استخدام البكتريا المختزلة للنترات المعزولة من مياة انتاج حقول النفط في البصرة في السيطرة على الانتاج الحيوي لغاز كبريتيد الهيدروجين المنتج بفعل البكتريا المختزلة للكبريت == Using of Nitrate Reducing Bacteria Isolated From Produced Water of Oil Fields in Basra in Control of Biogenic Hydrogen Sulfide Produced by Sulfate Reducing Bacteria
Author name:
وجدان حسين عبد الصاحب التميمي
Supervisor name:
كوثر هواز مهدي
General topic:
Biology
Specific topic:
Microbiology
Degree:
Doctorate
University:
University Of Basrah - College Of Science - Department Of Biology
Language:
English
University location:
Basrah
First pages:
24T3583 - p.pdf
Abstract:
تضمنت الدراسة الحالية استخدام تقنية الاقصاء بالتنافس الحيوي للسيطرة على الانتاج الحيوي لغاز كبريتيد الهيدروجين H2S من قبل الجراثيم المختزلة للكبريت في مزارع الدفعة والمفاعل الحيوي, اذ ان اضافة النترات او النتريت يحفز نمو الجراثيم المختزلة للنترات التي تنافس الجراثيم المختزلة للكبريت على المصادر العضوية وتستقصيها. جمعت 40 عينة من مياه انتاج حقول نفط نهران عمر واللحيس في البصرة خلال 6 اشهر للفترة من اب 2013 الى كانون الثاني 2014, عزلت مزارع خليطه من الجراثيم المختزلة للكبريت والمختزلة للنترات من تلك العينات وحسبت اعداد الخلايا لكلا النوعين باستخدام طريقه العد الاكثر احتمالا وقد اظهرت النتائج ان اعداد الجراثيم كانت منخفضة اذ بلغت اعداد الجراثيم المختزلة للكبريت بين7 - 4 خلية/100مل في حين كانت اعداد الجراثيم المختزلة للنترات اقل من 4 - 2 خلية/ 100مل. كما تضمنت الدراسة الحالية ايضا تنقيه للجراثيم المختزلة للكبريت والمختزلة للنترات واجراء التشخيص الجيني بتقنيه التفاعل التسلسلي لانزيم البوليمريز PCR والذي من خلاله تم تضخيم الجين16S rRNA وحدد تتابعه للتشخيص الى مستوى السلالة وقد اظهرت تحاليل المجتمع الجرثومي ان عزلات الجراثيم المختزلة للنترات قد امتلكت تطابقا بنسبة 99% مع الانواع Pseudomonas stutzeri وP. putida وHerbaspirillum huttiense وBacillus licheniformis اما عزلات الجراثيم المختزلة للكبريت فقد اظهرت النتائج انها امتلكت تماثل 99% للانواعShewanella hafniensis وDesulfotomaculum acetooxidans وDesulfosporosinus orientis مع افتراض ان جميع العزلات هي سلالات جديدة عالميا. كما اظهرت نتائج المعاملة بالنترات او النتريت في مزارع الدفعة وجود تاثير مثبط قوي على الجراثيم المختزلة للكبريت اذ لم يزداد مستوى الكبريتيد في جميع التراكيز المستخدمة ( 200 و400 و600 و800 و1000) ملغم/لتر من النترات والنتريت فقد تراوح مستوى تركيز الكبريتيد بين 4.2 و21 ملغم/لتر عند المعاملة مع النترات و23 و5.2 ملغم/ لتر مع النتريت, وتطابقت هذه النتائج مع تركيز الخلايا في جميع القناني المعاملة, اذ تراوح بين 0.26 - 0.001 و0.003 - 0.17 مع النترات او النتريت على التوالي بينما كانت هناك زيادة معنوية في تركيز الكبريتيد الذي بلغ 121 ملغم/لتر وتركيز الخلايا بامتصاصية بلغت 0.84 في عينات السيطرة.كان للجراثيم المختزلة للنترات تاثير مثبط قوي على نمو الجراثيم المختزلة للكبريت وانتاج الكبريتيد عند اضافة المغذيات المشجعة لنموها بمختلف التراكيز, اذ ازدادت فعاليه الجراثيم المختزلة للنترات واستهلكت كل من النترات او النتريت المضاف خلال 3 - 2 يوم من الحضن وكان اعلى تاثير مثبط لانتاج غاز كبريتيد الهيدروجين عند التركيز 1000 ملغم/لتر من النترات اذ اظهرت النتائج وجود انخفاض معنوي في مستوى الكبريتيد الى34 ملغم/لتر في حين كانت اعداد البكتريا 34.8 خلية/مل بعد عشرة ايام من المعاملة. اظهرت نتائج معالجة الحموضة طويلة الامد باستخدام المفاعل الحيوي وجود انخفاض حاد في انتاج غاز كبريتيد الهيدروجين بنسبة 94% بعد اضافة النترات والنتريت خلال فترة 60 يوما من المعاملة ,الاضافة المستمرة للنترات والنتريت بحوالي ( 333ملغم/اليوم للنترات و133ملغم/اليوم للنتريت) ادت الى تثبيط الفعالية الحيوية للجراثيم المختزلة للكبريت وانتاج غاز كبريتيد الهيدروجين, اذ انخفض مستوى الكبريتيد من 155 الى 10 ملغم/لتر واعداد الخلايا اكبرمن 1100 الى 3.5 خلية/ مل بما يعادل 99.6% , بينما ازدادت فعالية واعداد الجراثيم المختزلة للنترات من 1100 الى اكبر من 1100 خلية/مل.