The Effect of Petroleum-Derived Substances on Chemical Composition of Winter Wheat

• Autorzy: Rusin M. , Gospodarek J. , Nadgórka-Socha A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2016.23(2)15

Warianty tytułu

PL

Wpływ substancji ropopochodnych na skład chemiczny pszenicy ozimej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to determine the effect of petrol, used engine oil and diesel fuel on the content of calcium, magnesium, iron, potassium and the selected heavy metals in the grain, straw and roots of winter wheat. The effect of bioremediation process on the abovementioned parameters was also determined. The experiment was conducted in 2014 on the area of the Experimental Station of the University of Agriculture in Krakow, situated in Mydlniki. In June 2010, the soil surface was artificially contaminated with petroleum-derived substances in quantity of 6000 mg per 1 kg of dry mass. Half of the objects were subjected to the bioremediation process by adding biopreparation ZB-01. The evaluation of nutrients content was conducted using flame absorption spectrometry. The results of the experiment showed that all used petroleum-derived substances most frequently contributed to the decrease in the content of selected nutrients in the grain of winter wheat. In other organs of plant the content of nutrients and heavy metals due to the presence of petroleum-derived substances in the soil was variable and depended on the type of used substances and on the analysed part of the plant. Application of biopreparation ZB-01 on soil contaminated with engine oil usually caused an increase in the content of analysed nutrients in the roots of plants, but also their decline in the straw. In other objects variables dependencies were noted, most frequently biopreparation had no significant effect on the content of heavy metals in the plants.

PL

Celem przeprowadzonych badań było określenie oddziaływania benzyny, przepracowanego oleju silnikowego i oleju napędowego na zawartość wapnia, magnezu, żelaza i potasu oraz wybranych metali ciężkich w ziarnie, słomie i korzeniach pszenicy ozimej. Dodatkowo określono oddziaływanie procesu bioremediacji na wyżej wymienione cechy. Doświadczenie zostało przeprowadzone w 2014 r. na obszarze Stacji Doświadczalnej Uniwersytetu Rolniczego w Mydlnikach, położonych niedaleko Krakowa. Jest to obszar, który w czerwcu 2010 r. został sztucznie zanieczyszczony substancjami ropopochodnymi w ilości 6000 mg na kg s m. gleby. Połowa z obiektów została poddana procesowi bioremediacji z użyciem preparatu ZB-01. Ocena zawartości składników pokarmowych w liściach roślin została przeprowadzona przy użyciu metody płomieniowej absorbcji atomowej. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że wszystkie zastosowane substancje ropopochodne najczęściej przyczyniały się do spadku zawartości wybranych składników pokarmowych w ziarnie pszenicy ozimej. W pozostałych organach roślinnych zawartość składników pokarmowych, jak również metali ciężkich spowodowana obecnością ropopochodnych w glebie była zmienna i zależała od rodzaju zastosowanego związku i od analizowanej części rośliny. Zastosowany The Effect of Petroleum-Derived Substances on Chemical Composition of Winter Wheat 209 biopreparat ZB-01 na glebę zanieczyszczoną olejem silnikowym najczęściej powodował wzrost zawartości analizowanych składników pokarmowych w korzeniach roślin, ale także ich spadek w słomie, w pozostałych obiektach odnotowano zmienne zależności, najczęściej nie miał on jednak istotnego wpływu na zawartość metali ciężkich w roślinach.

Słowa kluczowe

EN

petroleum-derived substances; bioremediation; nutrients; heavy metals; winter wheat

PL

substancje ropopochodne; bioremediacja; składniki pokarmowe; metale ciężkie; pszenica ozima

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 2
• Strony: 199--210
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab.

Twórcy

autor

Rusin M.

• Department of Agricultural Environment Protection, University of Agriculture, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone].

autor

Gospodarek J.

• Department of Agricultural Environment Protection, University of Agriculture, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone].

autor

Nadgórka-Socha A.

