Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Biological Effects of Chemically Dispersed Crude Oil on Baltic Sea Microbial Communities

Show full item record

Title: Biological Effects of Chemically Dispersed Crude Oil on Baltic Sea Microbial Communities
Author(s): Raitosalo, Amanda
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Nutrition
Discipline: Microbiology
Language: English
Acceptance year: 2020
Abstract:
Vilkas laivaliikenne sekä öljynkuljetukset lisäävät suuren öljyonnettomuuden riskiä Itämerellä. Tämänhetkisen suosituksen mukaan, öljyonnettomuuden sattuessa, öljy pyritään siivoamaan pois merivedestä mekaanisin keinoin. Huonoissa sääolosuhteissa mekaaninen öljyn kerääminen voi olla kuitenkin haastavaa, jolloin vaihtoehtoisten öljyntorjuntamenetelmien harkitseminen saattaa olla perusteltua arvokkaiden luontokohteiden suojelemiseksi. Dispersantit ovat surfaktanteista ja liuottimista koostuvia seoksia, joita käytetään öljyntorjunnassa merialueilla. Niiden tarkoitus on hajottaa öljylautta pieniksi pisaroiksi, jolloin öljy on helpommin mikrobien hyödynnettävänä. Dispersanttien vaikutusta Itämeren mikrobipopulaatioihin sekä niiden öljynhajotuskykyyn ei ole juurikaan tutkittu Itämeressä. Tässä 40:n päivän mittaisessa pullokokeessa Suomenlahdelta peräisin oleva mikrobiyhteisö altistettiin raakaöljylle, dispersantille sekä näiden yhdistelmälle. Pulloihin ei lisätty ylimääräisiä ravinteita kokeen aikana. Koe suoritettiin 10 °C lämpötilassa ja näytteitä kerättiin koepäivinä 1, 2, 5, 14 ja 40. Mikrobien runsauteen, öljynhajotuskykyyn sekä ravinteiden kiertoon liittyvien geenien määrää sekä aktiivisuutta mitattiin kvantitatiivisella PCR:llä. Mikrobien solunulkoisten entsyymien aktiivisuutta seurattiin entsyymiaktiivisuusmäärityksillä, joissa hyödynnettiin laboratorioautomatiikkaa. Tulokset osoittivat, että mikrobit reagoivat pääasiassa dispersanttiin, joka hajosi lähes kokonaan kokeen aikana. Dispersantti ei lisännyt raakaöljyn C21-C40 kokoisten hiilivetyjen biohajoamista. Geneettisellä tasolla havaittiin, että alkaani mono-oksigenaasia koodaavan alkB geenin määrä ja aktiivisuus oli koholla dispersanttia sisältävissä näytteissä. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen hajotukseen liittyvän PAH-RHD geenin määrä ja aktiivisuus oli puolestaan suurempi näytteissä, jotka sisälsivät raakaöljyä.
Heavy traffic and transportation of crude oil makes the Baltic Sea vulnerable to accidental oil spills. Currently mechanical removal is the recommended response method in the Baltic Sea region. However, in bad weather conditions, mechanical oil removal can be challenging, and it may be justifiable to consider alternative response methods in order to protect valuable natural sites. Chemical dispersants are mixtures of surfactants and solvents and are used to treat spilled oil in marine environments. Dispersants break oil slicks into small droplets, which are more readily available for microbial biodegradation. Large-scale studies on the effects of dispersants on microbial communities and biodegradation rates have not been conducted in the Baltic Sea. During this 40-day microcosm study, native microbial communities from the Gulf of Finland were exposed to crude oil, dispersant or their combination. Additional nutrients were not supplied during the study. The experiment was carried out at 10 °C, and samples were collected at days 1, 2, 5, 14 and 40. The amount and expression of genes related to microbial abundance, oil biodegradation and nutrient cycling was assessed by quantitative PCR. Extracellular enzymatic activities of microbes were studied utilizing high throughput robotics. The results indicated that microbial response was primarily elevated in samples containing dispersant. Dispersant was degraded almost completely during the study period. Biodegradation of C21-40 hydrocarbons in crude oil was not enhanced with the addition of dispersant. On genetic level, the abundance and expression of alkane monooxygenase gene (alkB) was elevated in samples with dispersant, whereas the abundance and expression of polycyclic aromatic ring-hydroxylating dioxygenase gene (PAH-RHD) was enhanced also in samples containing crude oil.
Keyword(s): Baltic Sea biodegradation bioremediation crude oil dispersant dispersed crude oil hydrocarbon degrading microbes oil spill oil spill response


Files in this item

Files Size Format View
Raitosalo_Amanda_tutkielma_2020.pdf 1.894Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record