Bacterial Diversity and Hydrocarbon Degradation in Oil-Polluted Soils Treated with Inorganic and Organic Biostimulating Agents
| العنوان بلغة أخرى: |
التنوع البكتيري وتحلل المواد الهيدروكربونية في التربة الملوثة بالنفط المعالجة بالمواد العضوية والغير عضوية كمحفزات حيوية |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | Al-Kindi, Sumaiya Abdullah Ahmed (Author) |
| مؤلفين آخرين: | Abed, Raeid M. M. (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2015
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 188 |
| رقم MD: | 966613 |
| 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
9
| المستخلص: |
إن سلطنة عمان دولة منتجة ومصدرة للنفط، وبالتالي فهي معرضة كغيرها لحوادث النفط المتكررة كالتسربات أثناء الإنتاج والتنقيب عن النفط. فالتسربات النفطية تشكل تهديدا خطيرا للبيئتين البرية والبحرية، ويمكن أن يكون لها تأثيرا خطيرا على الاقتصاد العماني، ويمكن أن تؤدي إلى تلوث المياه الجوفية. وأيضا لها تأثير بشكل كبير على صيد الأسماك، والصحة العامة، ومحطات تحلية المياه، والمياه الجوفية، والزراعة والسياحة وصحة الإنسان. حتى الأن؛ لا توجد استراتيجية وطنية معلنة في سلطنة عمان عن كيفية التعامل مع حوادث تسربات النفط. في جميع أنحاء العالم تستخدم طرق مختلفة لمعالجة الأماكن الملوثة بالنفط، بما في ذلك الطرق الحرارية والميكانيكية والكيميائية/ الفيزيائية. أما المعالجة البيولوجية فهي واحدة من أسلم وأنجح الطرق لمعالجة التلوث، وهي أيضا صديقة للبيئة. ويعد التحفيز الحيوي أحد أهم طرق المعالجة البيولوجية التي تعتمد على تحفيز الميكروبات الأصلية في الأماكن الملوثة بالنفط وذلك من خلال إزالة العوامل التي تحد من نشاطها كالمواد الغذائية، وتوافر المركبات النفطية للكائنات الحية الدقيقة، وتوفر الأكسجين. وفي هذه الأطروحة، تم تقييم التحفيز الحيوي باستخدام مواد محفزة مختلفة. حيث تمت دراسة التربة الملوثة بالنفط باستخدام التحاليل الفيزيائية والكيميائية وطريقة ثاني أكسيد الكربون وتحليل النفط والتقنية الجزيئية قبل وبعد تطبيق التحفيز الحيوي. وبالتالي فإن العمل المقام في هذه الأطروحة سيساعد في فهم تنوع الكائنات المجهرية المتواجدة في التربة الملوثة من عدة مناطق مختلفة، وإنشاء أساس لطريقة التحفيز الحيوي المستقبلية في سلطنة عمان، وعلاوة على ذلك، فإن استخدام المخلفات العضوية كمحفزات حيوية، يفتح المجال لإعادة تدوير وإدارة النفايات. وفيما يلي ملخص للدراسات المختلفة التي أجريت في هذه الأطروحة. بالرغم من أن التربة الصحراوية تتعرض بشكل كبير للتلوث بالنفط، فإن العديد من الدراسات المتعلقة بالنفط تركزت في البيئات البحرية والمياه العذبة الملوثة. تمت دراسة التنوع الميكروبي للتربة الصحراوية الملوثة بالنفط في خمس مستويات مختلفة للتلوث. هذه الأنواع الخمسة من الأتربة هي من موقع واحد وقد بينت تلوثا تدريجيا للنفط (S> OBM> CS> US> B3)، وفقا لأعلى مستوى في التربة S وأدناها في التربة B3. المجتمعات البكتيرية لهذي الأتربة الخمسة مختلفة اختلافا عميقا (P <0.0001, ANOSIM R = 0.45) باستخدام تحليل (ARISA). وشكلت الوحدات المشتركة OTU بين الأتربة الخمسة أقل من 20%. حيث أن التربة التي تحتوي على أعلى نسبة تلوث لديها أعلى نسبة ثراء في OTU. كشف تحليل ARISA أن المجتمعات الميكروبية في التربة S، والتي تحتوي على