Le bilan du carbone dans une experience de biodegradation bacterienne d'un petrole brut

Le bilan du carbone dans une experience de biodegradation bacterienne d'un petrole brut

LE BILAN DU CARBONE DANS UNE EXPERIENCE DE BIODEGRADATION BACTERIENNE D'UN PETROLE BRUT J. OUDOT Laboratoire de Cryptogamie, Musbum National d'Histo...

592KB Sizes 0 Downloads 56 Views

LE BILAN DU CARBONE DANS UNE EXPERIENCE DE BIODEGRADATION BACTERIENNE D'UN PETROLE BRUT

J. OUDOT

Laboratoire de Cryptogamie, Musbum National d'Histoire Naturelle, LA, CNRS 257, 12 rue de Buffon, 75005 Paris, France

RESUME

On a dOtermin~ la part relative des diverses transJbrmations du carbone constituant les hydrocarbures dans une experience in vitro de biod~gradation par des bactbries du sol d'un p~trole brut Ot6t~, en 21 jours h 25 °C. La perte abiotique (~vaporation) repr~sente 20% du carbone initial et la biod~gradation globale (biodbgradation totale et biod~gradation primaire) s'~ldve (t 21%. La biodkgradation totale inclut la transjbrmation du carbone en CO 2 (minkralisation) et en biomasse, que l'on bvalue respectivement ~ 13.7% et 5.6% du carbone initial. La biod~gradation primaire, mesurbe par le carbone organique dissous dans le milieu, reprbsente 1.5 % du carbone initial. Une mesure totalement indkpendante de la biodkgradation globale par le poids du rbsidu extrait au chlorojbrme donne un rbsultat tr~s voisin (22 %). Une analyse du rbsidu de biodbgradation par j~'aetionnement sur eolonne et chromatographic en phase gazeuse montre que la fraction saturOe est dbgradbe fi 40 % et la fraction aromatique ~ 18 %. Le pristane et le phytane sont totalement d~gradbs et on ne note pas d'augmentation des paraffines fi chaine longue. On constate une augmentation absolue statistiquement hautement significative de la fraction asphaltique d~e h raccumulation de produits extracellulaires.

ABSTRACT

The relative part of the different forms of the carbon constituting the hydrocarbons in an in vitro topped crude oil biodegradation experiment by soil bacteria, in 21 days at 25 °C, was determined. The abiotic loss (evaporation) was estimated to be 20 % of the initial carbon and the global biodegradation, comprising total and primary biodegradation, reached 21%. The total biodegradation included the carbon

177 Environ. Pollut. 0013-9327/79/0020-0177/$02"25 © Applied Science Publishers Ltd, England, 1979

Printed in Great Britain

178

J. OUDOT

tranfformation into CO 2 (mineralisation ) and into biomass, estimated respectively at 13.7 and 5.6 °/o of the initial carbon. The primary biodegradation, as measured by the organic carbon dissolved in the medium, represented 1.5 ~o oJ" the initial carbon. Another estimation oJ" the global biodegradation, independently obtained by the residual weight of the chloroJbrm extract, gave a similar result (22 ~). An analysis of the chlorojbrm-extracted residue, perjbrmed by column fractionation and gas-liquid chromatography, showed that the saturate ./?action was 40 ~o degraded and the aromaticJ?action, 18 °/o. The pristane and phytane were completely biodegraded and no increase of long chain paraffins was noted. A statistically highly significant absolute increase of the asphaltic j?action, due to accumulation of extracellular products, was shown. INTRODUCTION

De nombreux travaux sont consacres ~i l'6tude de la biodbgradation, in vitro, de p6troles bruts par des cultures mixtes de bact6ries. La Figure 1 represente schbmatiquement les transformations globales, sous raction des bact6ries, du carbone constituant les hydrocarbures.

