رصدها في أحواض مائية أخرى إلا فيما ندر. وتكمن أهمية هذه الدراسة في الحاجة إلى سد النقص في المعلومات المتعلقة بالتنوع الميكروبي والتوزع المكاني لهذه البكتيريا وإمكانيتها في تحليل النفط. وأظهرت نتائج تحليل المجتمعات الميكروبية بتقنية (ARISA) فروق ما بين التجمعات الميكروبية المختلفة. فكانت الوحدات المشتركة (OTUsARISA) والمتمثلة بنسبة 60%> ما بين التجمعات البكتيرية ومتوسط الوحدات (OTUsARISA) أقل نسبيا في التجمعات البكتيرية المعرضة لأعلى نسبة تلوث نفطي. في حين تحليل المتغيرات للبصمة الجينية أظهرت أن التجمعات البكتيرية في الأحواض المائية تتأثر بنسب النفط والأمونيا والغطاء النباتي. كما أظهرت نتائج تحليل (RDA) تأثر التجمعات البكتيرية لدرجات الحرارة وكمية الأكسجين المذاب بالماء ونسبة تركيز السلفات. وأظهرت نتائج التحليل الجزيئي الجيني وجود 282.706 سلسلة ريبوزية منها 90%< التسلسلات الريبوزية تنتمي Proteobacteria, Cyanobacteria (31%), Bacteriodetes (11.5%), Planctomycetes (7%) وChloroflexi (3%).. وتم رصد الكثير من البكتيريات مثل Rivularia Azospira والبكتيريات purple sulfur and non-sulfur في المجتمعات البكتيرية للبكتيريا الزرقاء الخضرة. في حين لم يتم رصد التسلسلات الريبوزية للبكتيريا (SRBs) إلا نادرا دلالة على انتماءها لبكتيريا غير معرفة. وأظهرت تجمعات البكتيرية الزرقاء المخضرة من الأحواض المائية المشيدة قدرة على تحليل 53-100% من الألكانات C12-C30 بعد 6 أسابيع من الحضانة. حيث استنتجنا أن نسب النفط والأمونيا هي المحرك الأساسي في تحديد التوزع المكاني للميكروبات وأن تجمعات البكتيرية الزرقاء المخضرة أظهرت فاعليتها في تقليل وإزالة التلوث النفطي في الماء. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Treatmeanntation of Methyl – Phenanthrene by Bioremediation of Soil Polluted by Fuel Oil
بواسطة: Ramadan, Muftah M. منشور: (2019) -
Bacterial Diversity and Hydrocarbon Degradation in Oil-Polluted Soils Treated with Inorganic and Organic Biostimulating Agents
بواسطة: Al-Kindi, Sumaiya Abdullah Ahmed منشور: (2015) -
Bioremediation of Waste Cooking Oil by Indigenous Fungal Strains
بواسطة: المصيفير، ريما أحمد عبيدالله منشور: (2021) -
Mutational analysis of oil Degrading Genes in Bacterial Isolates from oil Contaminated Soil at the jordanian oil Refinery in Zarqa
بواسطة: Fatmi, Linda Mohammad منشور: (2007) -
Growth and Yield of Bean "Phaseolus Vulgaris L." as Influenced by Different Types of Degradable Mulches
بواسطة: الحواتمة، محمد خليل مسلم منشور: (2023)
