Efektywność biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w zestarzałym odpadzie z dołu urobkowego

• Autorzy: Steliga T. , Jakubowicz P. , Kapusta P. , Wojtowicz K.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.10.07

Warianty tytułu

EN

Effectiveness of biodegradation of petroleum pollutants in weathered drill waste

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono ocenę efektywności biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w trakcie etapowego oczyszczania zestarzałego odpadu, który zdeponowano w dole urobkowym G-70. Odpad z dołu urobkowego G-70 był silnie zanieczyszczony substancjami ropopochodnymi (TPH) (14 258÷120 380 mg/kg s.m.) i BTEX (68,9÷92,7 mg/kg s.m). Etapowa technologia oczyszczania odpadów wiertniczych metodą in situ obejmuje: wstępną remediację, modyfikację struktury odpadu, bioremediację podstawową stymulowaną przez wapnowanie i nawożenie (wzbogacanie środowiska odpadu w składniki biogenne) oraz inokulację biopreparatami opracowanymi na bazie autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii, grzybów i drożdży. Rozbudowany monitoring procesów bioremediacyjnych oparty na chromatograficznych analizach zanieczyszczeń ropopochodnych i badaniach parametrów fizyczno-chemicznych oraz mikrobiologicznych (całkowita liczba mikroorganizmów, liczba mikroorganizmów rozkładających węglowodory ropopochodne, liczba grzybów, identyfikacja rodzajowa i gatunkowa bakterii i grzybów oraz aktywność dehydrogenazowa) w pełni pozwala na optymalizację ich przebiegu oraz ocenę efektywności opracowanych biopreparatów. Po przeprowadzeniu w roku dwóch serii inokulacji biopreparatem na bazie autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii (G-70-1) najszybciej zachodziła biodegradacja węglowodorów alifatycznych o długości łańcucha nC9–nC20 w zakresie: 47,8÷69,6%, zaś w przypadku węglowodorów o długości łańcucha nC21–nC36 w zakresie: 25,7÷51,4%. Uzyskano także obniżenie zawartości BTEX o 53,9%. Wzbogacenie biopreparatu (G-70-1) o autochtoniczne niepatogenne gatunki grzybów i drożdży (G-70-2) oraz przeprowadzenie w II roku oczyszczania trzech serii inokulacji przyczyniły się do wzrostu stopnia biodegradacji węglowodorów z zakresu nC9–nC22 o 51,3÷79,5%, węglowodorów cięższych nC23–nC36 o 39,6÷54,4% oraz BTEX o 79,8%. Po zakończeniu oczyszczania sumaryczna zawartość węglowodorów ropopochodnych w odpadzie wynosiła poniżej 1000 mg TPH/kg s.m., co pozwoliło na przywrócenie aktywności biologicznej na tym terenie.

EN

The article presents an assessment of the biodegradation efficiency of petroleum hydrocarbons during the treatment of weathered drilling waste, which was deposited in the G-70 waste pit. The waste was strongly contaminated with hydrocarbons – TPH (14 258÷120 380 mg/kg dry mass) and BTEX (68.9÷92.7 mg/kg dry mass). Stage technology of drilling waste treatment with an in-situ method includes: initial remediation, modification of waste structure, basic bioremediation stimulated by liming and fertilization (enrichment of waste with biogenic components), and inoculation with biopreparation based on autochthonous nonpathogenic bacteria, fungi and yeast. Extended monitoring of the bioremediation, based on chromatographic analyses of petroleum hydrocarbons, physicochemical tests and microbiological research (total number of microorganisms, number of microorganisms decomposed of hydrocarbons, number of fungi, genus and species identification of bacteria as well as fungi and dehydrogenases activity), enables optimization of their course and assessment of developed biopreparations effectiveness. During two series of inoculation with G-70-1 biopreparation done in the first year of treatment, biodegradation was the most effective in the case of aliphatic hydrocarbons of nC9–nC20 chain (47.8÷69.6%) whereas it was slightly lower for those of nC21–nC36 (25.7÷51.4%). Aromatic compounds (BTEX) were degraded by 53.9%. Application of biopreparation, enhanced with fungi and yeast (G-70-2) during the second year of treatment (3 series of inoculation), resulted in TPH decrease for hydrocarbons: nC9–nC22 by 51.3÷79.5%, for nC23–nC36 by 39.6÷54.4% and BTEX by 79.8%. After the treatment, TPH level was reduced below 1000 mg/kg dry mass and conditions were created for the restoration of biological activity.

Słowa kluczowe

PL

odpady wiertnicze; doły urobkowe; węglowodory ropopochodne; bioremediacja; biodegradacja; inokulacja

EN

drilling waste; drilling pit; petroleum hydrocarbons; bioremediation; biodegradation; inoculation

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 10
• Strony: 752--758
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Steliga T.

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Jakubowicz P.

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Kapusta P.

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Wojtowicz K.

