Sulfate reducers and methanogens in Marmara sea sediments

Marmara denizi, Karadeniz ve Akdeniz arasındaki tek rotadır. Marmara bölgesinin nüfusu 25 milyona yaklaşmakta ve Marmara denizine çeşitli noktalardan büyük miktarda evsel ve endüstriyel atık boşaltılmaktadır. Ayrıca Marmara denizinde gemi ve tanker trafiği yoğundur. Kirlilik kaynaklarının toplam etkisi sonucu yoğun kirlenen bölgelerde anoksik sedimentler oluşmuştur. Bu bolgeler hem yerleşim hem de endüstriyel bazda yoğundur ve 3 milyondan fazla kişinin evsel ve endüstriyel atığına maruz kalır. Genelde, bölgelerde metal, tekstil ve deri, ilaç, kağıt, kimya ve plastik endüstrileri gözlemlenir. Sediment su ortamları için bir karbon ve besin havuzudur. Hidrokarbon bileşiklerinin varlığı anaerobik bakterilerin büyümesi için uygun bir ortam oluşturur. Anaerobik biyodegredasyon süreci aerobik biyodegredasyona göre yavaştır. Yine de anaerobik biyodegredasyon, anaerobik elektron alıcılarının çözünmüş oksijene kıyasla daha bol olması sebebiyle, organik kirleticilerin ortamdan kaldırılmasında önemli bir faktör olup kirleticilerin devamlı ve uzun soluklu giderilmesini vaat eder. Tahmin edilmektedir ki karada yaşayan toplam mikrobiyal populasyonun %1'inden azı, deniz ortamlarında yaşayanların daha da azı saf kültüre alınmıştır. Marmara denizi sadece jeolojik pozisyonu sebebiyle değil halihazırda bilinmeyen mikrobiyal hayatın içeriği ile de büyük önem taşımaktadır. Sulfate indirgenmesi ve methanojenesis deniz sedimentlerindeki en onemli mikrobiyal proseslerdir. Sulfat indirgeyici ve methanojenik komünite analizleri, sediment kimyasal analizleri ile birlikte değerlendirilerek Marmara Denizindeki kronik kirlenmeyi gidermek için kullanılacak bir biyoıslah stratejisi oluşturabileceklerdir. Bu çalışmanın esas amacı sulfat indirgeyici bakteriler ve methanojenik arkelerin Marmara denizinde ne derece önemli olduğu ve bu mikrobiyal kominıtelerin nasıl kontrol altına alınabileceğini belirlemektir bu amaçla Marmara denizinin 10 farklı bölgesi 2 yıl boyunca gözlemlenmiştir. Mikrobiyal hücre sayısı gerçek zamanlı polimeraz zincir reaaksiyonu yöntemi ile belirlenmiş olup, işlevsel mcrA ve dsrB genleri hedeflenmistir. Uygun komüniteleri belirlemek için sonuçlar sediment kimyasal analizleri ve mikrobiyolojik sediment karakterizasyonu ile birlikte değerlendirilmiştir. Gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu sonuçları gostermiştir ki sülfat indirgeyici bakteriler ve methanojenik arkeler Marmara denizinde çok yüksek oranda bulunmaktadır (sırasıyla 1 ,46x109- 1 ,56x1010ve 1 ,45x109- 3 ,82x1010cells/cm3). Sediment karakterizasyonu korelasyon analizleri ağır metaller, elemental kompozisyon, Anyonik içerik (NO3-, SO42-), petrol hidrokarbonu, toplam hücre miktari, Sülfat indirgenmesi, Methanojenesis, Anoksik azot döngüsü, BTEX degradasyonu ile ilgili genlerin sayimi, Toplam hücre aktivitesi, fiziksel özellikler parametreleri arasinda TUBITAK projesi kapsamında yapılmıştır. Korelasyon sonuçları göstermiştir ki; sediment karakterizasyon parametreleri ile methanojenler arasında bir bağlantı bulunamamaış bunun aksine, sülfat indirgeyici bakteriler ve sülfat konsantrasyonu arasında çok yüksek oranda bir korelasyon bulunmuştur.(r= 0 .98, p<0.05, n=47)Marmara denizi sedimentlerinin yüksek miktarlarda sülfat indirgeyen ve metanojen mikroorganizma içermesi nedeniyle, bu mikroorganizmaların stimülasyonuna dayanan biyoıslah stratejisi geliştirmek mümkündür. Bu çalışma sonrasında, 105Y 307 No.'lu TÜBİTAK projesi kapsamında, laboratuvar ortamında daha ileri hidrokarbon degradasyonu mikrokozmosları kurulmuştur. Bu projenin sonuçları, MSS içerisindeki metanojen-sülfat indirgeyen mikroorganizmaların hidrokarbon degradasyonu etkinliklerinin, besin ıslahıyla yaklaşık olarak on kat arttırılabileceğini göstermiştir. Bu sonuçlar, daha büyük saha ölçekli biyoremediyasyon uygulamaları için bir temel oluşturacaktır.