Influence of rhamnolipids from Pseudomonas PS-17 on coal tar and petroleum residue biodegradation

• Autorzy: Śliwka E. , Kołwzan B. , Grabas K. , Karpenko E. , Rutkowski P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ ramnolipidów produkowanych przez Pseudomonas PS-17 na biodegradację smoły węglowej i pozostałości naftowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The efficiency of biological processes utilized for eliminating hydrocarbons from soil and water environment depends on many factors, among others on the type and level of contaminants and their bioavailability. Pollutants comprising highly hydrophobic and toxic hydrocarbons are characterized by low susceptibility to biodegradation. Among sources of such pollutants are coal tars and heavy petroleum fractions. This paper shows how rhamnolipids isolated from Pseudomonas PS-17 stimulate biodegradation of coal tar waste obtained from former gas work and petroleum residue obtained from atmospheric distillation of light petroleum. The study demonstrates low susceptibility of coal tar component to biodegradation. Addition of rhamnolipids initiated biodegradation process by increasing bioavailability of coal tar components. The highest efficiency of the coal tar biodegradation (28%) was observed at the rhamnolipids concentration of 125 mg in 1 dm3 of the cultivation medium. For the petroleum residue the maximum efficiency was 55% at the rhamnolipids concentration of 250 mg/dm3.

PL

Efektywność procesów biologicznych stosowanych do likwidacji skażeń środowiska gruntowowodnego węglowodorami zależy od bardzo wielu parametrów, m.in. od rodzaju i poziomu zanieczyszczeń oraz ich biodostępności. Małą podatnością na biodegradację charakteryzują się zanieczyszczenia zawierające silnie hydrofobowe i toksyczne węglowodory. Do źródeł takich węglowodorów należą smoły węglowe i ciężkie frakcje ropy naftowej. W pracy przeanalizowano wpływ ramnolipidów produkowanych przez Pseudomonas PS-17 na stymulację procesu biodegradacji odpadów smoły węglowej, pochodzącej z zamkniętej gazowni, i pozostałości naftowej, otrzymanej podczas destylacji atmosferycznej lekkiej ropy naftowej. Biodegradację przeprowadzono, wykorzystując szczepy wyizolowane z gleby skażonej produktami naftowymi. Badania wykazały, że smoła węglowa stanowi substrat bardzo mało podatny na biodegradację. Wprowadzenie ramnolipidów zwiększyło biodostępność składników smoły i zainicjowało proces biodegradacji. Maksymalną efektywność biodegradacji smoły węglowej (28%) uzyskano, stosując stężenie ramnolipidów 125 mg w 1 dm3 podłoża. Dla pozostałości naftowej maksymalna efektywność procesu wynosiła 54%. Uzyskano ją przy stężeniu ramnolipidów 250 mg/dm3.

Słowa kluczowe

EN

biodegradation; petroleum; biochemical engineering; rhamnolipids; hydrocarbons

PL

biodegradacja; ropa naftowa; biotechnologia; ramnolipidy; oczyszczanie środowiska; węglowodory

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 35, nr 1
• Strony: 139--150
• Opis fizyczny: bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Śliwka E.

autor

Kołwzan B.

autor

Grabas K.

autor

Karpenko E.

autor

Rutkowski P.

• Faculty of Chemistry, Wrocław University of Technology, ul. Gdańska 7/9, 50-344 Wrocław,

