Effects of Biostimulation on Growth of Indigenous Bacteria in Sub-Antarctic Soil Contamined with Oil Hydrocarbons

Effets de traitements de biostimulation sur la croissance des bactéries indigènes d'un sol subantarctique contaminé par des hydrocarbures

Observatoire océanologique, université Pierre et Marie Curie, UMR-CNRS 7621, 66650 Banyuls-sur-Mer Cedex - France

Corresponding author: coulon@obs-banyuls.fr

Abstract

In order to evaluate the efficiency of biostimulation of soil contaminated with oil hydrocarbons under sub-Antarctic conditions, a mesocosm study was initiated in May 2001 in the Kerguelen Archipelago (49°21¡¦S, 70°13¡¦E). The effects of temperature and fertilizer addition (Inipol EAP-22, Elf Atochem) on soil bacterial assemblages contaminated with hydrocarbons were studied in 6-l batches of subantarctic soil incubated in the dark. Six different conditions were used at three temperatures (4, 10 and 20°C): control, fertilizer (50 ml), diesel oil (100 ml), diesel oil (100 ml) + fertilizer (50 ml), ¡§Arabian light¡¨ crude oil (100 ml) and crude oil (100 ml) + fertilizer (50 ml). Mesocosms were sampled on a regular basis over a seven-month period. All samples were analyzed for total bacteria, viable heterotrophic assemblages and hydrocarbon-utilising microflora. The results clearly showed a significant response of sub-Antarctic microbial soil communities to hydrocarbon contamination. Large increases in total, heterotrophic and hydrocarbon-utilising bacteria were observed (from less than 5 × 10⁵ MPN g^-1 to more than 10⁸ MPN g^-1 for hydrocarbon degrading bacteria). Temperature elevation had no significant impact on the total or heterotrophic assemblages but induced a one order of magnitude increase in hydrocarbon-utilising bacteria in contaminated mesocosms. In contrast, fertilizer addition had no clear effect on hydrocarbon-degrading specific bacteria but stimulated heterotrophic growth in diesel oil-contaminated soils.

Résumé

Une étude en mésocosme, destinée à l'évaluation de l'efficacité de traitements de biostimulation, a été réalisée entre mai et novembre 2001 sur un sol subantarctique prélevé à proximité de la base de Port aux Français (archipel de Kerguelen, 49°21'S, 70°13'E). Deux procédés stimulants potentiels ont été utilisés : élévation de la température et addition d'un agent fertilisant (Inipol EAP 22, Elf Atochem). Des bacs contenant 6 l de sol ont été contaminés et incubés à l'obscurité à trois températures différentes (4, 10 et 20° C). Six traitements spécifiques ont été utilisés pour chacune de ces températures : contrôle sans contamination, brut arabe léger "BAL" (100 ml), BAL (100 ml) + Inipol (50 ml), gazole (100 ml), gazole (100 ml) + Inipol (50 ml) et Inipol seul (50 ml). Les mésocosmes ont été échantillonnés régulièrement pendant 7 mois. Les abondances bactériennes totales, hétérotrophes et spécifiques de la dégradation des hydrocarbures ont été évaluées sur chaque échantillon prélevé. Les résultats démontrent une réponse significative du consortium microbien du sol étudié. Les deux types de contamination entraînent une large augmentation du nombre de bactéries hétérotrophes et spécifiques (de 5 × 10⁵ NPP g^-1 à 10⁸ NPP g^-1 pour les bactéries spécifiques). L’augmentation de la température ne semble pas avoir d’effet marqué sur l’abondance bactérienne totale et hétérotrophe, elle induit néanmoins une légère augmentation de l’abondance des actéries spécifiques de la dégradation des hydrocarbures (augmentation d’un ordre de grandeur). À ’opposé, l’Inipol ne semble pas avoir d’effet réel sur l’abondance des bactéries spécifiques, mais stimule la croissance des germes hétérotrophes sur les sols contaminés par le gazole.