Abundance and diversity of oil-degrading bacteria in produced water wetland treatment system, Rima-Oman

الموضوعات

علوم بيئية

الملخص

Produced water is excess water from oil production, which contains hydrocarbon residuesand other pollutants. One method that can be used to treat wastewater is the constructionof artificial wetlands. The Rima Water Treatment Project (Oman) is a constructed wetlandthat was recently implemented to biologically treat produced water. In this study, theabundance and diversity of oil-degrading bacteria across the wetland system wereevaluated and compared to water quality, as it progressed through four subsequentterraces in three parallel tracks of the wetland. In addition, oil-degrading bacteria havebeen isolated and characterized based on their ability to withstand different environmentalconditions. The chemical properties of the sample were measured, including the oilcontent in water, pH, EC, total elemental composition, and hydrocarbon compounds,using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Culturable bacteria wereenumerated using nutrient agar, Bushnell Haas mineral salt (BHMS) agar, and mineralsalt medium (MSM) as minimal media. Morphologically different bacteria were isolatedand tested for their ability to degrade crude oil using a MicroResp™ system. The strainswith the highest oil degradation rates were further tested for their ability to withstand highionic strengths, a broad range of pH, and their response to NPK fertilizers using growthcurve analysis. The strains were then tested for their ability to form biofilms. Microbialdiversity was assessed by 16S rRNA V4 gene sequencing in the Rima wetland system.Our findings showed that the oil-in-water content decreased to less than 1 ppm at the endof the wetland. In contrast, EC, pH, and minerals such as Na progressively increased asthey flowed through the four stages of the wetland. Most hydrocarbon compoundsdecreased as they progressed through the system. Moreover, the bacterial enumerationprogressively decreased, being highest in the first terrace. Interestingly, there was also asignificant difference in bacterial enumeration between the three parallel tracks. Oildegrading bacteria were more abundant in the first two terraces of the wetland and in thesecond and third tracks. The isolated bacteria were all able to use crude oil as a carbonsource. Shewanella sp., Aeromonas sp., Aeromonas hydrophila, Ochrobactrum sp., andEnterobacter sp. had the highest respiration rates. However, Ochrobactrum sp. is a strainthat is tolerant to different pH ranges, high salinity, responsiveness to NPK, biofilmformation, and order of oil degradation. The 16S rRNA diversity showed higher bacterialdiversity in the last stages of the wetland system, with an overall very low number ofarchaea. Even though the differences in Shannon and Evenness diversity indices betweenthe terraces were small, the number of bacterial classes and community structure weresignificantly affected by both terraces and tracks. The most abundant class observed inthe initial stages of the wetland was Alphaproteobacteria, where most of the oildegradation took place. Bacterial community 2 (clustered by correlation) was responsiblefor the oil degradation and was dominated by Rhodobacter, Loktanella, and Thiofabagenera. Cyanobacteria negatively correlated with hydrocarbon degradation. Furtherstudies are needed to investigate the effects of autotrophic bacteria on the removal ofdifferent hydrocarbon compounds. To increase the efficiency of wetland systems, furthercross-inoculation and bioaugmentation trials can be conducted using the identified oil degrading bacterial isolates.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

07d6390a-9167-424f-913b-ed6b6aa2c643

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

07d6390a-9167-424f-913b-ed6b6aa2c643_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

وفرة وتنوع البكتيريا المحللة للنفط في نظام معالجة الأراضي الرطبة للمياه المصاحبة للنفط: موقع ريما- بسلطنة عمان

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Daniel Blackburn","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Fatema Khalifah Al-Mandhariyah ","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Mushtaque Ahmed","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Abundance and diversity of oil-degrading bacteria in produced water wetland treatment system, Rima-Oman

