ISOLATION AND CHARACTERIZATON OF MICROBIAL COMMUNITIES FOUND IN OIL-POLLUTED SITES FROM 1991 GULF WAR. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF g201106710_thesis.pdf - Accepted Version Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

مازال الخليح العربى دائما يعانى قدرا كبيرا من التلوّث الهيدروكاربون، ولكن مابأكثر من التسرب النفطى من هذه التلوثات الناتج من حرب الخليج عام ١٩٩١. ومعالجة المواقع الملوّثة بالهيدروكاربون أمرٌ بيئي مهمٌّ نظرا إلى الآثار المدمِّرة المنتجة من التلوّث النفطى على النباتات والحيوانات والنظام البيئى العام. وتستحق الهيدروكاربونات العطرية المتعددة الحلقات (PAH) اهتماما خاصا، لأنه بالإضافة إلى كثرة سُميّتها، فإنّها أصعب تحللا بنشوزها وللامائيتها وانخفاض تقلّباتها. ولقد تورّط تدهور البكتيريا كنهج معالجة مجيدة وصديقة للبيئة. لذا يهد ف هذا البحث إلى توصيف (PAH) المحللة للبكتيريا وعزلها عن المواقع الملوّثة من حرب الخليج ١٩٩١. تمّ عزل ١۵ سلالات من عينات الرواسب التى تمّ جمعها من المواقع الملوّثة. وتميّزت العزلات شكليّا، جزئيّا وراثيّا باستخدام المجهر وتحليل (16S rRNA) الرنا الريباسى التسلسلى والنشوء والتطور على التوالى، ولقد تم تقييم قدرة السلالات المختارة لتحليل فينانترين، بيرين ومكوانات الديزل فى الثقافات السائلة مع (جى سي أم أس) بعد استخراجها مع ( أس بي أم إي). وأظهرت النتائج أن جميع العزلات قضيب البكتيريا الغرام السلبية التى تنتمى إلى أسرة بعائلة متقلبات مع كون سيودونومس مادة قاهرة . كشفت أشجار النشوء والتطور-انضمام الجيران أن 87 % من العزلات كانت مشابهة ل(ب. أيروجينوسا) حيث أن الآخرين متقاربة (أو سلالات) من كوبرئفدوس تيوننسس، بي سيطرونيلوليس و أوكروبطروم إنتمي ديعوم. وأظهرت نتائجنا التدهورية أن عزلات بي سي 5 و ل بي سيطرونيلوليس معزلات فينانترين ممتازة تقلص 100 بى بى م بنحو 95 % خلال خمسة عشر يوما مع أفضلية الأخير بسبب مرضية الكامنة السابق. عزلات بي سي 1 (إنتمي ديعوم) و دي أيس أ (ب. أيروجينوسا) أيضا فعالة فى تدهور مكونات بيرين والديزل بالتوالى. ولكن لايمكن ان يتحلل الأخير (عزل دي أيس أ) المكونات العطرية من مكونات الديزل بشكل جيّد. وكان ترتيب زيادة سهولة مكونات الديزل كالتالى: العطرية Aromatic < (C8–C11) < (C12 – C14) < (C15 – C17) < (C18 – C21) . وتعنى النتائج أن هناك حاجة إلى أكثر من سلالة واحدة لتدهور فعالية من وقود الديزل. تكشف هذه الدراسة أيضا أن تقييمات نمو البكتيريا فى وسائل التخصيب بي أي أيش، لاينبغى أن يكون مبنية على التعكر او الكثافة الضوئية من السائل بل على العد من وحدات تشكيل مستعمرة. اختتاما، تبلغ ان المجتمعات البكتيرية فى ساحل الخليج العربى الملوث منتوّعة وغنية فى سلالات مهينة للنفط وينبغى استكشافها عن المعالجة البيولوجية.

English Abstract

Arabian Gulf has always suffered a great deal of hydrocarbon pollution, but none was as massive as oil spill resulting from 1991 Gulf War. Remediation of hydrocarbon-contaminated sites is a serious environmental concern due to devastating effects of oil pollution on flora, fauna and general ecosystem. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) deserve special attention because apart from being more toxic, their recalcitrance, hydrophobicity and low volatility make them difficult to degrade. Bacterial degradation has been implicated has a viable and eco-friendly remediation approach. This work therefore aims at isolating and characterizing PAH-degrading bacteria from polluted sites from 1991 Gulf War, and testing their degradation abilities. Using enrichment culture approach, 15 bacterial strains were isolated from sediment samples collected from the contaminated sites. The isolates were characterized morphologically, molecularly and genetically using microscopy, 16S rRNA sequencing and phylogenetic analysis respectively. Ability of selected strains to degrade phenanthrene, pyrene, and diesel components were assessed in liquid cultures analyzed with GCMS after extraction with solid-phase micro-extraction (SPME). The results show that all the isolates were gram-negative rod bacteria belonging to phylum Proteobacteria, with genus Pseudomonas being dominant. Neighbor-joining phylogenetic trees revealed that 87% of the isolates were similar to P. aeruginosa while others are relatives (or strains) of Cupriavidus taiwanensis, P. citronellolis and Ochrobactrum intermedium. Our degradation results showed that isolates BC5 (P. aeruginosa) and LB (P. citronellolis) were excellent phenanthrene degraders reducing 100 ppm by about 95% within fifteen days, with latter was preferred because of former latent pathogenicity. Isolates BC1 (O. intermedium) and DSA (P. aeruginosa) were also efficient in degradation of pyrene and diesel components respectively. The isolate DSA could not however degrade aromatic components of diesel significantly. Its increasing order of ease of diesel components’ degradation was; Aromatic < (C8–C11) < (C12 – C14) < (C15 – C17) < (C18 – C21). The results imply that more than a single strain is needed for effective degradation of diesel. This study also reveals that bacterial growth assessments in PAH-enriched media should not be based on turbidity or optical density of the liquid but on counting of colony-forming units. Conclusively, we report that the bacterial communities in polluted Arabian Gulf coast are diverse and rich in oil degrading strains that can, and should be explored for bioremediation.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Chemical Engineering Earth Sciences Research
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Al-Thukair, Assad Ahmed
Committee Members:	Chanbasha, Basheer and Nzila, Alexis M.
Depositing User:	TAJUDEEN ADEYINKA OYEHAN (g201106710)
Date Deposited:	14 Jun 2015 11:24
Last Modified:	01 Nov 2019 15:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139521