biornasse

t~

I

totale /

primaire Ilydrocarbures r6fractaires

blod6gradation globale

.J

I I

Fig. 1. Transformationsdes hydrocarburessous raction des bactbries. Les diverses recherches entreprises jusqu'h pr6sent n'ont +tudi+ que l'un ou l'autre aspect particulier de ce processus. Le but de cette 6tude est d'+tablir le bilan global du carbone constituant les hydrocarbures, en d+terminant la part relative de ses diverses formes, dans une exp6rience de biod6gradation en milieu non renouvel+. Diverses techniques sont employ6es pour 6valuer et interpr6ter les taux de biod6gradation des hydrocarbures (Gibbs, 1976a). I1 existe des m/~thodes indirectes, telles la mesure de la production de CO z (Atlas & Bartha, 1972), de rabsorption d ' o x y # n e (Gibbs, 1976b) ou de l'utilisation d'hydrocarbures radioactifs (Lee & Ryan, 1976). De nombreux auteurs utilisent des techniques directes, bas6es sur l'extraction ~i l'aide d'un solvant du r6sidu de la biod~gradation. L'analyse de ce r6sidu peut se faire selon plusieurs proc+d~s. Le plus simple consiste ~i faire 6vaporer le solvant et ~i peser le r6sidu total, en tenant compte de la perte abiotique mesur6e dans des fioles st+riles. Cette technique a ravantage d'/~tre

BIODEGRADATION BACTERIENNE D'UN PETROLE BRUT

179

simple et reproductible (Oudot, 1975; Fusey & Oudot, 1976). D'autres m~thodes consistent ~ doser les hydrocarbures pr6sents dans le solvant par chromatographic en phase gazeuse ou par spectrophotom6trie infra-rouge. Cependant, dans le cas d'un p6trole brut, la chromatographic en phase gazeuse ne permet r6ellement que l'6tude des n-paratfmes, tandis que le proc6d6 infra-rouge de mesure ~ 2925 cmpr6sente des limites inh~rentes au principe m6me du dosage, puisque i'on ne mesure que la d6gradation des fractions satur~es (Fusey & Oudot, 1976). I1 est 6galement possible de d~terminer le taux de biod6gradation des diverses classes d'hydrocarbures, apr6s fractionnement du r6sidu par chromatographic sur colonne. L'analyse des fractions se fait par gravim~trie, par chromatographic en phase gazeuse, ou par spectrom6trie de masse ~tbasse r6solution (Walker & Colwell, 1975). On s'accorde g~n&alement ~ s6parer les hydrocarbures en compos6s satur6s, aromatiques et asphaltiques. La fraction satur~e comprend les paraffines (n-, iso- et cyclo-alcanes ou napht6niques). La fraction aromatique inclut des moi6cules monoou polynucl6aires, ainsi que des compos6s soufr6s (benzothioph6nes). La fraction asphaltique est parfois divis6e en r6sines (ou fraction NSO, ou compos6s polaires, ou aromatiques polaires) solubles dans le n-pentane, et en asphalt~nes insolubles dans le n-pentane. Le fractionnement est toujours r6alis6 par 61ution du r6sidu sur colonne h l'aide de solvants successifs. Bas6s sur ce principe, on peut citer les travaux de: Meinschein & Kenny (1957); Kator et al. (1971); Jewellet al. (1972); Jobson et al. (1972); Walker & Colwell (1974); Atlas (1975); Shelton & Hunter (1975); Raymond et al. (1976); Walker et al. (1976). Saufdans le cas particulier de la production de prot6ines par des cultures de levure sur des produits p6troliers, la biomasse n'est jamais mesur6e dans les essais de biod6gradation. Cette mesure est pourtant n6cessaire pour l'6tablissement du bilan du carbone. La biod6gradation totale inclut la transformation du carbone en CO 2 et en biomasse, tandis que la biod6gradation primaire concerne rensemble des produits r6sultant d'une modification de la structure mol6culaire d'hydrocarbures. Ces produits extracellulaires du m6tabolisme (bioconversions) peuvent 6tre hydrosolubles ou ol~ophiles. La biod6gradation globale peut 6tre consid6r6e comme la somme de la biod6gradation totale et de la biodegradation primaire. La mesure du carbone dissous dfi aux produits hydrosolubles du m6tabolisme n'a, ~ notre connaissance, pas encore 6t6 r6alis6e dans ce type d'6tude. Ce param6tre est cependant des plus importants puisque cette fraction hydrosoluble diffusera dans le milieu naturel (sol ou eau) beaucoup plus facilement que les produits de d6gradation ol6ophiles qui restent li6s aux hydrocarbures. Dans l'experience d6crite, on a r6alis6 une serie de cultures non renouvel6es dans lesquelles on a mesur6: la perte abiotique (6vaporation), le CO2 produit (minbralisation), la biomasse et le carbone organique dissous dans le milieu. Apr6s extraction, on a analys6 le r6sidu en le s6parant en fractions satur6es, aromatique et asphaltique. Les rbsultats sont obtenus par rapport ~i des tbmoins de r6f6rence sterilis~s, ce qui permet d'61iminer les facteurs de variation non biologique.