Bibliografia

• [1] Zanieczyszczenia naftowe w gruncie, J. Surygała (red.), Ofic. Wyd. Polit. Wroc., Wrocław, 2000.
• [2] SURYGAŁA J., ŚLIWKA E., Charakterystyka produktów naftowych w aspekcie oddziaływań środowiskowych, Chemia i Inżynieria Ekologiczna, 1999, 6, 2/3, 131–147.
• [3] NEFF M., STOUT S.A, GUNSTER D.G., Ecological risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments: Identifying sources and ecological hazard, Integr. Environ. Assess. Manag., 2005, 1, 23–33.
• [4] Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Copyright© by John Wiley & Sons, Inc, 2002.
• [5] SURYGAŁA J., ŚLIWKA E., Wycieki ropy naftowej, Przemysł Chemiczny, 1999, 78, 9, 322–325.
• [6] JACOBS M.A., WALDRON D.M., Approaches to sheltered-water oil spills, Sea Techn., 1996, 37, 34– 38.
• [7] SURYGAŁA J., ŚLIWKA E., Oil spill hazards in Poland on the background of the world’s status, Fresenius Environmental Bulletin, 2004, 13, 12b, 1474–1476.
• [8] STECZKO K., PIWOWARCZYK J., Odpady wiertnicze jako źródło zagrożeń dla środowiska, Nafta-Gaz, 1991, 4–6, 455–465.
• [9] ŚLIWKA E., KOŁWZAN B., GRABAS K., KORZEŃ R., Skład i właściwości biologiczne odpadów wiertniczych, Inżynieria Ekologiczna, 2003, nr 8, Warszawa, Wydaw. Nauk. Gabriel Borowski, 27–33.
• [10] PŁAZA G., Bioremediacja gruntów zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi z terenu rafinerii metodą biopryzmy, Wrocław, Ofic. Wyd. Polit. Wroc., 2006.
• [11] LANDMEYER J.E., CHAPELLE F.H., PETKEWICH M.D., BRADLEY P.M., Assessment of natural attenuation of aromatic hydrocarbons in groundwater near a former manufactured-gas plant, South Carolina, USA, Environ. Geology, 1998, 34(4), 279–292.
• [12] BOJAKOWSKA I., IRMIŃSKI W., Zanieczyszczenie związkami organicznymi gleb na terenie starych gazowni, Przegl. Geol., 2002, 50, 8, 691–698.
• [13] ATSDR 1999, Toxicological profile for total petroleum hydrocarbons (TPH), Atlanta, GA: Agency for Toxic Substances and Disease Registry.
• [14] ATSDR 2002, Potential for human exposure, [in:] Toxicological Profile for Wood Creosote, Coal Tar Creosote, Coal Tar, Coal Tar Pitch, and Coal Tar Pitch Volatiles, Atlanta, GA: Agency for Toxic Substances and Disease Registry.
• [15] KOŁWZAN B., Biodegradacja produktów naftowych, [w:] Zanieczyszczenia naftowe w gruncie, J. Surygała (red.), Ofic. Wyd. Polit. Wroc., Wrocław, 2000, 207–237.
• [16] KOŁWZAN B., Wykorzystanie mikroorganizmów do oczyszczania gruntów skażonych produktami naftowymi, Inżynieria. Ekologiczna, 2002, nr 7, 36–44.
• [17] DURANT N.D., WILSON L.P., BOUWER E.J., Microcosm studies of subsurface PAH-degrading bacteria from a former manufactured gas plant, J. of Contaminant Hydrology, 1995, 17, 213–237.
• [18] MORASCH B., HUNKELER D., HOHENER P., TEMIME B., Biodegradation of mono- and polyaromatic hydrocarbons at a former cokery evidenced by isotopes and metabolites, Gasworks Europe, redevelopment, site management and contaminant issues of former MGP’s and other tar oil polluted sites, MGP 2008, Conference in Dresden, Germany, 2008, 59–67.
• [19] FETZNER S., Bacterial degradation of pyridine, indole, quinoline, and their derivatives under different redox conditions, Appl. Microbiol. Biotechnol., 1998, 49, 237–250.
• [20] LAHA S., LUTHY, Inhibition of phenanthrene mineralization by nonionic surfactants in soil–water systems, Environ. Sci. Technol., 1991, 25 (11), 1920–1930.
• [21] GRABAS K., KOŁWZAN B., ŚLIWKA E., Effect of surfactants on the biodegradation of petroleum hydrocarbons, [w:] Environmental engineering studies. Polish research on the way to the EU, L. Pawłowski, M. R. Kluwer (eds.), Academic/Plenum Publ., 2003, 389–398.
• [22] MULLIGAN C.N., Environmental applications for biosurfactants, Environ. Pollut., 2005, 133, 183–198.
• [23] GUHA S., JAFFE P.R., Bioavailability of hydrophobic compounds partitioned into the micellar phase of nonionic surfactants, Environ. Sci. Technol., 1996, 30, 4, 1382–1391.
• [24] VOLKERING F., BREURE A.M., RULKENS W.H., Microbiological aspects of surfactant use for biological soil remediation, Biodegradation, 1998, 6, 401–417.
• [25] SHULGA A., KARPENKO E.V., ELYSSEEV S.A., VILDANOWA-MARTSISHIN R.I., Strain Pseudomonas sp. PS-17 – producer of extracellular biosurfactant and biopolymer, Ukr. Pat. 10467A, 1996.
• [26] BROWN D.G., GUPTA L., KIM T.-H., MOO-YOUNG H.K., COLEMAN A.J., Comparative assessment of coal tars obtained from 10 former manufactured gas plant sites in the Eastern United States, Chemosphere, 2006, 65, 1562–1569.
• [27] ALTGELT K.H., BODUSZYŃSKI M.M., Composition and Analysis of Heavy Petroleum Fractions, Marcel Dekker, Inc, New York, Basel, Hong Kong, 2000.