أعلى مستوى من التلوث، كانت مختلفة عن الأتربة الأخرى، وشكلت كتلة منفصلة تماما. ومن تحليل 454-pyrosequencing، تم الحصول على مجموع 16657 تسلسل الريباسي، منها 42-89% من هذه التسلسلات تنتمي إلى الأسرة. Proteobacteria وجدت التسلسلات التي تنتمي إلى Gammaproteobacteria, Betaproteobacteria, Bacilli وActinobacteria في جميع أنواع الأتربة الخمسة. في حين إن التسلسلات التي تنتمي إلى البكتريا اللاهوائية من فئة Clostridia, Deltaproteobacteria وAnaerolineae وجدت فقط في التربة S. أما التسلسل الذي ينتمي إلى جنس Terriglobus من فئة Acidobacteria فقد تم اكتشافه فقط في التربة الملوثة بأدنى مستوى من النفط (B3). لذلك فإن التباين في المجتمعات الميكروبية بين الأتربة مرتبط بشدة بمستوى التلوث النفطي كما وضح من خلال تحليل ال (RDA). حيث استنتجنا بأن التربة الصحراوية غنية بالبكتيريا الهوائية واللاهوائية والتي قد تساهم في تحليل المركبات الهيدروكربونية، وكذلك بأن مستوى التلوث النفطي يمارس ضغطا انتقائيا قويا على المجتمعات البكتيرية. في الدراسة الثانية، تمت مقارنة استجابة تربة ملوثة بالنفط من الصحراء القاحلة ومن ساحل البحر للتحفيز الحيوي من خلال استخدام ثلاثة مذوبات غير أيونية (تريتون X-100، توين-80 وبريج-35)، ومواد مغذية غير العضوية (نتروجين وفوسفور) بنسب مختلفة. أدت إضافة المذوبات توين-80 وبريج-35 في زيادة ثاني أكسيد الكربون والذي ارتفع مستواه من 2.1±0.01 إلى 2.5±0.01 ومن 0.7±0.01 إلى ≤ 1.3±0.02 ملغ ثاني أكسيد الكربون في جرام واحد من التربة في التربة الصحراوية والتربة الساحلية البحرية على التوالي. إضافة المذوب تريتون X-100 لم يظهر أي تأثير كبير في كلتا التربتين. وقد أظهرت المواد الغذائية غير العضوية لها تأثير على التحفيز الحيوي أكثر وضوحا في التربة الساحلية البحرية من التربة الصحراوية. وإن إنتاج ثاني أكسيد الكربون في التربة الساحلية البحرية للنسب المضافة ل N:P كان متقاربا إذ وصل الحد الأقصى فيه إلى 1.2 ± 0.07 ملغ ثني أكسيد كربون في جرام واحد من التربة. تبين أن المجتمعات البكتيرية في كلتا التربتين مختلفة جدا عن بعضها، مع عدم وجود جنس مشترك بينهما. في حين أن الفئات البكتيرية Alphaproteobacteria وGammaproteobacteria وActinobacteria تواجدت في كلتا التربتين، قد تم العثور على Betaproteobacteria فقط في التربة الصحراوية وDeltaproteobacteria وFirmicutes في التربة الساحلية البحرية. استنتجنا بأن التحفيز الحيوي مرتبط بالموقع، ونجاح التحفيز يعتمد إلى حد كبير على الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للموقع. في الدراسة الثالثة، تم استخدام رواسب الصرف الصحي وفول الصويا وقش القمح في تحفيز تحليل النفط في التربة الصحراوية الملوثة. وذلك أن النفايات العضوية لديها إمكانية قوية في المعالجة البيولوجية للاماكن الملوثة بالنفط لغناها بالمواد الغذائية وجدواها الاقتصادية. تم إجراء تقييم تحلل النقط بطريقتين: تطور ثاني أكسيد الكربون وتحليل المواد الهيدروكربونية من قبل جهاز (GC-MS). وتم رصد التغيرات في تركيبة المجتمع البكتيري باستخدام illumina MiSeq أن أضافة رواسب المجاري وقش القمح في التربة الملوثة قد حفزا نشاط التنفس أكثر من إضافة فول الصويا. أظهر تحليل GC-MS أن أضافة رواسب الصرف الصحي وقش القمح أدت إلى زيادة بمقدار 1.7 إلى 1.8 ضعف في تحلل الالكانات (C14 to C30)، مقارنة بفول الصويا