180

J. OUDOT MATERIELS ET METHODES

Milieu de culture Les cultures sont r~alis/~es dans un milieu min+ral synth6tique liquide dont la composition est la suivante (AFNOR, 1977). (NH4)2SO4: 0.300g; NH4NO3: 0.150g; KH2PO4: 0.300g; Na2HPO 4, 12H20: 2g; MgSO 4, 7H20: 0.050g; CaC! z, 2HzO: 0.050g; extrait de levure: 0-005g; solution d'oligo-+16ments: l ml; eau distill~e: 1000ml. Le pH est de 7.5 __+0.1. Solution d'oligo-bl6ments: FeSO 4, 7H20: 0.100g; MnSO 4, H20: 0.100g; K2MoO4: 0.025g; Na2B40 7, 10H20: 0-025g; Co(NO3) 2, 6H20: 0.025g; CuC12, 2H20: 0.025g; ZnCI2: 0.025g; NH4VO3: 0.010g; eau distillbe: 100ml. Hydrocarbures Le p6trole utilis6 est un p&role brut Arabian Light 6t&6 fi 150 °C pendant 30 min (BAL 150) fourni par ~rlnstitut Franqais du P6trole. Ce p~trole a 6t6 +t~t6 dans le but de r+duire la perte par ~vaporation au cours de l'essai. I1 est en outre ainsi plus repr6sentatif d'une classe importante de produits p6troliers polluants dans le milieu naturel. Inoculum L'inoculum est obtenu par centrifugation d'une suspension de sol (10g dans 100ml d'eau distill6e st6rile). Le sol d'origine est un terreau de jardin (Mus6um National d'Histoire Naturelle), volontairement poilu6 6 mois auparavant ~ raison de 10 kg de BAL 150/m 2. La quantit6 d'hydrocarbures ainsi apport6e au milieu est dans tousles cas inf~rieure fi 5 mg/fiole. Dispositi) expkrimental Les cultures sont r+alis6es en fioles Erlenmeyer de 250 ml, contenant 150 ml de milieu et 0-5ml (442 + 0.9mg) de BAL 150. Le dispositif comporte cinq fioles st~rilis+es fi l'aide d'azoture de sodium (NaN 3 10-ZM) servant de t~moins de r6f+rence (T) et cinq fioles de cultures d'essai (E) ensemenc6es ~, raide de I ml d'inoculum. La Figure 2 repr+sente le syst6me utilis6. La dur6e de la culture a 6t+ fix+e fi 21 jours fi 25°C __+I°C, en 6tuve obscure (Oudot, 1975). Mkthodes analytiques A la fin de l'exp+rience, on mesure le CO 2 produit ainsi que le carbone organique dissous dans le milieu de culture. Apr6s extraction au chloroforme, on recueille la biomasse et on 6value le poids du r6sidu apr6s 6vaporation du solvant. Ce r~sidu est ensuite repris et fractionn6 de fa~on a analyser les trois classes d'hydrocarbures. La fraction saturee est analys6e par chromatographie en phase gazeuse.

