Zastosowanie P. arundinacea w fitoremediacji gleb skażonych wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) oraz wybranymi herbicydami

• Autorzy: Włóka D. , Smol M. , Placek A. , Kacprzak M.

Warianty tytułu

EN

The use of P. arundinacea in the phytoremediation of soil polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons and selected herbicides

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem przeprowadzonego eksperymentu było zbadanie możliwości zastosowania upraw roślin energetycznych, w postaci mozgi trzcinowatej (Phalaris arundinacea), w procesie fitoremediacji terenów zanieczyszczonych herbicydami z grupy fenoksykwasów (2,4-D, MCPA) oraz wybranymi WWA (suma 10 WWA zgodnie z Dz.U. 2016, 1395). Dodatkowo, w ramach doświadczenia przeprowadzono ocenę kinetyki wzrostu i rozwoju proponowanego gatunku roślin w odniesieniu do nawożenia gleby kompostem pochodzenia odpadowego, nano ditlenkiem krzemu oraz mieszanką tych materiałów. Z akres wykonanych badań obejmował dwumiesięczny test donicowy w warunkach ex-situ z wykorzystaniem dwóch serii badawczych (seria 1 – kontrole bez roślin; seria 2 – próby z roślinami). Wyniki uzyskane w trakcie realizacji prac badawczych, pozwoliły wykazać, iż zastosowanie P. arundinacea, w charakterze „czynnika remediacyjnego”, pozwala na znaczące zwiększenie efektywności usunięcia zanieczyszczeń organicznych z gleby. Niemniej jednak zaznaczyć należy, iż najlepsze efekty zarówno w kontekście efektywności procesu, jak i ilości pozyskiwanej biomasy, uzyskane zostały pod wpływem aplikacji nawozu organicznego w postaci kompostu. Dodatkowo zaobserwowano, iż stosowanie materiałów o wysokich właściwościach sorpcyjnych, w charakterze substancji współnawożącej, może znacząco zwiększyć efektywność biotycznych procesów rozkładu zanieczyszczeń organicznych w glebie. Podsumowując można stwierdzić, że proponowana technologia fitoremediacji charakteryzuje się wysoką efektywnością działania, a jej praktyczna implementacja przyczynić się może dodatkowo do zwiększenia udziału produkcji energii z alternatywnych form paliw odnawialnych.

EN

The aim of the experiment was to investigate the possibility of use of energy crops in the form of reed canary grass (Phalaris arundinacea) in the phytoremediation of soil contaminated with phenoxyacid herbicides (2,4-D, MCPA) and selected PAHs (total of 10 PAHs according to Journal of L aws 2016, 1395). In addition, as part of the work, an assessment of the proposed plant species growth and development, in relation to the fertilization of soil with waste origin compost, silicon di-oxide nano powder and mixture of those materials. The scope of the research includes a two-month ex-situ test, with use of two series of experimental pots (series 1 – samples without plants, series 2 – samples with plants). The data obtained during the execution of the experimental works, show that the use of P. arundinacea as a remediation agent can significantly improve the organic pollutants removal efficiency from soil. Nevertheless, it should be noted, that the best results, both in terms of process efficiency and biomass yield, were obtained in samples fertilized with compost. Additionally, it has also been observed that the use of materials with high sorption properties as co-fertilizer, can significantly improve the efficiency of the biotic decomposition of organic pollutants in soil. In conclusion, the proposed phytoremediation technology can be characterized as highly effective. The practical implementation of such a method, may also contribute to the future increase of the share of energy production from alternative forms of renewable fuels.

Słowa kluczowe

PL

wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA); skażenie gleby; fitoremediacja; rośliny energetyczne; herbicydy; 2,4-D; MCPA

EN

polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs); soil pollution; phytoremediation; energetic plants; herbicides; 2,4-D; MCPA

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 102
• Strony: 185--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz. wykr., tab.

Twórcy

autor

Włóka D.

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa

autor

Smol M.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

autor

Placek A.

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa

autor

Kacprzak M.