اظهرت نتائج معدل تاكل عينات الحديد المطاوع في المفاعل الحيوي بعد 60 يوما ان اعلى معدل للتاكل كان 70.7 ملغم/ سم2/ سنه في المفاعل غير المعامل بالنترات والنتريت بينما انخفض معدل التاكل الى 15.8 ملغم/ سم2/ سنه بعد نفس الفترة من التعرض في المفاعل المعامل وبنسبة انخفاض بلغت 55% مقارنة مع المفاعل غير المعامل. | This study includes the used of Bio Competitive Exclusion technology (BCX) to control biogenic production of hydrogen sulfide (H2S) by Sulfate Reducing Bacteria (SRB) in batch cultures and bioreactors. The injection of nitrate (NO3) and nitrite (NO2) promotes the growth of nitrate reducing bacteria (NRB) which outcompete (SRB) on carbon sources. A total of 40 samples were collected from produced water of oil production facilities in Basra including Nahran Omer and Al - Lahis oil fields in a period time of 6 months from August 2013 to January 2014. Mix cultures of (SRB) and (NRB) were isolated from these samples, the two types of bacteria were enumerated by using most probable number method, the results show that the numbers of both bacteria were generally quite low, the viable count of (SRB) was between 4 - 7cell/100 ml whereas the (NRB) was between <2 - 4 cell/100 ml. This study also includes purification of isolates for both (SRB) and (NRB) and the genetic identification by polymerase chain reaction (PCR) technique through which the universal 16S rRNA gene of 1500 bp is amplified and sequenced for identification to the level of strains. Microbial community analysis showed that isolates of (NRB) were have identity of 99% Pseudomonas stutzeri, P. putida, Herbaspirillum huttiense and Bacillus licheniformis while isolates of (SRB) were have identity of 99% Shewanella hafniensis, Desulfosporosinus orientis and Desulfotomaculum acetooxidans with supposing that all isolates new world strains. The results of the treatment with nitrate or nitrite showed a strong inhibitory effect on (SRB) growth and (H2S) production, sulfide levels do not increase at all concentrations (200, 400, 600, 800 and 1000) mg/l of nitrate or nitrite range between 4.2 - 21 mg/l in treatment with nitrate and 5.2 - 23 mg/l in treatment with nitrite. This is consistent with the concentrations of bacteria in all treatment bottles which range between 0.001 - 0.26 and 0.003 - 0.17 in treatment with nitrate or nitrite respectively, while there is a significant increase in sulfide 121 mg/l and concentration of bacteria 0.84 in control as optical density. (NRB) has a certain inhibitory effect on the growth of (SRB) and (H2S) production when the (NRB) nutrient (nitrate or nitrite 200, 400, 600, 800 and 1000) mg/l were adding , the activity of (NRB) increases after treatment, and it consumed all nitrate or nitrite during 2 - 3 days of incubation, the strong inhibition of (H2S) production is at concentration 1000 mg/l of nitrate where the results showed that there was significant decrease in sulfide level 34 mg/l and number of bacteria, 34.8 cell/ml during 10 days of incubation.Souring control at long term treatment in bioreactors show sharp decrease in production of (H2S) to 94% after injection of nitrate and nitrite during the period of 60 days, the continuous dosing of nitrate and nitrite (333 mg/l/day nitrate and 133 mg/l/day nitrite) inhibited the metabolic activity of (SRB) and (H2S) production severely, the sulfide levels decrease from 155 to 10 mg/l and number of (SRB) from >1100 to 3.5 cell/ml the percent in number decreased was to 99.6%, at the same time activity and numbers of (NRB) increase from 1100 to >1100 cell/ml over the duration of experiment. The results of corrosion rate measurement on mild steel after 60 days showed that the highest corrosion rate was 70.7 mg/cm2/year in control reactor while the lowest corrosion rate was 15.8 mg/cm2/year in treated reactor at the same period time of exposure with percent of decreasing in weight loss to 55% comparing with control reactor.