B1ODEGRADATION BACTERIENNE D'UN PETROLE BRUT

l

2

3

4

5

6

181

7

Fig, 2~ Dispositif exl~rimental. L'air fourni par la pornpe (1) est d6barass~ du CO s atmosph6rique par passage dans de la ehaux sod6e (2), ce qui est v6rifi~ par le barbottage dans l'eau de chaux (3). Apr6s distribution (4), Fair est envoy~ h u n centim~tre au-dessus de la surface de la culture (5), au d6bit de 10 ml/mn. Le CO s produit est chass~ et pi6g~ dans le tube (6) contenant 50.0 ml de soude NaOH 1.00N. Le tube en U (7) pr~vient les retours de CO2 atmosph6rique dans (6), ph6nom+ne constat6 Iors d'essais pr~liminaires.

Mesure de CO 2 produit En fin d'exp6rience, on pr6cipite le carbonate de sodium form6 ~ l'aide de chlorure de baryum BaCI 2 (20ml d'une solution ~ 200g/litre). On titre la soude restante l'aide d'HC1 1.00N. Dans ces conditions, I ml de N a O H neutralis6e correspond ~t 22 mg de CO 2. Mesure du carbone dissous On pr61+ve~dans les fioles de culture 3 ml de milieu ~ l'aide d'une seringue ~quip6e d'un filtre Millex (Miilipore Corp.) 0.22 #m. On dose le carbone dissous dans le milieu ainsi d6barass6 de toute trace d'hydrocarbure insoluble et de toute biomasse. Le dosage est r6alis+ sur un analyseur de carbone Beckman 915. Extraction et d~cantation On extrait les produits p6troliers r6siduaires ~t l'aide de trois lois 20ml de chloroforme. Les 60ml ainsi recueiUis sont d6cant6s pendant 12 heures afin de separer toute la biomasse pr~sente dans la phase solvant. Des essais prbliminaires ont montr6 qu'en proc6dant ainsi il ne reste dans le solvant qu'une biomasse tout ~i fait n6gligeable ( < 1 rag) tandis qu'elle peut atteindre 20 ~i 30 mg si le temps de d6cantation est trop court. Mesure de la biomasse Cette mesure est en g6neral rendue difficile par le rapide colmatage des filtres couramment utilis6s, de faible porosite (0,22/~m) et de faible diam+tre (47 mm). Le probleme a 6t6 r+solu en filtrant la totalit6 de la phase aqueuse sur un dispositif constitu6 d'un entonnoir support ~ plaque filtrante en verre fritt+ sur lequel on d6pose successivement un filtre 0.22#m, 90mm~b (Millipore) et un prefiltre Whatman G F A 90 mm ~b en fibre de verre (indice de r6tention: 2/~m). La filtration

182

J. OUDOT

s'effectue sous vide et la biomasse est rinc6e fi raide de trois fois 10ml de chloroforme. On mesure la biomasse s6che en pesant avant et apr6s filtration l'ensemble des deux filtres d6ss6ch6s pendant I h ~i 110°C.

Analyse du rdsidu Le chloroforme contenant le residu extrait est mis fi 6vaporer fi robscurit6 jusqu'~i poids constant, obtenu en 5jours ~ila temp6rature du laboratoire. On d6termine par pes6e le poids total de ce r6sidu. On fractionne ensuite le r6sidu sur une colonne de gel de silice activ6 (25 g de silica-gel 100-200 mesh, diam6tre de la colonne: 20 mm, hauteur: 15 cm) que l'on 61ue successivement h l'aide de 50 ml d'hexane, 50ml de benz6ne et 50 ml de m&hanol. On recueille s6par6ment chaque solvant contenant respectivement les fractions satur6es, aromatiques et asphaltiques. Apr6s 6vaporation des solvants, on d6termine le poids de chacune des fractions recueiUies. On r6cup~re enfin les 5 r6sidus extraits fi rhexane (satur+s) ~i l'aide de 10ml de chloroforme, et on analyse cette fraction par chromatographie en phase gazeuse, dans les conditions du Tableau 1. TABLEAU 1 CONDITIONS OP~RATOIRESDES CHROMATOGRAPHIESEN PHASE GAZEUSE Appareil: Girdel 3000. Colonne inox 1/8 ° L = 1-40 m, 10% SE30, D+tecteur F I D H 2 = 25 ml/mn, air: 350 ml/mn. Gaz porteur N 2 20 ml/mn, PN 2 = 1.5b. Temp6rature injecteur: 300°C, d+tecteur: 300°C. Programmation: 150°C/1 m n puis 10°C/mn jusqu'fi 340°C, 15 m n fi la temp6rature finale. Volume injecte: 8/A. Sensibilit6: 128. Enregistreur S E F R A M 10 m m / m n .

