Integracja zaawansowanych procesów chemicznego utleniania i biodegradacji w detoksykacji aromatycznych nitrozwiązków

Wojcieszyńska, D.; Jankowska, A.; Hupert-Kocurek, K.; Guzik, U.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Integracja zaawansowanych procesów chemicznego utleniania i biodegradacji w detoksykacji aromatycznych nitrozwiązków

Autorzy

Wojcieszyńska D. , Jankowska A. , Hupert-Kocurek K. , Guzik U.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Advances oxidation processes integrated with biodegradation in detoxification of nitroaromatic compounds

Języki publikacji

Abstrakty

Obecność aromatycznych nitrozwiązków w środowisku uwarunkowana jest głównie działalnością antropogeniczną. Z powodu specyficznej grupy funkcyjnej, powodującej dezaktywację pierścienia, tylko nieliczne drobnoustroje wykształciły odpowiednie mechanizmy ich degradacji lub transformacji. Ze względu na oporność nitrozwiązków na mikrobiologiczną degradację w ostatnich latach znaczną uwagę poświęca się badaniom oraz wdrażaniu metod tzw. pogłębionego (zaawansowanego) utleniania. Metody te są często wystarczająco skuteczne w usuwaniu wielu związków aromatycznych zawartych w wodach odpadowych. Umożliwiają one pełną mineralizację zanieczyszczeń, a substancje chemiczne stosowane w tych procesach rozkładają się do nieszkodliwych produktów ubocznych. Wspólna cechą tych systemów jest fakt, iż umożliwiają one generowanie wysoko reaktywnych rodników hydroksylowych OH, wchodzących w reakcje niemal ze wszystkimi związkami organicznymi. Ze względu na wysokie koszty tych metod, podejmuje się próby zintegrowania tanich, ale mało efektywnych metod biologicznych z wydajnymi, ale drogimi metodami chemicznymi. Kombinacja wstępnej obróbki chemicznej toksycznych nitrozwiązków z utlenianiem na drodze biologicznej wydaje się być obiecującą alternatywą w stosunku do metod konwencjonalnych oczyszczania ścieków.

Nitroaromatic compounds are common contaminants enter the environment mainly as a result of anthropogenic activities. These compounds are highly resistant to degradation due to the presence of deactivating groups on the aromatic ring. Hence only few microorganisms have developed mechanisms of their degradation or transformation, considerable attention has recently been paid to the application of advanced oxidation processes in nitroaromatics elimination. In these systems highly reactive hydroxyl radicals OHo, the most powerful oxidizing agent that interact with, almost all organic compounds are generated. Advanced oxidation processes have shown to be effective enough in aromatic hydrocarbons removal. These processes enable complete mineralization of contaminants. Moreover, reagents are break down into harmless by-products after use. Although chemical methods are very effective in degrading the contaminants they are very expensive. Integration of initial chemical treatment of nitroarenes and biological oxidation appears to be promising alternative to conventional way of wastewater treatment.

Słowa kluczowe

nitroareny pogłębione utlenienie biodegradacja mikroorganizmy toksyczność

nitroarene advanced oxidation biodegradation microorganisms toxicity

Wydawca

Bydgoskie Towarzystwo Naukowe

Czasopismo

Ekologia i Technika

Rocznik

2013

Tom

R. 21, nr 1

Strony

16--23

Opis fizyczny

Bibliogr. 40 poz., rys.

Twórcy

autor

Wojcieszyńska D.

autor

Jankowska A.

autor

Hupert-Kocurek K.

autor

Guzik U.

Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Katedra Biochemii

Bibliografia

1. Andreozzi R., Caprio V., Insola A., Marotta R., 1999, Advanced oxidation processes (AOP) for water purification and recovery, Catalysis To¬day, 53, 51-59.
2. Bandara J., Pulgarin C., Peringer P., Kiwi J., 1997, Chemical(photo-activated) coupled biological homogeneous degradation of p-nitro-o-toluene-sulfonic acid in a flow reactor, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 111, 253-263.
3. Behrend C., Heesche-Wagner K., 1999, Formation of hybride-meisenheimer complexes of picric acid (2,4,6-trinitrophenol) and 2,4-dinitrophenol during mineralization of picric acid by Nocord.ioid.es sp. Strain CB 22-2, Applied and Environmental Microbiology, 65, 1372-1377.
4. Biń A.K., Zieliński J., 2000, Chemiczna degradacja zanieczyszczeń w ściekach przemysłowych, Rocznik Ochrony Środowiska, 2, 383-405.
5. Biń K.A., 1998, Zastosowanie procesów pogłębionego utleniania do uzdatniania wody, Ochrona Środowiska l, 3-6.
6. Bolduc L., Anderson W.A., 1997, Enhancement of the biodegradability of model waste-water containing recalcitrant or inhibitory chemical compounds by photocatalytic pre-oxidation, Biodegradation, 8, 237-249.
7. BoopaLhy R., Kulpa C.F., 1992, Trinitrotolu-ene as a sole niirogen source for a sulfate-re-ducing bacterium Desulfovibrio sp. (B strain) isolated from an anaerobic digester, Current Microbiology, 25, 235-241.
8. Bzdon S., Perkowski J., Szadkowska-Nicze M., 2006, Zastosowanie modyfikowanego TiO2 w procesach fotokatalitycznego utleniania związków organicznych w roztworach wodnych, Prace Instytutu Elektrotechniki, 228, 203-223.
9. Contreras S., Rodriguez M., Chamarro E., Esplugas S., 2001, UV- and UV/Pe(III)- enhanced ozonation of nitrobenzene in aqueous solution, Photochemistry and Photobiology, 142, 79-83.
10. El Diwani G., El Rafie S., Hawash S., 2009, Degradation of 2,4,6-trinitrotoluene in aqueous solution by ozonation and Multistage ozonation biological treatmenl, International Journal of Environmental Science and Technology, 6, 619-628.
11. Esteve-Nunez A., Caballero A., Ramo J.L., 2001, Biological degradation of 2,4,6-trinitro-toluene, Microbiology and Molecular Biology Reviews, 65, 335-352.
12. Goi A., Trapido M., Tuhkanen T., 2004, A study of toxicity, biodegradability, and sorne by-products of ozonised nitrophenols, Advances in Emdronmental Research, 8, 303-311.
13. Greń L, Wojcieszyńska D., Guzik U., Perkosz M., Hupert-Kocurek K., 2010, Enhanced bio-transformation of mononitrophenols by Ste-noLrophomonas maltophilia KB2,World Journal of Microbiology and Biotechnolology, 26, 289-295.
14. Gu L., ZhangX., Lei L., 2008, Degradation of aąueous p-nitrophenol by ozonation integrat-ed with activated carbon, Industrial & Engi-rieering Chemistry Research, 47, 6809-6815.
15. Haghighi-Podeh M.R., Bhattacharya S.K., 1996, Fate and toxic effects of nitrophenols on anaerobic treatment systeins, Water Sci¬ence and Technology, 34, 345-350.
16. Haidour A., Ramos J.L., 1996, Identification of products resulting from the biological reduction of 2,4,6-trinitrotoluene, 2,4-dinitro-toluene and 2,6-dinitrotoluene by Pseudomonas sp., Environmental Science & Technol¬ogy, 30, 2365-2370.
17. HaiglerB.E.,SpainJ.C., 1991, Biotransforma-tion of nitrobenzene by bacteria containing toluene degradation pathway, Applied and En-vironmental Microbiology, 57, 3156-3162.
18. Hofmann K., Knackmuss H., Heiss G., 2004, Nitrite elimination and hydrolytic ring cleavage in 2,4,6-trinitrophenol (picric acid) degradation, Applied and Environmental Microbiol¬ogy, 70, 2854-2860.
19. Kavitha V., Palanivelu K., 2005, Degradation of nitrophenols by Fen ton and photo-Fenton processes, Photochemistry and Photobiology, 170, 83-95.
20. Laoufi N.A., Tassalit D., Bentahar F., 2008, The degradation of phenol in water solution by TiO2 photocatalysis in a helical reactor, Global NEST Journal, 10,404-418.