• Department of Ecology, University of Silesia, ul. Bankowa 12, 40–007 Katowice, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Pala DM, de Carvalho DD, Pinto JC, Sant’Anna Jr GL. A suitable model to describe bioremediation of a petroleum-contaminated soil. Int Biodeterior Biodegrad. 2006;58(3-4):254-260. DOI: 10.1016/j.ibiod.2006.06.026.
• [2] Ayotamuno JM, Kogbara RB, Egwuenum PN. A comparison of corn and elephant grass in the phytoremediation of a petroleum hydrocarbon polluted agricultural soil in Port Harcourt. Nigeria. J Food Agric Environ. 2006;4(3-4):216-222. https://www.researchgate.net/profile/Reginald_Kogbara2/publication/244995687_A_Comparison_of_Corn_and_Elephant_Grass_in_the_Phytoremediation_of_a_Petro--leum-_Hydrocarbon_Contaminated_Agricultural_Soil_in_PortHarcourt/links/0c96053567529627b8000000.pdf.
• [3] Das N, Chandran P. Microbial degradation of petroleum hydrocarbon contaminants: an overview. Biotechnol Res Int. 2011;1:1-13. DOI: 10.4061/2011/941810.
• [4] Jahangeer A, Kumar V. An overview on microbial degradation of petroleum hydrocarbon contaminants. Int J Eng Techn Res. 2013;1(8):34-37. https://www.erpublication.org/admin/vol_issue1/upload%20Image/IJETR011822.pdf.
• [5] Caravaca F, Rodán A. Assessing changes in physical and biological properties in soil contaminated by oil sludges under semiarid Mediterranean conditions. Geoderma. 2003;117:53-61. DOI: 10.1016/s0016-7061(03)00118-6.
• [6] Labud V, Garcia C, Hernandez T. Effect of hydrocarbon pollution on the microbial properties of a sandy and a clay soil. Chemosphere. 2007;66(10):1863-1871. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2006.08.021.
• [7] Wyszkowski M, Wyszkowska J, Ziółkowska A. Effect of soil contamination with diesel oil on yellow lupine yield and macrślements content. Plant Soil Environ. 2004;50(5):218-226. http://www.agriculturejournals.cz/publicFiles/52751.pdf.
• [8] Wyszkowski M, Wyszkowska J. Effect of enzymatic activity of diesel oil contaminated soil on the chemical composition of oat (Avena sativa L.) and maize (Zea mays L.). Plant Soil Environ. 2005;51(8):360-367. http://www.agriculturejournals.cz/publicFiles/50994.pdf.
• [9] Iturbe R, Flores C, Castro A, Torres LG. Sub-soil contamination due to oil spills in zones surrounding oil pipeline-pump stations and oil pipeline right-of-ways in Southwest-Mexico. Environ Monit Assess. 2007;133(1-3):387-398. DOI: 10.1007/s10661-006-9593-y.
• [10] Rusin M, Gospodarek J, Nadgórska-Socha A. The effect of petroleum-derived substances on the growth and chemical composition of Vicia faba L. Pol J Environ Stud. 2015;24(5):2157-2166. DOI: 10.15244/pjśs/41378.
• [11] Dindar E, Þaðban FOT, Baºkaya H.S. Bioremediation of petroleum contaminated soil. J Biol Environ Sci. 2013;7(19):39-47. http://jbes.uludag.edu.tr/PDFDOSYALAR/19/mak06.pdf.
• [12] Haritash AK, Kaushik CP. Biodegradation aspects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A review. J Hazard Mater. 2009;169(1-3):1-15. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.03.137.
• [13] Milić JS, Beškoski VP, Ilić MV, Ali SAM, Gojgić-Cvijović GÐ, Vrvić MM. Bioremediation of soil heavily contaminated with crude oil and its products: composition of the microbial consortium. J Serb Chem Soc. 2009;74(4):455-460. DOI: 10.2298/jsc0904455m.
• [14] Azcue J, Murdoch A. Comparison of different washing, ashing, and digestion methods for the analysis of trace elements in vegetation. Int J Environ Anal Chem. 1994;57:151-162. DOI: 10.1080/03067319408027420.
