Anoksik deniz sedimentlerinde besi maddesi takviyesi ile geliştirilmiş petrol hidrokarbonlarının biyoıslahı

Marmara Denizi petrol hidrokarbonlarıyla yoğun bir şeklide kirletilmektedir. Bu kronik kirliliğin giderilmesi için sürdürülebilir, az insan müdahelesi gerektiren ve ekonomik bir ıslah stratejisi geliştirilmesi şarttır. Eğer Marmara Denizi sedimentlerinde anaerobik hidrokarbon ayrıştırıcı mikroorganizmalar aktif bir şekilde bulunuyorsa ve aktivitelerini arttırmanın bir yolu bulunabilirse, kirliliğin giderilmesi için en iyi yöntem anaerobik koşullarda biyoıslah uygulanmasıdır. Anoksik koşulların hâkim olduğu, petrol hidrokarbonlarıyla aşırı şekilde kirletilmiş olan Haliç Körfezi sediment süzüntü sularında mevcut N ve P seviyeleri mikrobiyal çoğalmayı destekleyecek seviyelerin çok altındadır. Nutrient takviyesi ile sedimentlerin mikrobiyal aktivitelerinin arttırılabilirliğini sınamak için anaerobik koşullar altında hidrokarbon ayrışım mikrokozmosları kurulmuştur. Mikrokosmaslardaki nutrient seviyelerinin doğal seviyelerden başlanarak giderek arttırılması, hidrokarbon ayrıştırma aktivitesinde ~9× artışla sonuçlanmışıtr. Sedimentlerin doğal hidrokarbon içeriklerinin tümü bu şekilde giderilebilmiştir. Sedimentler bir çok farklı aromatik (18 farklı 1-5 halka aromatikler) ve alifatik (n-C9-31 alkanlar ve asiklik isoprenoidler) hidrokarbonları ayrıştırabilmiştir. Mikrokozmoslarda metanojenesis ve dissimilatif sülfat indirgenmesi prosesleri hidrokarbonların ayrıştırımasında rol almıştır. Sonuç olarak, bu çalışma Haliç Körfezi’ndeki yoğun ve kronik kirliliğin, sediment organizmalarının aktivitelerinin nutrient takviyesi ile arttırılması yoluyla giderilebilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. Bu çalışmanın çıktıları, daha az maliyet ve insan müdahalesi gerektiren biyoıslah uygulamalarının dünya çapında uygulanmaya başlanmasına öncülük edecek niteliktedir.

Anahtar Kelimeler:

Petrol hidrokarbonları, deniz kirliliği, biyoıslah, Haliç Körfezi

PDF

___

Colwell, F.S., Boyd, S., Delwiche, M.E., Reed, D.W., Phelps, T.J. ve Newby, D.T., (2008). Estimates of biogenic methane production rates in deep marine sediments at hydrate ridge, Cascadia Margin, Applied and Environmental Microbiology, 74, 3444-3452.
Davidova, I.A., Gieg, L.M., Duncan, K.E. ve Suflita, J.M. (2007). Anaerobic phenanthrene mineralization by a carboxylating sulfate-reducing bacterial enrichment, ISME Journal doi: 10.1038/ ismej.2007.48.
Geets, J., Borremans, B., Diels, L., Springael, D., Vangronsveld, J., van der Lelie, D. ve Van-broekhoven, K., (2006). dsrB gene-based DGGE for community and diversity surveys of sulfate-reducing Bacteria, Journal of Microbiological Methods, 66, 194-205.
Ince, O., Akarsubasi, A.T., Sayi, N., Eyice, O., Ovez, S. ve Ince, B.K., (2006). Analysis of anaerobic microbial diversity in Haliç (marine inlet) sediment by molecular tools, Advances in Molecular Medicine, 2, 71-77.
Jones, D.M., Head, I.M., Gray, N.D., Adams, J.J., Rowan A.K., Aitken, C.M., Bennett, B., Huang, H., Brown, A., Bowler, B.F., Oldenburg, T., Erdmann, M. ve Larter, S.R., (2008). Crude-oil biodegradation via methanogenesis in subsurface petroleum reservoirs, Nature, 45, 176-80.
Kim, M., Bae, S.S., Seol, M., Lee, J.H. ve Oh, Y.S., (2008). Monitoring nutrient impact on bacterial community composition during bioremediation of anoxic PAH-contaminated sediment, Journal of Microbiology, 46, 615-23.
Kniemeyer, O., Musat, F., Sievert, S.M., Knittel K., Wilkes, H. ve Blumenberg, M., (2007). Anaerobic oxidation of short-chain hydrocarbons by novel marine sulphate-reducing bacteria, Nature, 449, 898-901.
Madigan, M.T., Martinko, J.M., Dunlap, P.V. ve Clark, D.P., (2009). Brock biology of microorganisms, 12th edition, Pearson Benjamin- Cummings Press, San Francisco.
Miralles, G., Grossi, V., Acquaviva, M., Duran, R., Bertrand, J.C. ve Cuny, P., (2007). Alkane biodegradation and dynamics of phylogenetic subgroups of sulfate-reducing bacteria in an anoxic coastal marine sediment artificially contaminated with oil, Chemosphere, 68, 1327-1334.
Musat, F., Galushko, A.S., Jacob, J., Widdel, F., Kube, M., Reinhardt, R., Wilkes, H., Schink, B. ve Rabus, R., (2008). Anaerobic degradation of naphthalene and 2-methylnaphthalene by strains of marine sulfate-reducing bacteria, Environmental Microbiology, 11, 209-219.
Rothermich, M.M., Hayes, L.A. ve Lovley, D.R., (2002). Anaerobic, sulfate-dependent degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in petroleum-contaminated harbour sediment, Environmental Science and Technology, 36, 4811-4817.
Röling, W.F.M., Milner, M.G., Jones, D.M., Lee, K., Daniel, F., Swannell, R.J.P. ve Head, I.M. (2002) Robust hydrocarbon degradation and dynamics of bacterial communities during nutrient-enhanced oil spill bioremediation, Applied and Environmental Microbiology, 68, 5537-5548.
Ruppel, S., Rühlmann, J. ve Merbach, W., (2006). Quantification and localization of Bacteria in plant tissues using quantitative real-time PCR and online emission fingerprinting, Plant Soil, 286, 21-35.
Syakti, A.D., Mazzella, N., Nerini, D., Guiliano, M., Bertrand, J.C. ve Doumenq, P., (2006). Phospholipid fatty acids of a marine sedimentary microbial community in a laboratory microcosm: Responses to petroleum hydrocarbon contamination, Organic Geochemistry, 37, 1617-1628.
Takai, K. ve Horikoshi, K., (2000). Rapid detection and quantification of members of the Archaeal community by quantitative PCR using fluorogenic probes, Applied and Environmental Microbiology, 66, 5066-5072.
Vrede, K., Heldal, M., Norland, S. ve Bratbak, G., (2002). Elemental composition (C, N, P) and cell volume of exponentially growing and nutrientlimited bacterioplankton, Applied and Environmental Microbiology, 68, 2965-2971.
Widdel, F. ve Bak, W., (1992). The Prokaryotes, 2nd edition, Springer, New York.