الذي نتج عنه 1.3 زيادة فقط أكثر من 90% من الاكانات (C14 to C30) قد تحللت في التربة المعالجة بالصرف الصحي والقش. وكشف تحليل MiSeq عن غالبية التسلسلات (76.5-86.4% من المجموع الكلي للتسلسلات) في التربة الغير المعالجة تنتمي إلى فئة Gammaproteobacteria Alphaproteobacteria, وFirmicutes. تحليل متعدد المتغيرات للوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUS) وضع المتجمعات البكتيرية فالتربة المعالجة في مجموعات منفصلة، (ANOSIM R = 0.66, P=0.0001). وكان التحول الأبرز في المجتمعات البكتيرية في التربة المعالجة بقش القمح، حيث 95-98% من إجمالي تسلسل تابعة Bacilli. نخلص إلى أن رواسب الصرف الصحي وقش القمح كعوامل تحفيزية مفيدة لتنظيف التربة الملوثة بالنفط الصحراء. في الدراسة الرابعة، تم التحقق من مدى تأثير سماد الفطر المستهلك وسماد الدواجن واليوريا في تحفيز نشاط التنفس وتحلل النفط في التربة الصحراوية الملوثة. إن سماد الفطر المستهلك وسماد الدواجن هي من أهم النفايات العضوية التي تنتج من مصانع كبيرة في سلطنة عمان، كما أنها رخيصة وآمنة بيئيا. وأيضا، قمنا بدراسة التغيرات في بنية المجتمع البكتيري بعد معالجة التربة بهذه المواد وذلك باستخدام MiSeq. أدت إضافة سماد الفطر المستهلك وسماد الدواجن في زيادة كبيرة في ثاني أكسيد الكربون من 8.7 ±1.9 إلى 25.7 ± 1.6 و23.4±1.2 ملغ ثاني أكسيد الكربون في جرام واحد من التربة بعد ٩٦ يوما من الحضانة على التوالي. ولكن إضافة اليوريا لم تغير نشاط التنفس الميكروبي في التربة بشكل ملحوظ. إضافة النفايات العضوية زادت نسبة تحلل الألكانات (C14 to C30) بمقدار الضعف مما كانت عليه في التربة غير المعالجة كما اتضح من تحليل GC-MS. تم الكشف عن تحولات واضحة في المجتمع البكتيري للتربة الأصلية، ولاسيما في الوفرة النسبية للفئات Firmicutes وActinobacteria وProteobacteria والتي تشكل 87-94% من مجموع التسلسلات. بعد إضافة سماد الدواجن ضلت الوفرة النسبية لل Firmicutes دون تغيير (48-37) % من مجموع التسلسلات، ولكنه انخفضت بشكل كبير عند إضافة سماد الفطر المستهلك (4.5-0.5%) وزادت عند أضافه اليوريا (44-87%). إضافة سماد الفطر المستهلك رفع من الوفرة النسبية للفئات Gamma-proteobacteria Aloha- وActinobacteria نخلص إلى أن سماد الفطر المستهلك وسماد الدواجن مصادر بديلة فعالة كمواد غذائية في علاج التلوث النفطي في المناطق الصحراوية. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Investigation of the ability of jordanian oil-degrading bacterial isolates to degrade different petroleum hydrocarbone in situ and ex situ
بواسطة: Jahmani, Mohammad Alaa Aldean Younis منشور: (2008) -
Partial Characterization of Halophilic Microorganisms and Investigation of their Ability to Degrade Long-chain Hydrocarbons
بواسطة: Al-Hajri, Zamzam منشور: (2002) -
Utilization of Surfactants for Biodegradation of Hydrocarbon Contaminants in Soil
بواسطة: Tashtoush, Fadia Mohammad منشور: (2009) -
Enhanced Soil Flushing for Removal of Phenanthrene and Cadmium from Contaminated Soil
بواسطة: جاسم، رؤى حسين منشور: (2016) -
Bacterial Communities and Respiration Activities in oil Polluted Soils Subjected to Different BioremediationTreatments
بواسطة: Al Kharusi, Samiha Rashid منشور: (2016)
