Mikrobiologiczna aktywność metaboliczna gleb zanieczyszczonych olejem napędowym i biodieslem

Hawrot-Paw, M.; Martynus, M.; Koniuszy, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Mikrobiologiczna aktywność metaboliczna gleb zanieczyszczonych olejem napędowym i biodieslem

Autorzy

Hawrot-Paw M. , Martynus M. , Koniuszy A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Microbial metabolic activity of soils contaminated with diesel oil and biodiesel

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono wyniki badań wpływu paliw na liczebność wybranych grupy metabolicznych mikroorganizmów glebowych. Analizowano reakcje drobnoustrojów proteolitycznych, amylolitycznych, lipolitycznych oraz celulolitycznych na obecność w glebie oleju napędowego, biodiesla oraz ich mieszaniny w ilości 5% (w/w). Badania prowadzono z użyciem gleb o zróżnicowanym składzie (piasek gliniasty i glina piaszczysta) i zawartości substancji organicznych. W piasku gliniastym odnotowano negatywną reakcję ze strony wszystkich badanych grup drobnoustrojów, niezależnie od rodzaju zanieczyszczenia, a inhibicja utrzymywała się przez cały czas inkubacji. W glinie piaszczystej niekorzystne oddziaływanie badanych paliw dotyczyło głównie mikroorganizmów celulolitycznych, natomiast w przypadku pozostałych grup drobnoustrojów zwiększało się ono wraz ze wzrostem zawartości biopaliwa w glebie. Większa zawartość związków organicznych w glebie sprzyjała rozwojowi mikrobiocenoz, mogła być więc czynnikiem ograniczającym negatywne oddziaływanie paliw w glinie piaszczystej, podobnie jak adsorpcja zanieczyszczeń na glebowych substancjach organicznych. Analizując wyniki badań stwierdzono, że biodiesel może ograniczać aktywność metaboliczną mikroorganizmów w większym stopniu niż paliwo konwencjonalne. Biodiesel – zaliczany do biopaliw – jest substancją obcą w środowisku, może więc powodować zmianę struktury gleby, jej pH, a podczas degradacji mogą pojawiać się toksyczne metabolity.

The paper presents results of the research on the influence of fuels on numbers of selected metabolic groups of soil microorganisms. Response of proteolytic, amylolytic, lipolytic and cellulolytic microorganisms to the presence of diesel oil, biodiesel and their mixtures in soil at the concentration of 5% (w/w per dry mass of soil) was analyzed. The research was carried out on soils with varied mechanical composition (loamy sand and sandy loam) and organic matter content. Negative response of all microbial groups in the loamy sand was noted, regardless of contamination type, and the inhibition was maintained throughout the whole incubation period. In the sandy loam, the adverse impact of fuels was demonstrated mainly for cellulolytic microorganisms, while for other microbial groups it increased with the biodiesel soil content. The higher soil organic matter content facilitated development of microbiocenoses. It could therefore limit adverse impact of fuels in sandy clay, similarly to adsorption of contaminants on the soil organic matter. Analysis of the research results indicates that biodiesel might limit metabolic activity of microorganisms to a higher extent than conventional fuel. Biodiesel as a biofuel is a foreign substance in the environment and may therefore trigger changes in the soil structure and its pH as well as toxic metabolite production upon its degradation.

Słowa kluczowe

mikroorganizmy proteolityczne mikroorganizmy amylolityczne mikroorganizmy lipolityczne mikroorganizmy celulolityczne zanieczyszczone gleby olej napędowy biodiesel

proteolytic microorganisms amylolytic microorganisms lipolytic microorganisms cellulolytic microorganisms contaminated soil diesel oil biodiesel

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2017

Tom

Vol. 39, nr 3

Strony

25--30

Opis fizyczny

Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Hawrot-Paw M.

malgorzata.hawrot-paw@zut.edu.pl

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Inżynierii Systemów Agrotechnicznych, ul. Papieża Pawła VI 1, 71-459 Szczecin

autor

Martynus M.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Inżynierii Systemów Agrotechnicznych, ul. Papieża Pawła VI 1, 71-459 Szczecin

autor

Koniuszy A.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Inżynierii Systemów Agrotechnicznych, ul. Papieża Pawła VI 1, 71-459 Szczecin