RESULTATS

On consid~re que le p6trole de r~f6rence utilis6 est constitu6 de 85 ~o de carbone (Yen, 1975). Ainsi, 0.5ml de BAL 150 contient 384mg de C. Dans tousles cas, on exprime les r6sultats E-T par la diff6rence entre les t6moins st6riles (T) et les essais (E). Les r6sultats (moyenne __+6cart-type) sont donn6es en valeur absolue, en milligrammes de carbone et en pourcentage du carbone initial ( To C0. La quantit6 de CO 2 produit est indiqu6e dans le Tableau 2. On remarque, malgr6 les precautions prises dans le dispositif exp6rimental, une 16g~re contamination du t6moin par du CO 2 atmospherique. La valeur relev6e est toutefois tr6s faible par rapport fi celle de l'essai, ce qui justifie le dispositif utilis6. La min~ralisation repr~sente 13.7~ _+ 0-5 O//odu carbone initial. Le Tableau 3 repr6scnte la quantite de biomasse seche produite au cours de l'essai.

183

BIODEGRADATION BACTER1ENNE D'UN PETROLE BRUT TABLEAU 2 C O 2 PRODUIT Tdmoin mg CO 2

Essai mg CO 2

mg C02

E- T mg C

°,4 C !

31.9+4.2

226.6+-6.4

195+6

53+- 1.8

13.7+-0.5

TABLEAU 3 PRODUITE

BIOMASSE

T~moin mg

Essai mg

mg

E-T mg C

~ CI

-3.5+-5

40.1+-8.3

43.6+-8.6

21.8+-4.3

5.6+-1.1

On consid6re que la biomasse recueillie est constitute de 50 % de carbone (Rivi6re, 1975) ce qui permet de d6duire que 5.6 ~o + I. 1 ~o du carbone initial a 6t6 transform6 en biomasse. Les r6sultats de la mesure du carbone organique dissous avant extraction au chloroforme sont donn~s dans le Tableau 4. La quantit~ de carbone non nulle du t~moin est due ~ila presence de l'extrait de levure et d'hydrocarbures solubles dans le milieu de culture. Le carbone organique hydrosoluble produit au cours de l'essai repr~sente 1.5 ~o + 0.3 ~o de la quantit6 de carbone initial. TABLEAU 4 CARBONE ORGANIQUEDISSOUS T~moin mg

Essai mg

mg

E- T % C1

2.9+_0.4

8.6+-1-1

5.7+__1.0

1.5_+0.3

Le Tableau 5 donne les r~sultats de la mesure de la biod6gradation obtenus directement par gravim&rie. La perte totale est calcul~e par la difference entre le poids initial de BAL 150 (442 mg) et le poids du r~sidu apr~s ~vaporation du solvant. La perte totale des t6moins est doe ~, l'6vaporation des hydrocarbures les plus 16gers de BAL 150. Elle atteint 20 % + 0-7 9/odu poids initial, bien que le p~trole utilis~ soit et6t6 fi 150 °C. La perte totale mesur6e dans l'essai est consid6r6e comme 6tant la somme de la perte abiotique (6vaporation) et de la perte biologique dfie fi raction des TABLEAU 5 EVALUATIONGRAVIMI~TRIQUEDE LA BIODEGRADATION T~moin Perte totale=~vaporation mg mg C % CI

90_+3"6

77_+3

20+0"7

mg

188_+12

Essai Perte totale mg C

°//o CI

164___10 42.5+2"6

E- T Biod~gradation mg mg C % CI

98+6

84_+5

22_+b3

184

J. OUDOT

bact6ries. Elle repr6sente 42.5 ~o + 2.6 ~o du poids initial. La difference entre ces r~sultats repr~sente la biod/~gradation, qui s'61~ve fi 22 ~0 + 1.3 ~o du poids initial. Les resultats de l'analyse par classe du r6sidu sont rassembl6s dans le Tableau 6. On indique la composition relative de ces residus et le taux de biod6gradation de chacune des classes par rapport au t~moin T. La Figure 3 repr6sente les chromatogrammes de la fraction saturee du BAL 150 dans les fioles st~riles (A) et apr~s biodegradation (B). TABLEAU 6 COMPOSITION DES RI~SIDUS ET BIODI~GRADATIONDES DIVERSES CLASSES