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa

Bibliografia

• 1. Agamuthu i in. 2013 – Agamuthu, P., Tan, Y.S. i Fauziah, S.H. 2013. Bioremediation of hydrocarbon contaminated soil using selected organic wastes. Procedia Environmental Sciences 18, s. 694–702.
• 2. Bauddh i in. 2017 – Bauddh, K., Singh, B. i Korstad, J. 2017. Phytoremediation Potential of Bioenergy Plants.
• 3. Carvalho i in. 2014 – Carvalho, P.N., Basto, M.C.P., Almeida, C.M.R. i Brix, H. 2014. A review of plant–pharmaceutical interactions: from uptake and effects in crop plants to phytoremediation in constructed wetlands. Environmental Science and Pollution Research 21(20), s. 11729–11763.
• 4. Chen i in. 2015 – Chen, M., Xu, P., Zeng, G., Yang, C., Huang, D. i Zhang, J. 2015. Bioremediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons, petroleum, pesticides, chlorophenols and heavy metals by composting: applications, microbes and future research needs. Biotechnology Advances 33(6), s. 745–755.
• 5. Goggin i in. 2016 – Goggin, D.E., Cawthray, G.R. i Powles, S.B. 2016. 2, 4-D resistance in wild radish: reduced herbicide translocation via inhibition of cellular transport. Journal of Experimental Botany 67(11), s. 3223–3235.
• 6. Grzelak, M. 2009. Plonowanie szuwaru mozgowego oraz skład chemiczny i wartość energetyczna mozgi trzcinowatej. Fragm. Agron 26(4), s. 38–45.
• 7. Lewandowski, W.M. 2012. Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wyd. Naukowo-Techniczne, s. 322–347.
• 8. Liu i in. 2014 – Liu, R., Xiao, N., Wei, S., Zhao, L. i An, J. 2014. Rhizosphere effects of PAH-contaminated soil phytoremediation using a special plant named Fire Phoenix. Science of the Total Environment 473, s. 350–358.
• 9. Lu i in. 2015 – Lu, Y., Song, S., Wang, R., Liu, Z., Meng, J., Sweetman, A.J., ... i Wang, T. 2015. Impacts of soil and water pollution on food safety and health risks in China. Environment international 77, s. 5–15.
• 10. Maliszewska-Kordybach, B. i Smreczak, B. 1997. Zawartosc wielopierscieniowych weglowodorow aromatycznych w glebach uzytkowanych rolniczo na terenie woj. lubelskiego. Roczniki Gleboznawcze 48(1–2), s. 95–110.
• 11. Metz, C.B. i Monroy, A. Eds. 2014. Fertilization: comparative morphology, biochemistry, and immunology. Academic Press.
• 12. Mitchell, R. i Gu, J.D. Eds. 2010. Environmental microbiology. John Wiley & Sons.
• 13. Moubasher i in. 2015 – Moubasher, H.A., Hegazy, A.K., Mohamed, N.H., Moustafa, Y.M., Kabiel, H.F. i Hamad, A.A. 2015. Phytoremediation of soils polluted with crude petroleum oil using Bassia scoparia and its associated rhizosphere microorganisms. International Biodeterioration & Biodegradation 98, s. 113–120.
• 14. Oleszczuk, P. 2006. Persistence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sewage sludge-amended soil. Chemosphere 65(9), s. 1616–1626.
• 15. Osman, K.T. 2014. Soil degradation, conservation and remediation. Dordrecht, The Netherlands: Springer.
• 16. Pandey i in. 2016 – Pandey, V.C., Bajpai, O. i Singh, N. 2016. Energy crops in sustainable phytoremediation. Renewable and Sustainable Energy Reviews 54, s. 58–73.
• 17. Paul, E.A. 2014. Soil microbiology, ecology and biochemistry. Academic press.
• 18. Placek i in. 2015 – Placek, A., Grobelak, A. i Kacprzak, M. 2015. Improving the phytoremediation of heavy metals contaminated soil by use of sewage sludge. International Journal of Phytoremediation 18(6), s. 605–618.
• 19. Ren i in. 2018 – Ren, X., Zeng, G., Tang, L., Wang, J., Wan, J., Liu, Y., ... i Deng, R. 2018. Sorption, transport and biodegradation–An insight into bioavailability of persistent organic pollutants in soil. Science of the Total Environment 610, s. 1154–1163.
• 20. Sigmund i in. 2018 – Sigmund, G., Poyntner, C., Piñar, G., Kah, M. i Hofmann, T. 2018. Influence of compost and biochar on microbial communities and the sorption/degradation of PAHs and NSO-substituted PAHs in contaminated soils. Journal of Hazardous Materials 345, s. 107–113.
• 21. Smith i in. 2017 – Smith, A.M., Smith, M.T., La Merrill, M.A., Liaw, J. i Steinmaus, C. 2017. 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D) and risk of non-Hodgkin lymphoma: a meta-analysis accounting for exposure levels. Annals of Epidemiology.
• 22. Smol, M. i Włodarczyk-Makuła, M. 2012. Effectiveness in the removal of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from industrial wastewater by ultrafiltration technique. Archives of Environmental Protection 38(4), s. 49–58.
• 23. Stefaniuk i in. 2017 – Stefaniuk, M., Oleszczuk, P. i Różyło, K. 2017. Co-application of sewage sludge with biochar increases disappearance of polycyclic aromatic hydrocarbons from fertilized soil in long term field experiment. Science of The Total Environment 599, s. 854–862.
• 24. Ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych wraz z późniejszymi zmianami (Dz.U. 1995, nr 16, poz. 78).
• 25. Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu wraz z późniejszymi zmianami (Dz.U. 2007, nr 147, poz. 1033).
• 26. Weissenfels i in. 1992 – Weissenfels, W.D., Klewer, H.J. i Langhoff, J. 1992. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by soil particles: influence on biodegradability and biotoxicity. Applied Microbiology and Biotechnology 36(5), s. 689–696.
• 27. Włóka i in. 2015 – Włóka, D., Kacprzak, M., Grobelak, A., Grosser, A. i Napora, A. 2015. The Impact of PAHs Contamination on the Physicochemical Properties and Microbiological Activity of Industrial Soils. Polycyclic Aromatic Compounds 35, s. 372–386.
• 28. Włóka i in. 2017 – Włóka, D., Placek, A., Rorat, A., Smol, M. i Kacprzak, M. 2017. The evaluation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) biodegradation kinetics in soil amended with organic fertilizers and bulking agents. Ecotoxicology and environmental safety 145, s. 161–168.

Uwagi

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