Microbial responses to the biostimulation of Subartic hydrocarbon-contaminated soil under seasonal freeze-thaw conditions

• Main Author: Klemm, Sara
• Other Authors: Lyle Whyte (Supervisor1), Subhasis Ghoshal (Supervisor2)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2010
• Subjects: Biology - Microbiology; Nunavut; Resolution Island
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=86944

Nutrient-deficient, acidic soil from Resolution Island, Nunavut was contaminated with petroleum hydrocarbons during operations from 1954-1973 at a former radar station. Two mesocosm tanks containing ~200 kg hydrocarbon-contaminated Resolution Island soil each were exposed to a seasonal freezing profile designed to simulate in situ ground conditions after the summer landfarming season. Soil from one tank was treated with 100.0 mg N kg-1 soil and 2.0 g CaCO3 kg-1 soil, while the second mesocosm remained untreated. Aliphatic nC10-nC16 hydrocarbon biodegradation was enhanced by soil treatments after an initial acclimation period, which corresponded to Actinomycetales and Rhodanobacter population growth from 2.4ºC to -2.1ºC. These Actinomycetales and Rhodanobacter populations probably represented hydrocarbonoclastic K-strategists and hydrocarbon metabolite-utilizing r-strategists, respectively. Additionally, a novel indigenous archaeal community was related to Thaumachaeota ammonia oxidizers but not associated with hydrocarbon biodegradation. Two diazotrophic Burkholderia isolates from the soil also degraded 14C-naphthalene and/or 14C-phenanthrene at -5°C. Une terre acide pauvre en éléments nutritifs provenents de Resolution Island, Nunavut, a été contaminé par des hydrocarbures pétroliers durant les opérations d'une ancienne base de radar entre 1954 - 1973. Deux réservoirs mésocosmes contenant ~200 kg de terre de Resolution Island contaminée par des hydrocarbures ont été sujet à un profil saisonnier de gel et dégel conçu pour simuler les conditions du sol in situ après la saison estivale d'exploitation. La terre dans un réservoir a été traite avec 100.0 mg N kg-1 de terre et 2.0 g CaCO3 kg-1 de terre, tandis que le deuxième réservoir n'a reçu aucun traitement. La biodégradation d'hydrocarbures aliphatiques (nC10 à nC16) a été stimulée par l'ajout d'éléments nutritifs après une période initiale d'acclimatisation, qui correspondait à une croissance des populations Actinomycetales et Rhodanobacter de 2.4ºC à -2.1ºC. Ces populations Actinomycetales et Rhodanobacter ont probablement représenté des K-stratégistes hydrocarbonoclastes et des r-stratégistes utilisant des métabolites d'hydrocarbures, respectivement. De plus, la communauté originale indigène d'archaea était apparentée aux oxydeurs d'ammoniac Thaumachaeota, mais n'était pas associée avec la biodégradation d'hydrocarbures. Deux isolats Burkholderia diazotrophiques de la terre ont aussi dégradé du 14C-naphtalène et/ou du 14C-phénanthrène à -5°C.