Solvant mg Hexane (satur6s) Benz6ne (aromatiques) M6thanol (asphaltiques)

T~moin % relatif

194.7+5.5

Total

59_+1.7

114+7.2

34-3+2.2

21.7+0.3

6.7-+0-2

330.4

100-

Essai

E- T Biod~gradation

mg 117-8+7.1

% relatif

mg

49.8+3

76.9

39.5

20.3

17,8

10.6+0.6

-3-2

- 14.7

100

94

93.7_+2.6 39.6_+1.1 24.9__+1.4 236.4

~ de T

25

c

T °C

Fig, 3.

!

i

i

I

r

24o

3OO

250

2O0

15o

I

Chromatogrammes de la fraction saturee. A: temoin sterile; B: essai; C: ligne de base.

BIODEGRADATION BACTERIENNE D'UN PETROLE BRUT

185

DISCUSSION

Dans cette experience, la perte abiotique, que l'on attribue fi l'6vaporation des fractions les plus l~g6res du BAL 150, est estim6e/t 20 % (Tableau 5). La biod6gradation totale (CO 2 + biomasse) repr~sente 19.3 % du carbone initial (Tableaux 2 et 3). Si l'on ajoute ~, cette valeur le carbone hydrosoluble dfi ~ la biod6gradation primaire, soit 1.5 ~o (Tableau 4), on obtient une estimation de la biod6gradation globale qui atteint 20.8%. On remarque que cette valeur est extr6mement voisine de celle obtenue de fa~on totalement ind~pendante par la perte du r6sidu total, qui est de 22 ~'o (Tableau 5). On v6rifie ainsi que la m6thode de d~termination du taux global de biod6gradation par extraction et pes~e du r6sidu est parfaitement justifi6e et qu'elle d6crit bien la r6alit6 du ph6nom6ne. Ceci confirme des r6sultats pr~c6dents (Oudot, 1975; Fusey & Oudot, 1976). On peut, d~s lors, ~tablir le bilan du carbone dans cet essai (Tableau 7). TABLEAU 7 BILAN DU CARBONEDANS L'ESSAI DE BIODEGRADATION

% de C initial Evaporation Biod6gradation Residu Total

% de C biod~grad~

20 CO 2 21 Biomasse C soluble 59 100

13'7 5.6 1-5

65 27 8 100

Les r~sultats du Tableau 6 montrent que la fraction saturee est ia fraction la plus d6grad+e (40 ~o par rapport au t6moin sterile). La comparaison des Figures 3(A) et 3(B) met en 6vidence que les n- et iso-paraftines peuvent 6tre consid+r6es comme totalement d6grad6es. On en d6duit que les hydrocarbures satur6s peu d~grad6s sont principalement des napht+niques, ce qui concorde avec les observations de nombreux auteurs. On constate egalement qu'il ne subsiste aucune trace de pristane et phytane, qui sont parfois consid+r6s comme r6fractaires ~ la biod6gradation. On montre ainsi qu'une microflore mixte est capable de les assimiler, peut-&re par cooxydatiorL Ces r6sultats confirment ceux de Walker et al. (1976). On ne remarque aucune augmentation des paraIfines fi chaine longue (C 2s-C32) comme l'ont signal6 Walker & Colwell (1976) et Pritchard et al. (1976). Le pourcentage de d~gradation des aromatiques s'+16ve fi 17.8 ~o par rapport au t6moin (Tableau 6). Notre analyse ne permet pas de pr6ciser quels types d'aromatiques ont +t+ d6grad+s. En revanche, on constate une nette augmentation en valeur absolue de la fraction asphaltique (14-7 % par rapport au t6moin). Une analyse de variance (test FJ sur les r6sultats concernant cette fraction montre que la diff&ence constat+e est statistiquement hautement significative (p < 0-01), ce qui permet d'atiirmer que l'augmentation pond~rale de cette fraction est r~elle et dfie