21. Lee Y., Lee W., 2010, Degradation of trichloroethylene by Fe (II) chelated with cross-linked chitosan in a modified Fenton reaction, Journal of Hazardous Materials 178, 187-193.
22. Levsen K., Mussmann E., Berger-Preiss E., Preiss A., Volmer D., Wunsch G., 1993, Analy-sis of nitroaromatic and nitramines in ammunition wastewater and in aqueous samples from former ammunition plants and other military sites, Acta Hydrochimica et Hydro-biologica, 21, 153-156.
23. Li B., Xu X., Zhu L., 2010, Catalytic ozo-nation-biological coupled processes for the treatment of industrial wastewater contain¬ing refractory chlorinated nitroaromatic com-pounds, Biomedicine & Biotechnology, 11, 177-189.
24. Li Z.M., Shea P.J., Comfort S.D., 1998, Nitro-toluene destruction by UV-catalyzed Fenton oxidation, Chemosphere, 36, 1849-1965.
25. Mantzavinos D., Psillakis E., 2004, Enhancement of biodegradability of industrial waste-waters by chemical oxidation pre-treatment, Journal of Chemical Technology and Biotech¬nology, 79, 431-454.
26. Munter R., 2001, Advanced oxidation processes - current status and prospects, Pro-ceedings of the Estonian Academy of Sciences. Chemistry, 50, 59-80.
27. Nawrocki J., 1999, Zaawansowane procesy utleniania w oczyszczaniu wody, Ochrona Środowiska 3, 31-36.
28. Razo-Flores E., Lettinga G., Field J.A., 1999, Biotrasformation and biodegradation of selected nitroaromatics under anaerobic conditions, Biotechnology Progress 15, 358-365.
29. Rieger P., Sinnwel V., Preub A., Francke W., KnackmussH., 1999, Hydride-Meisenheimer complex formation and proLonation as key reactions of 2,4,6-lrinitrophenol biodegrada-tion by Rhodococcus erythropolis, Journal of Bacteriology, 181, 1189-1195.
30. Rodgers J.D., Bunce N.J., 2001, Treatment methods for the remediation of nitroaromatic explosives, Water Research, 35, 2101-2111.
31. Rubalcaba A., Suarez-Ojeda M.E., Fortuny A., Bengoa C., Metcalfe L, Font J., Carrera J., Fabregat A., 2007, Phenol wastewater remediation: advanced oxidation processcs cou-pled to a biological treatment, Water Science & Technology, 55, 221-227.
32. Sarria V., Parra S., Adler N., Peringer P., Benitez N., Pulgarin C., 2002, Recent developments in the coupling of photoassisted and aerobic biological processes for the treatment of biorecalcitrant compounds, Catalysis To¬day, 76, 301-315.
33. Soojhawon L, Lokhande P.D., Kodam K.M., Gawai K.R., 2005, Biotransformation of nitroaromatics and their effects on rnixed function oxidase system, Enzyme and Microbial Technology 37, 527-533.
34. Tanaka K., Luesaiwong W., Hisanaga T., 1997, Photocatalytic degradation of mono-, di- and trinitrophcnol in aąueous TiO2 sus-pension, Journal of Molccular Catalysis, 122, 67-74.
35. Uberoi V., Bhattacharya S.K., 1997, Toxiciry and degradability of Environment i n anaero-bic system, Water Environment Research, 69, 146-156.
36. Wąsowski J., Piotrowska A., 2002, Rozkład organicznych zanieczyszczeń wody w procesach pogłębionego utleniania, Ochrona Śro¬dowiska 2, 28-32.
37. Wojcieszyńska D., Greń L, Łabużek S., 2005, Dioksygenazy - kluczowe enzymy rozkładu związków aromatycznych przez drobnoustroje, Postępy Mikrobiologii, 44, 63-70.
38. Wojcieszyńska D., Guzik U., Greń L, Perkosz M., Hupert-Kocurek K., 2011, Induction of ar-omatic ring: cleavage dioxygenascs in Steno trophomonas maltophilia KB2 in comctabolic system, World Journal of Microbiology and Biotechnology, 27, 805-811.
39. Wojcieszyńska D., Guzik U., Hupert-Kocu¬rek K., Rypień J., 2010, Mikrobiologiczny rozkład nitrofenoli w warunkach tlenowych, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 44, 83-98.
40. Zeyer J., Wasserfallen A., Timmis K.N.,1985, Microbial mineralization of ring-substituted anilines throught an ortho-cleavage pathway, Applied and Environmental Microbiology, 50, 447-453

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPG8-0099-0003