The Evaluation of Biological Remediation Potential of Bacteria Isolated from Marmara and Black Sea for Degradation of Crude Oil and Oil Derivatives

Petrol ve Petrol Türevlerinin Gideriminde Marmara Denizi ve Karadeniz’den İzole Edilen Bakterilerin Biyolojik İyileştirme Potansiyelinin Değerlendirilmesi

Abstract

Objective: Decontamination of petroleum and its derivatives from natural sources is a very critical task due to highly polluting properties of the petroleum. Removal or conversion to different less toxic or non-toxic forms of oil hydrocarbons via bacteria, known as “bioremediation” has become an important research area. In this study, the aim was to determine the bacteria which have the abilty of degradation of oil and oil derivatives by scanning strains of 698 marine bacteria isolated from Marmara and Black Sea. Material and Method: Within this context, firstly, 7 selected isolates known to degrade oil were incubated for 30 days at different concentrations and larger scale in crude oil and thickness of the oil layer in millimetres and morphological changes observed were recorded on a daily basis. After 30 days of experimental period, samples were prepared for gas chromatography-mass spectrometry analysis. In the last phase of the study, seven bacterial isolates were tested by the VITEK 2 Compact Automatic Identification System for pre-identification. Results: Based on experimental results, bacteria were able to survive and degrade the crude oil even at the highest petroleum concentrations. The highest reduction in the petroleum layer thickness was observed for 333, A87 and 331 isolates. Quinoline (C9H7N) was detected as the degradation product of petroleum, in all isolates. VITEK system predefined 5 isolates including Serratia plymuthica, Enterococcus faecalis, Klebsiella pneumoniae subsp. ozaenae, Staphylococcus lentus, and Staphylococcus sciuri. As a result the candidate bacteria that may be used for biological remediation of pollution of our sea arising from oil have been determined. Conclusion: The study is one of the original and pioneering works in terms of showing that existing bacteria in Marmara and Black Sea can be used for bioremediation purposes.

Özet

Amaç: Kirletici özelliklerinden dolayı canlılığı önemli ölçüdeetkileyen, ham petrol ve türevlerinin doğal kaynaklardanuzaklaştırılması çok önemlidir. Bakteriler vasıtasıyla kirleticilerinortamlardan uzaklaştırılması ve/veya daha az toksik/toksikolmayan formlara dönüştürülmesi yani “biyoremediasyon”çalışmaları önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışmada, Marmaradenizi ve Karadeniz’den izole edilmiş 698 deniz bakterisi izolatınınpetrol ve petrol türevlerini parçalama yeteneklerinin taranması vebu yeteneğe sahip bakterilerin belirlenmesi amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem: Bu bağlamda ilk olarak, petrol parçaladığıbelirlenen ve seçilen 7 izolat, daha büyük ölçeklerde ve farklıkonsantrasyonlarda ham petrolle 30 gün boyunca inkübe edilmiş,petrol tabakası kalınlığı milimetrik olarak her gün ölçülmüş vegörülen fiziksel, morfolojik değişiklikler not edilmiştir. Denemesonuçlarına göre en yüksek petrol konsantrasyonlarında bileparçalanmanın ve biyolojik canlılığın olduğu tespit edilmiştir.Deneme sıvıları gaz kromotografisi-kütle spektrometresi (GC-MS)analizine alınmıştır. Çalışmanın son aşamasında 7 izolat öntanımlanma için VITEK 2 Kompakt Otomatik TanımlamaSistemi’yle test edilmiştirBulgular: Deney sonuçları, tüm türlerin en yüksek petrolkonsantrasyonlarında bile yaşayabildiğini ve petrolü parçaladığınıgöstermiştir. Petrol tabakası kalınlığındaki en fazla incelmesırasıyla 333 A87 ve 331 izolatları ile gerçekleşmiştir. Çalışılandeneme ortamlarının tamamında, parçalanma ürünlerindenKuinolin (C9H7N) varlığı belirlenmiştir. VITEK sistemi ile 5izolatın Serratia plymuthica, Enterococcus faecalis, Klebsiellapneumoniae subsp. ozaenae, Staphylococcus lentus, Staphylococcussciuri olarak ön tanımlaması yapılmıştır. Böylece denizlerimizdeoluşabilecek petrol kirliliğinin biyoremediasyonundakullanılabilecek aday bakteriler belirlenmiştir.Sonuç: Bu çalışma Marmara ve Karadeniz’de mevcut bakterilerinbiyoiyileştirmede kullanabilirliğini göstermesi açısından özgün veöncü çalışmalardan birini oluşturmaktadır