Rhamnolipid-enhanced elution of organic compounds from the creosote-contaminated soil

• Autorzy: Szczepaniak Z. , Sydow M. , Staninska-Pięta J.

Warianty tytułu

PL

Elucja związków organicznych z gleby zanieczyszczonej kreozytem wspomagana ramnolipidami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Rhamnolipids are a group of biosurfactants produced by microorganisms, which are considered to be an eco-friendly enhancing agents in bioremediation of the soils. Here, using creosote-contaminated soil, we investigate the effectiveness of rhamnolipids aqueous solutions (at different concentrations) on removal of polar and non-polar contaminants from the soil matrix. The obtained results show that rhamnolipids at higher concentrations could be more effective as extraction agents compared to the organic solvent - dichloromethane. The highest overall concentration of creosote components (212.3 g mL-1) was detected in aqueous solution of rhamnolipids at concentration equal to 10 CMC. This was achieved mainly because of the high efficiency of this variant to elute both polar (e.g. phenols) and non-polar (e.g. PAHs) compounds. Therefore, aqueous solution of rhamnolipids at concentration of 10 CMC may be recommended for the remediation of areas contaminated by numerous structurally different (i.e. polar and non-polar) chemical compounds, as in the case of the studied creosote-polluted soil.

PL

Ramnolipidy są grupą biosurfaktantów (związków powierzchniowo czynnych pochodzenia mikrobiologicznego), które coraz powszechniej badane są w kontekście ich użyteczności w bioremediacji środowiska. W powyższym artykule zbadano wpływ wodnych roztworów ramnolipidów (w różnych stężeniach) na wypłukiwanie polarnych oraz niepolarnych związków organicznych z gleby skażonej kreozotem. Otrzymane rezultaty wskazują, że wodne roztwory ramnolipidów w wysokich stężeniach mogą być bardziej efektywnym rozwiązaniem niż użycie rozpuszczalnika organicznego - dichlorometanu. Analiza GC-MS wskazała, że najwyższe całkowite stężenie składników kreozotu (212.3 g mL-1) odnotowano po wypłukiwaniu gleby wodnym roztworem ramnolipidów w stężeniu 10 CMC. Wynika to z faktu wysokiej wydajności ekstrakcji zarówno związków polarnych (np. fenoli), jak i niepolarnych (np. WWA) zaobserwowanej dla wspomnianego wariantu ekstrahenta. Wobec tego wodne roztwory ramnolipidów w stężeniu 10 CMC powinny być rozważane jako potencjalnie przydatne odczynniki używane w trakcie prowadzenia remediacji gleb skażonych różnorodnymi (pod względem struktury i polarności) związkami chemicznymi, podobnie jak w wypadku badanej gleby skażonej kreozotem.

Słowa kluczowe

EN

rhamnolipids; creosote; extraction; GC-MS; PAHs

PL

ramnolipidy; kreozot; ekstrakcja; GC-MS; WWA

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, nr 1
• Strony: 100--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Szczepaniak Z.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Instytut Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego, ul. Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznań, Poland

autor

Sydow M.

• Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań, Poland

autor

Staninska-Pięta J.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, ul. Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Bordas F., Lafrance P., Villemur R.: Conditions for effective removal of pyrene from an artificially contaminated soil using Pseudomonas aeruginosa 57SJ rhamnolipids. Environmental Pollution, 2005, 138, 69-76.
• [2] Carriere P.P.E., Mesania F.A.: Enhanced biodegradation of creosote-contaminated soil. Waste Management, 1995, 15(8), 579-583.
• [3] Christofi N., Ivshina I.B.: Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation. Journal of Applied Microbiology, 2002, 93, 915-929.
• [4] Chrzanowski Ł., Wick L.Y., Meulenkamp R., Kaestner M., Heipieper H.J.: Rhamnolipid biosurfactants decrease the toxicity of chlorinated phenols to Pseudomonas putida DOT-T1E. Letters in Applied Microbiology, 2009, 48, 756-762.
• [5] Deschênes L., Lafrance P., Villeneuve K.P., Samson R.: The effect of an anionic surfactant on the mobilization and biodegradation of PAHs in a creosote-contaminated soil. Hydrological Sciences Journal, 1995, 40(4), 471-484.
• [6] Hartnik T., Norli H.R., Eggen T., Breedveld G.D.: Bioassaydirected identification of toxic organic compounds in creosotecontaminated groundwater. Chemosphere, 2007, 66, 435-443.
• [7] Lai C.-C., Huang Y.-C., Wei Y.-H., Chang J.-S.: Biosurfactantenhanced removal of total petroleum hydrocarbons from contaminated soil, Journal of Hazardous Materials, 2009, 169, 609-614.
• [8] Ławniczak Ł., Marecik R., Chrzanowski Ł.: Contributions of biosurfactants to natural or induced bioremediation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97, 2327-2339.
• [9] Neto D.C., Meira J.A., Tiburtius E., Peralta Zamora P., Bugay C., Mitchell D.A., Krieger N.: Production of rhamnolipids in solid-state cultivation: Characterization, downstream processing and application in the cleaning of contaminated soils. Biotechnology Journal, 2009, 4, 748-755.
• [10] Owsianiak M., Szulc A., Chrzanowski Ł., Cyplik P., Bogacki M., Olejnik-Schmidt A.K., Heipieper H.J.: Biodegradation and surfactant-mediated biodegradation of diesel fuel by 218 microbial consortia are not correlated to cell surface hydrophobicity. Applied Microbiology and Biotechnology, 2009, 84, 545-553.
• [11] Scheibenbogen K., Zytner R.G., Lee H., Trevors J.T.: Enhanced removal of selected hydrocarbons from soil by Pseudomonas aeruginosa UG2 biosurfactants and some chemical surfactants. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 1994, 59, 53-59.
• [12] Szczepaniak Z., Staninska J., Sydow M., Piotrowska-Cyplik A., Cyplik P.: The toxicity of rhamnolipids and Tween 80 with regard to white mustard (Sinapis alba) seeds and activated sludge microorganisms. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2015, 60(2), 76-79.
• [13] Szulc A., Ambrożewicz D., Sydow M., Ławniczak Ł., PiotrowskaCyplik A., Marecik R., Chrzanowski Ł.: The influence of bioaugmentation and biosurfactant addition on bioremediation efficiency of diesel-oil contaminated soil: Feasibility during field studies. Journal of Environmental Management, 2014, 132, 121-128.
• [14] Zhan X., Yuan J., Yue L., Xu G., Hu B., Xu R.: Response of uptake and translocation of phenanthrene to nitrogen form in lettuce and wheat seedlings. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22, 6280-6287.

Uwagi

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