186

J. OUDO~

l'action des bact6ries. Elle peut 6tre attribu6e fi la production par hydroxylation de composbs polaires extracellulaires, r~sultant de la biod6gradation des hydrocarbures, tels des acides carboxyliques, des esters, des c6tones ou de compos6s apparent~s aux r6sines. Ce phbnom6ne a 6t6 observ6 par Zajic et al. (1974), Jobson et al. (1972), Horowitz & Gutnick (1975), Walker & Colwell (1975). Ces compos6s polaires r6sultant du metabolisme sont diff6rents des asphalt6nes constituants du p6trole, mais se retrouvent dans la m6me fraction. La quantite de carbone hydrosoluble form6 au cours de l'exp6rience correspond fi 1.5 ~ de la quantite initiale de carbone et fi 8 °/odu carbone d6grad6. La nature de ces produits extracellulaires solubles n'a pas et6 d~terminee. En tout brat de cause, dans roptique d'une 6rude de leur impact sur l'environnement, il serait n~cessaire d'en 6valuer la toxicit6 potentielle vis-~i-vis Corganismes vivants. La solubilit6 de ces produits favorise en effet leur diffusion dans les milieux naturels terrestres ou maritimes. La quantit6 de biomasse produite au cours de la biod6gradation represente 5.6 ~o du carbone initial et 27 ~/odu carbone biod6grad6 (Tableau 7). Cette estimation de la biomasse pourrait intervenir, au moins en premi6re approximation, dans la d6termination du besoin th6orique en azote, par rapport au carbone initial, des bact/~ries impliqu6es dans le processus. Le taux global de biod6gradation obtenu dans cette exp6rience est relativement bas, par rapport fi d'autres valeurs publi6es. Ceci peut 6tre dfi fi la nature de rinoculum, du milieu de culture ou de la fraction p6troli6re utilis6s pour les essais. En effet, le BAL 150 a 6t6 principalement d6barass6 de composes 16gers essentiellement parattiniques dont on sait qu'ils sont facilement d~gradables. Ceci r6duit Cautant le taux de biodegradation apparent. On peut remarquer enfin que ces r6sultats ont 6t6 obtenus dans une exp6rience en milieu fermb, non renouvel6, dans lequel interviennent fatalement des facteurs limitant le taux de biodbgradation. Dans le milieu naturel, les rbsultats obtenus seraient sans doute relativement diff6rents en fonction des conditions propres fi ce milieu. On sait en effet que, parmi les facteurs impliqu~s dans ce processus, l'aeration, la tempbrature et les 616ments nutritifs disponibles, principalement azote et phosphore, jouent un r61e d6terminant dans la d6gradation microbienne des hydrocarbures. I1 reste nbanmoins que l'btablissement du bilan du carbone dans ce type d'exp6rience nous semble une approche interessante permettant de d&erminer quantitativement et non plus seulement qualitativement les diverses formes du carbone r6sultant de Faction des bact6ries sur des hydrocarbures.

REMERCIEMENTS

Je remercie Melle Couty (PCUK) qui a r6alis6 les dosages du carbone organique, ainsi que P. Desgranges (BRGM) qui a effectu6 les analyses par chromatographie en phase gazeuse.

