209

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

Introduction

The Gaza Strip along the eastern Mediterranean Sea is a coastal area

of about 365 km

2

(45 km long and 6-12 km wide). Coastal and sea

water pollution is one of several serious problems currently affecting

the Gaza Strip (1). At present, significant oil pollution exists along the

Eastern Mediterranean coast (2). Wadi Gaza is the only surface water

in Gaza Strip. It is used for disposal of sewage water, solid waste, and

agricultural and industrial waste water (3). The eastern part of the wadi

is in?uenced by untreated waste-water discharge. The effluent from

the Gaza City treatment plant is discharged into Wadi Gaza and then

disappears in the dunes and partly reaches the sea (4). Cyanobacterial

mats (CBM) develop in the western part of the wadi close to the coast

of the Mediterranean Sea. They are naturally exposed to ?uctuating

salinity due to seasonal sea-water intrusion and fresh-water run-off. In

recent years there was increasing concern over the fate of petroleum

hydrocarbons in marine ecosystems since several of these compounds

are known to exhibit toxic, mutagenic or carcinogenic properties (5,6).

We investigated the pollution in Wadi Gaza and carried out a screen-

ing experiments for biodegradation of petroleum model compounds by

natural CBM.

Materials and methods

Cyanobacterial mats and freeze-dried sediments from Wadi Gaza

were extracted with dichloromethane (DCM)-methanol-water 1:2:0.8

(v/v/v) and DCM, respectively.The sediment extracts were separated

into aliphatic, aromatic and NSO fractions and analyzed by gas chro-

matography (GC) and GC-mass spectrometry. CBM from Wadi Gaza

were inoculated into 100 ml autoclaved sea water with ammonium

chloride (1 mM) and phosphate (8 µM). Pristane, n-octadecane,

phenanthrene, and dibenzothiophene as petroleum model compounds

(PMC) were added by means of organo-clay complexes (OCC;

adsorbed on benzyl- trimethylammonium montmorillonite). 50 mg

OCC containing 1.65 mg of each compound were added. The experi-

ments were carried out in Erlenmeyer ?asks incubated on a rotary

shaker (70 rpm, 28°C) under 12 h light /12 h dark conditions.

Uninoculated ?asks containing medium and OCC served as controls to

estimate PMC loss during the incubation period. PMC were extracted

with DCM-methanol-water 1:2:0.8 (v/v/v) and quantified by GC.

Results and discussion

The analyses show that the sediments are contaminated with

petroleum to variable levels. The aliphatic fractions are dominated by

n-alkanes up to n- 

C

3 

5

(Figure 1). n-Alkane distributions with maxima

between n- 

C

1 

9

and n- 

C

2 

1

are attributed to pollution by diesel oil. A pre-

dominance of n- 

C

2 

7

, n- 

C

2 

9

and n- 

C

3 

1

is due to the contribution of high-

er plants growing along the wadi. Elevated concentrations of the C

1 

7

n-

alkane partly originate from cyanobacteria. The contribution of diesel oil

or other petroleum deriva 

t 

ives is further indicated by the presence of fos-

sil fuel biomarkers, e. 

g.pristane, phytane, and extended 17

a

, 

2 

1

ß

-

hopanes in the aliphatic hydrocarbon fractions, and methyl- and

e 

t 

hylphenanthrenes and methyl- and ethyldibenzothiophenes in the aro-

matic hydrocarbon fractions. Increased pristane/C

1 

7

ratios show that

slight biodegradation occurred. In a screening experiment the cy 

a 

n 

o 

b 

a 

c-

terial mats from Wadi Gaza degraded the aromatic hydrocarbons within

forty days. Also the aliphatic compounds were degraded to a large ex 

t 

e 

n 

t

(Figure 2). This shows that natural cyanobacterial mats from polluted

e 

nvironments are well adapted to efficiently degrade pollutants.

B 

i 

o 

d 

egradation can be considered as potential tool for the cleaning of oil-

contaminated marine and coastal environments. Further inve 

s 

t 

i 

ga 

t 

i 

o 

n 

s

will be carried out in the field to be relevant for oil spill incidents.

References

1. SafiJ. M., 1998. The state of the environment in Gaza Strip.

Alexandria Science Exchange, 19: 137-150.

2. Rullkötter J., Cohen Y. and SafiJ., 2000. Bioremediation of marine

pollutants by marine cyanobacterial mats – An interdisciplinary approach.

CIESMWorkshop Series, 11: 51-52.

3. Moshtaha A. E., 1999. Lower part of Wadi Gaza inside Gaza Strip:

geomorphological study. Ph.D. Thesis, Al-Nilin University, Republic of

Sudan.

4. Nashashibi M. and van Duijl L. A. 1995. Wastewater characteristics in

Palestine.Wat. Sci. Tech., 32: 65-75.

5. Hanson K. G., Nigam A., Kapadia M. and Desai A. J., 1997.

Bioremediation of crude oil contamination with Acinetobactersp. A3.

Current Microbiology, 35: 191-193.

6. Radwan S. S. and Al-Hasan R. H., 2000. Oil pollution and

cyanobacteria. In: Whitton B. A. and Potts M. (eds.), The Ecology of

Cyanobacteria, pp 307-319

FOSSIL FUEL POLLUTION IN WADI GAZA AND BIODEGRADATION OF PETROLEUM MODEL

COMPOUNDS BY CYANOBACTERIAL MATS 

Nimer M. D. SAFI

1,2

*, Jürgen KÖSTER

1

, and Jürgen RULLKÖTTER

1

1

Institut für Chemie und Biologie des Meeres, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Oldenburg, Germany.

2

Environmental Protection and Research Institute, Gaza, Gaza Strip, Palestine - n.safi@icbm.de

Abstract

Coastal and sea water pollution is one of several serious problems currently affecting the Gaza Strip. Sediments and cyanobacterial mats

inWadi Gaza are exposed to various levels of pollution mainly with diesel oil. Screening experiments show that petroleum model

compounds (pristane, n-octadecane, phenanthrene, and dibenzothiophene) are efficiently biodegraded by cyanobacterial mats from Wadi

Gaza.Within forty days, the aromatic compounds disappeared completely, and the aliphatic compounds were degraded to a large extent.

Keywords: Pollution; petroleum hydrocarbons; cyanobacterial mats; biodegradation.

Figure 1. Representative gas chromatogram of an aliphatic

hydrocarbon fraction of Wadi Gaza sediment polluted with

diesel oil. Major peaks are n-alkanes (carbon numbers are indi-

cated). Pr: pristane, ph: phytane, sq: squalane (internal stan-

Figure 2. Biodegradation experiment with ?oating and benthic

cyanobacterial mats from Wadi Gaza. Aromatic petroleum

model compounds (added by means of organo-clay complex-

es) were degraded completely after 40 days.