Geri Dön

Anoxic nitrogen cycling in Marmara sea sediments

Marmara denizi sedimentlerindeki anoksik azot döngüsü

  1. Tez No: 292324
  2. Yazar: EZGİ ESİN DEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN İNCE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2010
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 103

Özet

Akuatik ekosistemlerde nitrojen giderimi çok ilgi görmektedir, çünkü yeraltı sularında ve yüzey sularında aşırı nitrat artan bir sorun olmaya başlamıştır. Çevredeki mikrobiyal aktivitelerin sonucu olarak nitrat, denitrifikasyon ve oksijensiz amonyak oksidasyon prosesleri ile N2 gazı şeklinde giderilir ya da disimilatif nitrat indirgenmesi ile NH4+ `a dönüştürülür ve bu şekilde sistemde kalır veya biyokütle bünyesine geçer.Denizsel azot çevrimindeki bu prosesler ne kadar önemlidir? Bu cevaplanması zor bir sorudur, çünkü bu proseslerin denizsel azot çevrimine katkıları detaylı olarak son zamanlarda incelenmeye başlamıştır.Marmara Denizinde bulunan sedimentlerde tipik seviyelerin üstünde bulunan nitrat seviyesi ve kronik hidrokarbon konsantrasyonu, bu bölgeyi azot döngüsü proseslerinin araştırılması için gayet uygun bir ortam haline getirmiştir.Bu çalışmada, Marmara Denizi'nde kirliliğin en yoğun olduğu bölgelerden 2 sene boyunca yüzey sediment numuneleri alınmıştır. Anoksik nitrojen döngü prosesinde rol alan organizmaların (belirli bir bakteri grubuna ait olmadıklarından dolayı), sorumlu oldukları proseslere özgü spesifik genler hedeflenerek, Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu methoduyla miktar tayini yapılmıştır.Bu çalışma kapsamında olmayan diğer sediment karakteristikleri Tubitak Projesinden alınmış ve koralizasyon analizinde hedef genlere hangi parametlerin etkilediğini belirmek amacıyla kullanılmıştır. Sonuçlar, anoksik mikrobiyal komuniteyi hedefleyen genlerin miktarı ve nitrat konsantrasyonu arasında güçlü bir bağ olduğunu göstermiştir. Disimilatif nitrat indirgenmesi prosesine spesifik olan nrfA geni, her bölgede en fazla oranda bulunurken(%5-30), amonyum oksidasyonunundan sorumlu hzoA geni en düşük oranda(%2-5) gözlenmiştir.Nitrat konsantrasyonunun en yoğun olduğu Tuzla ve Moda sedimentlerinde tüm hedef genler en yüksek oranlarda bulunurken, en düşük konsantrasyonlara Haliç sedimentlerinde rastlanmıştır.Denitrifikasyonu ve disimilatif nitrat indirgenmesinin görüldüğü durumlar benzer olsa da disimilatif nitrat indirgemesi, karbonun fazla ve nitratın az bulunduğu ortamlarda teşvik edilir. Bunun nedeni disimilatif nitrate indirgeyicilerin karbon kaynaklarını daha verimli şekilde kullanımlarından kaynaklanmaktadır. (Kelso, 1997, Silver 2001). Bizim bu çalışmada vardığımız sonuçlar, deniz ortamlarında bu prosesler hakkında edinilen daha önceki bilgilerle ötrüşmektedir.Marmara Denizi sedimentlerinin yüksek karbon içeriğine sahip olması disimilatif nitrat indirgenmesi prosesinden sorumlu organizmaların bu ortamda baskın hale gelmesine yol açmış olabilir. Bu organizmalar doğal ortamlarında situmule edilerek, hidrokarbon kirliliğinin giderilebilmesini amacıyla kullanılabilirler .

Özet (Çeviri)

Removal of nitrogen (N) in aquatic ecosystems gets great interest because excessive nitrate in groundwater and surface water becomes a growing problem. As a result of microbial activity in the environment, nitrate is either removed as N2 gas by respiratory denitrification (RD) and anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) or converted, via dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA), to biologically available NH4+ which is retained within the ecosystem. Assimilatory nitrate reduction (ANR) also results in preservation of NO3--N in the system as a cell material.How important are these pathways in marine N cycling? This is a particularly difficult question to answer, because relative contribution of these processes to marine N cycling is just beginning to be studied in detail.Marmara Sea is a perfect candidate for investigation of these N cycling pathways, since the sediments have been extremely polluted with hydrocarbons and contained abnormally high concentrations of nitrate. Therefore, in this study, relative importance of the N cycle processes in Marmara Sea Sediments (MSS) were monitored in terms of quantity of the relevant bacterial groups by targeting the catabolic genes using quantitative real-time PCR (Q-PCR).The surface sediment samples (15 cm below the sediment surface) were taken from the most polluted areas in the Marmara Sea. Sediments The results obtained in this study were correlated with other sediment properties which were previously characterized as a part of TUBITAK Project no 105Y307. The results demonstrated that anoxic microbial abundance was strongly related to the level of nitrate concentrations. Target genes were mainly dominant in Tuzla and Moda region where nitrate concentrations were high. Relative abundances of NrfA (targeting DNRA), nosZ (targeting RD) and hzoA (targeting ANAMMOX) were in the ranges of 5-30%, 5-15% and 2-5%.Although the conditions promoting fermentative DNRA and RD are similar (in terms of available nitrate, and organic substrates), fermentative DNRA is thought to be favored in nitrate-limited environments rich in labile carbon, while RD would be favored under carbon-limited conditions (Kelso, 1997; Silver, 2001). Our results were in agreement with these previous findings.Since dissimilative nitrate reducing community was very abundant (in the range of 5.40x108 and 3,83x1010cells/cm3) and very efficiently use organic compounds as a carbon source, bioremediation strategy can be possible aiming to stimulate rate of hydrocarbons degradation under nitrate reducing conditions.

Benzer Tezler

  1. Coastal eutrophication and hypoxia under focus: Redox dependent benthic nutrient fluxes across sea boundaries in the Northeastern Mediterranean and Marmara sea

    Kıyısal ötrofikasyon ve hipoksi mercek altında: Kuzeydoğu Akdeniz ve Marmara denizi'nde redoksa bağlı bentik besin tuzu akıları

    İSMAİL AKÇAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Oşinografi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA YÜCEL

  2. Nitrogen cycling in the Black Sea

    Karadeniz'de azot döngüsü

    YEŞİM ÇOBAN YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimyasal Oşinografi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. AYŞEN YILMAZ

  3. A Three-layer model of plankton productivity in the Black Sea

    Karadeniz Havzası üç tabakalı plankton üretkenliği ve besin döngüsü modeli

    BARIŞ SALİHOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Su ÜrünleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Deniz Biyolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TEMEL OĞUZ

  4. Denitrifikasyon prosesinde yüksek sıcaklığın sistem bileşenleri üzerine olan etkilerinin araştırılması

    The investigation of high temperature effects on system components of denitrification process

    TUĞBA DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR

  5. Nitrogen removal and microbial community shift in oxic-settling-anoxic sludge reduction process

    Oksik-çökeltim-anoksik çamur azalma prosesinde azot giderimi ve mikrobiyal topluluk değişimi

    AGNE KARLIKANOVAITE BALIKCI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEVİN YAĞCI