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

المياه المصاحبة لإنتاج النفط تحتوي على بقايا هيدروكربونية وملوثات أخرى. إحدى الطرق التي يمكن استخدامها لمعالجة هذه المياه هي بناء الأراضي الرطبة الاصطناعية. مشروع ريما لمعالجة هذه المياه في سلطنة عُمان عبارة عن أراضٍ رطبة تم تنفيذها مؤخرًا لمعالجة المياه المنتجة بيولوجيًا. في هذه الدراسة، تم تقييم وفرة وتنوع البكتيريا المحللة للنفط الموجودة في المياه عبر أربع مراحل متتالية في ثلاثة مسارات متوازية للأراضي الرطبة. بالإضافة إلى ذلك، تم عزل وتصنيف البكتيريا المحللة للنفط وقياس قدرتها على تحمل الظروف البيئية المختلفة. تم تحليل الخواص الكيميائية للعينات، بما في ذلك: كمية النفط في الماء الرقم الهيدروجيني (pH) معدل الملوحة التركيب العنصري الكلي المركبات الهيدروكربونية (باستخدام جهاز GC-MS) تم حصر البكتيريا المساعدة في تحليل البقايا النفطية بعد استزراعها في وسطين غذائيين مختلفين (BHMS و MSM)، ثم عُزلت البكتيريا ذات الأشكال المختلفة واختُبرت قدرتها على تحليل النفط الخام باستخدام نظام MicroResp™. بعد ذلك، دُرست قدرة البكتيريا ذات الكفاءة العالية في تحلل النفط على: تحمل القوة الأيونية العالية التكيف مع اختلاف قلوية أو حمضية الوسط الغذائي الاستجابة لتراكيز مختلفة من الأسمدة (NPK) باستخدام تحليل منحنى النمو قدرتها على تكوين الأغشية الحيوية ركزت الدراسة أيضًا على تقييم التنوع الميكروبي من خلال التحليل الجيني (16S rRNA) في نظام الأراضي الرطبة. النتائج الرئيسية: انخفض محتوى البقايا النفطية في الماء إلى أقل من 1 جزء في المليون بنهاية مرورها بالأراضي الرطبة. زيادة تدريجية في الملوحة والرقم الهيدروجيني وتركيز المعادن (مثل الصوديوم) خلال المراحل الأربع. انخفاض معظم المركبات الهيدروكربونية مع تقدم المياه في النظام. انخفاض تدريجي في عدد البكتيريا، حيث كانت أعلى مستوياتها في المرحلة الأولى من المعالجة. وجود اختلاف كبير في عدد البكتيريا بين المسارات الثلاثة المتوازية، مع وفرة أعلى للبكتيريا المحللة للنفط في المدرجين الأولين والمسارين الثاني والثالث. البكتيريا الأكثر فعالية: جميع البكتيريا المعزولة استطاعت استخدام النفط الخام كمصدر للكربون، وأظهرت الأنواع التالية أعلى معدلات تنفس: Shewanella sp. Aeromonas sp. Aeromonas hydrophila Ochrobactrum sp. Enterobacter sp. تميزت Ochrobactrum sp. بقدرتها على: تحمل نطاق واسع من درجات الحموضة (pH) مقاومة الملوحة العالية النمو في تراكيز مختلفة من NPK تكوين الأغشية الحيوية بكفاءة تفكيك بقايا النفط بشكل أكثر فعالية التحليل الجيني: أظهر تنوعًا بكتيريًا أعلى في المراحل الأخيرة من النظام، مع انخفاض شديد في عدد البدائيات (Archaea). وعلى الرغم من أن مؤشرات التنوع الحيوي (Shannon و Evenness) كانت متقاربة بين المدرجات، إلا أن عدد وأنواع البكتيريا تأثرت بشكل كبير باختلاف المدرجات والمسارات. الملاحظات البارزة: كانت Alphaproteobacteria الأكثر وفرة في المراحل الأولى (حيث يكون تحلل البقايا النفطية أعلى). أظهر التحليل الإحصائي أن المجتمع البكتيري (Bacterial community 2) - الذي يضم Rhodobacter و Loktanella و Thiofaba - كان الأكثر مسؤولية عن تحلل البقايا النفطية. ارتبطت البكتيريا الزرقاء (Cyanobacteria) عكسيًا مع تحلل المركبات الكربوهيدراتية. التوصيات: دراسة تأثير البكتيريا ذاتية التغذية على التخلص من المركبات الهيدروكربونية. دمج المياه المعالجة في المسارات الثلاثة لزيادة كفاءة النظام. استزراع البكتيريا عالية الكفاءة (مثل Ochrobactrum sp.) لتعزيز تحلل النفط.

كلمات الباحثين

Microbial enhanced oil recovery - Constructed wetlands--Oman

إشراف وإعداد

الإشراف

Daniel Blackburn, Mushtaque Ahmed

الإعداد

Fatema Khalifah Al-Mandhariyah

الاقتباسات الببليوغرافية