• [15] Nadgórska-Socha A, Kafel A, Kandziora-Ciupa M, Gospodarek J, Zawisza-Raszka A. Accumulation of heavy metals and antioxidant responses in Vicia faba plants grown on monometallic contaminated soil. Environ Sci Pollut Res. 2013;20(2):1124-1134. DOI: 10.1007/s11356-012-1191-7.
• [16] Wyszkowski M, Ziółkowska A. Effect of compost, bentonite and calcium oxide on concent of some macroelements in plants from soil contaminated by petrol and diesel oil. J Elem. 2009;14(2):405-418. DOI: 10.5601/jelem.2009.14.2.21.
• [17] Wyszkowski M, Ziółkowska A. Role of compost, bentonite and calcium oxide in restricting the effect of soil contamination with petrol and diesel oil on plants. Chemosphere. 2009;74(6):860-865. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2008.10.035.
• [18] Osuagwu AN, Okigbo AU, Ekpo IA, Chukwurah PN, Agbor RB. Effect of crude oil pollution on growth parameters, chlorophyll content and bulbils yield in air potato (Dioscorea bulbifera L.). Int J Appl Sci Technol. 2013;3(4):37-42. http://www.ijastnet.com/journals/Vol_3_No_4_April_2013/4.pdf.
• [19] Nwaichi EO, Wegwu MO, Nwosu UL. Distribution of selected carcinogenic hydrocarbon and heavy metals in an oil-polluted agriculture zone. Environ Monit Assess. 2014;186(12):8697-8706. DOI: 10.1007/s10661-014-4037-6.
• [20] Okonokhua BO, Ikhajiagbe B, Anoliefo GO, Emende TO. The effects of spent engine oil on soil properties and growth of maize (Zea mays L.). J Appl Sci Environ Manage. 2007;11(3):147-152. DOI: 10.4314/jasem.v11i3.55162.
• [21] Santos-Echeandia J, Prego R, Cobelo-Garcia A. Influence of the heavy fuel spill from the Prestige tanker wreckage in the overlying seawater column levels of copper, nickel and vanadium (NE Atlantic ocean). J Marine Syst. 2008;72:350-357. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2006.12.005.
• [22] Ujowundu CO, Kalu FN, Nwaoguikpe RN, Kalu OI, Ihejirika CE, Nwosunjoku EC, Okechukwu RI. Biochemical and physical characterization of diesel petroleum contaminated soil in southeastern Nigeria. Res J Chem Sci. 2011;1(8):57-62. http://www.isca.in/rjcs/Archives/v1/i8/ISCA-RJCS-2011-184-10.pdf.
• [23] Nanekar S, Dhote M, Kashyap S, Singh SK, Juwarkar AA. Microbe assisted phytoremediation of oil sludge and role of amendments: a mesocosm study. Int J Environ Sci Technol. 2015;12:193-202. DOI: 10.1007/s13762-013-0400-3.
• [24] Kauppi S, Sinkkonen A, Romantschuk M. Enhancing bioremediation of diesel-fuel-contaminated soil in a boreal climate: Comparison of biostimulation and bioaugmentation. Int Biodeterior Biodegrad. 2011;65:359-368. DOI: 10.1016/j.ibiod.2010.10.011.
• [25] Megharaj M, Ramakrishnan B, Venkateswarlu K, Sethunathan N, Naidu R. Bioremediation approaches for organic pollutants: A critical perspective. Environ Int. 2011;37:1362-1375. DOI: 10.1016/j.envint.2011.06.003.
• [26] Adekunle IM. Bioremediation of soils contaminated with Nigerian petroleum products using composted municipal wastes. Biorem J. 2011;15(4):230-241. DOI: 10.1080/10889868.2011.624137.
• [27] Leszczyńska D, Kwiatkowska-Malina J. The influence of organic matter on yield and quality of winter wheat Triticium aestivum spp. vulgare (L.) cultivated on soils contaminated with heavy metals. Ecol Chem Eng S. 2014;20(4):701-708. DOI: 10.2478/eces-2013-0048.

Uwagi

PL

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