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Abou-Shanab R.A., Eraky M., Haddad A.M., Abdel-Gaffar A.B., Salem A.M.: Characterization of crude oil degrading bacteria isolated from contaminatedsoils surrounding gas stations. Buli. Eiwiron. Contam. Tcocicol. 2016, vol. 97, nr 5, s. 684-688.
• [2] Brzeszcz J., Kapusta R, Turkiewicz A.. Zastosowanie metod molekularnych w badaniach bioremediacji substancji ropopochodnych. Nafta-Gaz 2013, nr 11, s. 829-842.
• [3] Guarino C, SpadaV., Sciarrillo R.: Assessment ofthree approaches ofbioremediation (NaturalAttenuation, Landfarming and Bioagumentation - Assistited Landfarming) for a petroleum hydrocarbons contaminated soil. Chemosphere 2017, vol. 170, s. 10-16.
• [4] Jiang Y., Brassington K.J., Prpich G., Paton G.I., Semple K.T., Pollard S.T., Coulon F.: Insights into the biodegradation of weathered hydrocarbons in contaminated soils by bioaugmentation and nutrient stimulation. Chemosphere 2016, vol. 161, s. 300-307.
• [5] Kluk D., Steliga T: Efektywna metoda identyfikacji zanieczyszczeń ropopochodnych (TPH) i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w glebach. Nafta-Gaz 2017, nr 7, s. 488-495, DOI: 10.18668/NG.2017.07.06.
• [6] Liado S., Gracia G., Solanas A.M., Vinas M.: Fungal and bacterial microbial community assessment during bioremediation assays in an aged creosote-polluted soil. Soil. Biol. Biochem. 2013, vol. 67, s. 114-123.
• [7] Polyaka Y.M., Bakina L.G., Chugunova M.V., Mayachkina N.V., Gerasimov A.O., Bure V.M.: Effect of remediation strategies on biological activity of oil-contaminated soil - A field study. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2018, vol. 1265, s. 57-48.
• [8] Pugazhendi A., Qari H., Al-Badry Basahi J.M., Godon J.J., Dhavamani J.: Role of a halothermophilic bacterial consortium for the biodegradation of PAHs and the treatment of petroleum wastewater at extreme conditions. Int. Biodeterior. Biodegr. 2017, vol. 112, s. 44-54.
• [9] Roy A., Dutta A., Pal S., Gupta A., Sarkar J., Chatterjee A., Sah A., Sarkar R, Sar P, Kazy S.K.: Biostimulation and bioaugmentation of native microbial community accelerated bioremediation of oil refinery sludge. Bioresource Technology 2018, vol. 253, s. 22-32.
• [10] Safdari M.S., Kariminia H.R., Nejad Z.G., Fletcher TH.: Study potential ofindigenous pseudomonas aeruginosa and bacillus subtilis in bioremediation of diesel-contaminated water. Water, Air, & Soil Poll. 2017, vol. 228, nr 1, s. 37.
• [11] Safdari M.S., Kariminia H-R, Rahmati M, Fazlollahi F, Polaskod A., Mahendra S., Wilding V, Fletcher TH.: Development of bioreactors for comparative study of natural attenuation, biostimulation, and bioaugmentation of petroleum-hydrocarbon contaminated soil. Journal of Hazardous Materials 2018, vol. 342, s. 270-278.
• [12] Sarkar J., Kazy S.K., Gupta A., Dutta A., Mohapatra B., Roy A., Bera P, Mitra A., Sar P: Biostimulation ofindigenous microbial community for bioremediation of petroleum refinery sludge. Front. Microbiol. 2016, vol. 7, s. 1-20.
• [13] Sarkar R, Roy A., Mohapatra B., Pal S., Kazy S.K., Maiti M.K, Sar R: Enrichment and characterization of hydrocarbon-degrading bacteria from petroleum refinery waste as potent bioaugmentation agent for in situ bioremediation. Bioresource Technology 2017, vol. 242, s. 11-27.
• [14] Silva-Castro G.A., Rodriguez-Calvo A., Laguna J., Gonzalez-Lopez J., Calvo C: Autochthonous microbial responses and hydrocarbons degradation in polluted soil during biostimulating treatments under different soil moisture. Assay in pilot plant. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2016, vol. 108, s. 91-98.
• [15] Steliga T.: Bioremediacja odpadów wiertniczych zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi ze starych dołów urobkowych. Prace Instytutu Nafty i Gazu 2009, nr 163, s. 1-331.
• [16] Steliga T: Role of Fungi in Bioremediation of Petroleum Hydrocarbons in Drill Waste. Pol. J. Environ. Stud. 2012, vol. 21, nr 2, s. 471-479.
• [17] Steliga T, Jakubowicz R, Kapusta R: Changes in toxicity during in situ bioremediation of weathered drill wastes contaminated withpetroleum hydrocarbons. Bioresour. Technol. 2012, vol. 125, s. 1-10.
• [18] Varjani S. J.: Microbial degradation of petroleum hydrocarbons. Bioresource Technology 2017, vol. 223, s. 277-286.
• [19] Wu M., Dick W.A., Li W., Wang X., Yang Q., Wang T, Xu L., Zhang M., Chen L.: Bioaugmentation and biostimulation of hydrocarbon degradation and the microbialcommunity in a petroleum-contaminated soil. Int. Biodeter. Biodegr. 2016, vol. 107, s. 158-164.
• [20] Wu M., Li W., Dick W.A., Ye X., Chen K, Kost D., Chen L.: Bioremediation of hydrocarbon degradation in a petroleum-contaminated soil and microbial population and activity determination. Chemosphere 2017, vol. 169, s. 124-130.
• [21] XiaM.,LiuY, Taylor A.A., Fu D., Khan A.R.,TerryaN.: Crude oil depletion by bacterial strains isolated from a petroleum hydrocarbon impactedsolid waste management site in California. Int. Biodeterior. Biodegr. 2017, vol. 123, s. 70-77.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).