Bibliografia

1. R. von WEDEL: Technical Handbook for Marine Biodiesel. CytoCulture International, Point Richmond (USA) 1999.
2. A. DEMIRBAS: Progress and recent trends in biodiesel fuels. Energy Conversion and Management 2009, Vol. 50, No. 1, pp. 14–34.
3. A. DEMIRBAS: Importance of biodiesel as transportation fuel. Energy Policy 2007, Vol. 35, No. 9, pp. 4661–4670.
4. C.-Y. LIN, H.A. LIN, L.-B. HUNG: Fuel structure and properties of biodiesel produced by the peroxidation process. Fuel 2006, Vol. 85, No. 12–13, pp. 1743–1749.
5. S. FERNANDO, C. HALL, S. JHA: NOx reduction from biodiesel fuels. Energy Fuels 2006, Vol. 20, No. 1, pp. 376–382.
6. X. ZHANG: Biodegradability of biodiesel in the aquatic and soil environments. Ph. D. dissertation, University of Idaho, Department of Biological and Agricultural Engineering, Moscow 1996.
7. X. ZHANG, C. PETERSON, D. REECE, R. HAWS, G. MOLLER: Biodegradability of biodiesel in the aquatic environment. Transactions of the ASAE 1998, Vol. 41, No. 5, pp. 1423–1430.
8. M. HAWROT-PAW, B. SMOLIK, A. KAMIENIECKA: Preliminary study of the efficiency of biodiesel biological decomposition with autochthonous soil microflora. Ecological Chemistry and Engineering 2011, Vol. 18, No. 11, pp. 1401–1406.
9. J. C. PASQUALINO, D. MONTANE, J. SALVADO: Synergic effect of biodiesel in the biodegradability of fossil-derived fuels. Biomass and Bioenergy 2006, Vol. 30, No. 10, pp. 874–879.
10. A. LAPINSKIENE, P. MARTINKUS, V. REBZDAITE: Eco-toxicological studies of diesel and biodiesel fuels in aerated soil. Environmental Pollution 2006, Vol. 142, No. 3, pp. 432–437.
11. M. HAWROT-PAW: Biologiczna aktywność gleb zanieczyszczonych biodieslem oraz możliwości ich rekultywacji. Wydawnictwo Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, Szczecin 2011.
12. I. S. TAMADA, R. N. MONTAGNOLLI, P. R. M. LOPES, E. D. BIDOIA: Toxicological evaluation of vegetable oils and biodiesel in soil during the biodegradation process. Brazilian Journal of Microbiology 2012, Vol. 43, No. 4, pp. 1576–1581.
13. A. MONYEM, J. H. van GERPEN: The effect of biodiesel oxidation on engine performance and emissions. Biomass and Bioenergy 2001, Vol. 20, No. 4, pp. 317–325.
14. A. DEMIRBAS: Biodiesel production from vegetable oil via catalytic and non-catalytic supercritical methanol transesterifi cation methods. Progress in Energy and Combustion Science 2005, Vol. 31, pp. 466–487.
15. M. BURBIANKA, A. PLISZKA: Mikrobiologia żywności. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1977.
16. W. KĘDZIA, H. KONIAR: Diagnostyka mikrobiologiczna. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1974.
17. D. G. CONNEY, R. EMERSON: Termophilic Fungi. Freeman and Co., London 1964.
18. W. MALISZEWSKA: Proponowana szczegółowa metodyka analiz mikrobiologicznych gleby. Instytut Upraw, Nawożenia i Gleboznawstwa, Puławy 1954.
19. M. HAWROT, A. NOWAK: Ocena wpływu dawki skażenia olejem napędowym i stosowanych zabiegów bioremediacyjnych na ilość biomasy żywych organizmów w glebie. Folia Universitatis Agriculturae Stetinensis, Agricultura 2004, vol. 234, nr 93, ss. 123–130.
20. M. HAWROT-PAW, M. IZWIKOW: Ecotoxicological effects of biodiesel in the soil. Journal of Ecological Engineering 2015, Vol. 16, No. 5, pp. 34–39.
21. A. MAŁACHOWSKA-JUTSZ, J. MROZOWSKA, M. KOZIELSKA, K. MIKSCH: Aktywność enzymatyczna w glebie skażonej związkami ropopochodnymi w procesie jej detoksykacji. Biotechnologia 1997, vol. 1, nr 36, ss. 79–91.