BIODEGRADATION BACTERIENNE D'UN PETROLE BRUT

187

BIBLIOGRAPHIE AFNOR (1977). M~thode d'~valuation de la biod~gradabilit~ totale des produits organiques (projet de norme exp~rimentale) T95 Doe. 18 Paris, Association Francaise de Normalisation. Aa'Lm, R. M. (1975). Effects of temperature and crude oil composition on petroleum biodegradation. Appl. Microbiol., 30, 396-403. . ATLAS, R. M. & BARTnA, R. (1972). Degradation and mineralization of petroleum by two bacteria isolated from coastal waters. Biot'echn. Bioeng., 14, 297-308. FUSEV,P., L^MPIN, M. F. & Ouoor, J. (1975). Recherches sur r6limination des hydroearbures par vole biologique. Mater. & Org., 10, 109-47. FUSEY, P. & OUDOT,J. (1976). Comparaison de deux m~thodes d'6valuation de la biod~gradation des hydroearbures in vitro. Mater. & Org., 11, 241-51. Gmas, C. F. (1976a). Methods and interpretation in measurement of oil biodegradation rate. Proc. int. Biodegradation Syrup., 3rd, 127-40. University of Rhode Island, Barking, Applied Science Publishers Ltd. Gmas, C. F. (1976b). A continuously recording polarographic respirometer and its use in oil biodegradation studies. War. Res., 10, 443-51. HOROWITZ,A. & GUTNICK,D. (1975). Sequential growth of bacteria on crude oil. Appl. Microbiol., 30, 10--19. JEWELL,D. M., ALa^UOH, E. W., DAVIS,B. E. & RUBEaTO,E. G. (1972). Combination of techniques for characterization of residuals. Am. chem. Soc., 17, 81-91. JOBSON, A., COOK, F. D. & WESTLAKE,D. M. S. (1972). Microbial utilization of crude oil. Appl. Microbiol., 23, 1082-9. KATOR,H., OPPESnEIMER,C. H. & MIGET,R. J. (1971). Microbial degradation of a Louisiana crude oil in closed flasks and under simulated field conditions. In API[EPA[ USGC Conference on Prevention and Control of Oil Spills, 287-96. Washington DC, American Petroleum Institute. LEE,R. F. & RYAS, C. (1976). Biodegradation of petroleum hydrocarbons by marine microbes, Proc. int. Biodegradation Syrup., 3rd, 119--25. University of Rhode Island, Barking, Applied Science Publishers Ltd. MEINSCHEIN,W. G. & KEm4V,G. S. (1957). Analysis of a chromatographic fraction of organic extracts of soils. Analyt. Chem., 29, 1153-61. OUDOT, J. (1975). Contribution dt rktude de la dbgradation bactbrienne des hydrocarbures: Produits et facteurs susceptibles de modifier la cin~tique du ph~nom~ne. These Doct. lng., Facult~ des Sciences de la Vie et de l'Environnement, Dijon. PmTCHAaD, P. H., VENTULLO,R. M. & StJELITA,J. M. (1976). The microbial degradation of diesel oil in multistage continuous culture systems. Proc. int. Biodegradation Syrup., 3rd, 67-8. University of Rhode Island, Barking, Applied Science Publishers Ltd. RAYMOND, R. L., HUDSON, J. O. & JAMISON,V. W. (1976). Oil degradation in soil. Appl. environ. Microbiol., 31,522-35. RIVmRE, J. (1975). Les applications industrielles de la microbiologie. Paris, Masson et Cie. SHELTON,T. B. & HUNTER,J. V. (1975). Anaerobic decomposition ofoil in bottom sediments. J. War. Pollut. Control Fed., 47, 2256-70. WALKER,J. D. & COLWELL,R. R. (1974). Microbial petroleum degradation: Use of mixed hydrocarbon substrates. Appl. Microbiol., 27, 1053-60. WALKER, J. D. & COLWELL, R. R. (1975). Microbial petroleum degradation: Application of computerized mass spectrometry. Can. d. Microbiol., 21, 1760-7. WALKER, J. D., COLWELL,R. R. & PETRAKIS, L. (1976). Biodegradation rates of components of petroleum. Can. J. Microbio/., 22, 1209-13. WALKER,J. D. & COLWELL,R. R. (1976). Long-chain n-alcanes occurring during microbial degradation of petroleum. Can. J. Microbiol., 22, 886-91. YEN, T. F. (1975). Genesis and degradation of petroleum hydrocarbons in marine environments. A.C.S. Syrup. Ser., 18, 231-66. Mar. Chem. Coastal Environ. Spec. Syrup. 169th, Meet. Am. Chem. Soc. Philadelphia. ZAJIC,J. E., SUPPLISSON,B. & VOLESKY,B. (1974). Bacterial degradation and emulsification of No. 6 fuel oil. Environ. Sci. & Techno/., 8, 664-8.