22. A. B. HARRISON, M. B. RIPLEY, R. K. DART, W, B. BETTS, A. J. WILSON: Effect of protein hydrolysate on the degradation of diesel fuel in soil. Enzyme and Microbial Technology 2000, Vol. 26, No. 5–6, pp. 388–393.
23. W. PRZYSTAŚ, K. MIKSCH, A. MAŁACHOWSKA-JUTSZ: Zmiany aktywności enzymatycznej gleby w procesie biodegradacji zanieczyszczeń naftowych przy użyciu biopreparatów. Archiwum Ochrony Środowiska 2000, vol. 2, nr 26, ss. 59–70.
24. R. MARGESIN, A. ZIMMERBAUER, F. SCHINNER: Soil lipase activity – a useful indicator of soil biodegradation. Biotechnology Techniques 1999, Vol. 13, No. 12, pp. 859– 863.
25. J. PÉREZ, J. MUÑOZ-DORADO, T. de la RUBIA, J. MARTÍNEZ: Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: An overview. International Microbiology 2002, Vol. 5, No. 2, pp. 53–63.
26. V. LABUD, C. GARCIA, T. HERNANDEZ: Effect of hydrocarbon pollution on the microbial properties of a sandy and a clay soil. Chemosphere 2007, Vol. 66, No. 10, pp. 1863–1871.
27. D. MEYER, K. HECK, M. ANDRIGHETTI, F. BENTO: Microbial activity in two soils with different clay content contaminated by different diesel/biodiesel mixtures. African Journal of Microbiological Research 2015, Vol. 9, No. 17, pp. 1175–1183.
28. M. HAWROT-PAW, M. IZWIKOW: Microbiome of soil contaminated by fuels. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis. Agricultura, Alimentaria, Piscaria et Zootechnica 2015, Vol. 322, No. (36)4, pp. 57–66.
29. M. HAWROT-PAW, A. WIJATKOWSKI, M. MIKICIUK: Influence of diesel and biodiesel-contaminated soil on microorganisms, growth and development of plants. Plant, Soil and Environment 2015, Vol. 61, No. 5, pp. 189–194.
30. A. LAPINSKIENE, P. MARTINKUS: Research of anaerobic biodegradation of fats, biodiesel fuel and diesel fuel in soil medium. Environmental Research, Engineering and Management (EREM) 2007, Vol. 1, No. 39, pp. 30–37.
31. D. BORSATO, J. R. M. CINI, H. C. SILVA, R. L. COPPO, K. G. ANGILELLI, I. MOREIRA, E. C. R. MAIA: Oxidation kinetics of biodiesel from soybean mixed with synthetic antioxidants BHA, BHT and TBHQ: Determination of activation energy. Fuel Processing Technology 2014, Vol. 127, pp. 111–116.
32. M. L. MEDEIROS, A. M. M. T. CORDEIRO, N. QUEIROZ, L. E. B. SOLEDADE, A. L. SOUZA, A. G. SOUZA: Efficient antioxidant formulations for use in biodiesel. Energy Fuels 2014, Vol. 28, No. 2, pp. 1074–1080.
33. N. OOI, I. CHOPRA, A. EADY, J.COVE, R. BOJAR, A. J. O’NEIL: Antibacterial activity and mode of action of tertbutylhydroquinone (TBHQ) and its oxidation product, tertbutylbenzoquinone (TBBQ). Journal of Antimicrobial Chemotherapy 2013, Vol. 68, No. 6, pp. 1297–1304.
34. D. WIECZOREK, O. MARCHUT-MIKOLAJCZYK, B. STRZELECKI, M. GAJEWSKA, A. POLEWCZYK, T. ANTCZAK: The effect of tert-butylhydroquinone (TBHQ) on biodiesel bioremediation in soil samples inoculated with bacterial cells. International Biodeterioration and Biodegradation 2016, Vol. 115, pp. 205–211.
35. M. B. LEITE, M. M. de ARAÚJO, I. A. NASCIMENTO, A. C. da CRUZ, S.A. PEREIRA, N.C. do NASCIMENTO: Toxicity of water-soluble fractions of biodiesel fuels derived from castor oil, palm oil, and waste cooking oil. Environmental Toxicology and Chemistry 2011, Vol. 30, No. 4, pp. 893–897.
36. A. C. da CRUZ, M. B. LEITE, L. E. RODRIGUES, I. A. NASCIMENTO: Estimation of biodiesel cytotoxicity by using acid phosphatase as a biomarker of lysosomal integrity. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 2012, Vol. 89, No. 2, pp. 219–224.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-4ec8ed16-bb01-4208-bbfa-77000514f8f1