Stymulacja rozkładu substancji ropopochodnych w skażonej glebie z wykorzystaniem nadtlenku wodoru i szczepionki Yarrowia Lipolytica a 101

Krzyśko-Łupicka, T.; Kręcidło, M.; Kręcidło, Ł.

doi:10.12912/23920629/64219

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Stymulacja rozkładu substancji ropopochodnych w skażonej glebie z wykorzystaniem nadtlenku wodoru i szczepionki Yarrowia Lipolytica a 101

Autorzy

Krzyśko-Łupicka T. , Kręcidło M. , Kręcidło Ł.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/64219

Warianty tytułu

Stimulation of decomposition of petroleum in contaminated soil with using hydrogen peroxide and Yarrowia lipolytica a 101

Języki publikacji

Abstrakty

Skażenia substancjami ropopochodnymi stanowią ogromny problem, nie tylko w rolnictwie, ponieważ negatywnie wpływają na właściwości fizyko-chemiczne i aktywność biologiczną gleb. Związki te mogą się również akumulować w roślinach lub wraz z pyłem osiadać na ich zielonych częściach. Większość z nich to substancje karcenogenne, dlatego ich usuwanie ze środowiska wymaga zastosowania efektywnych, tanich i bezpiecznych metod. W warunkach laboratoryjnych oceniono przydatność łącznego wykorzystania techniki stymulacji nadtlenkiem wodoru i bioaugmentacji szczepionką drożdżową Yarrowia lipolytica A101 do oczyszczania gleby z substancji ropopochodnych oraz wpływ na dynamikę zmian mikrobioty gleby. Wykorzystanie tych technik nie spowodowało istotnej redukcji ogólnej zawartość związków ropopochodnych w skażonej glebie. Najbardziej efektywnym układ ten okazał się w przypadku degradacji WWA, powodując prawie czterokrotnie obniżenie ich stężenia (z 204 mg·kg-1 do 54 mg·kg-1), ale tylko w początkowym okresie procesu. W przypadku pozostałych grup węglowodorów nie zaobserwowano istotnej redukcji ich zawartości, ponieważ równocześnie w różnym stopniu następowała ich desorpcja z kompleksu glebowego. Bioremediacja wspomagana szczepionką Y. lipolytica A101 w połączeniu z nadtlenkiem wodoru stymulowała rozwój mikroorganizmów prokariotycznych.

The contamination of soil by petroleum substances pose a huge environmental problem because of negative impact on the physical and chemical properties and biological activity of soil. Contamination may also accumulate in plants, or together with dust, deposited on green parts of plants. Most of them are carcinogenic substances, so their removal from the environment requires the use of efficient, cheap and safe methods. The usefulness of bioaugmentation by Y. lipolytica A101 with stimulation by H2O2 for purification of hydrocarbon-contaminated soil was investigated under laboratory conditions. Paralelly, its influence on the dynamics of soil microflora has been tested. The use of combined techniques bioaugmentation and stimulation did not result in a significant reduction of the total content of petroleum compounds in contaminated soil. The tested method was most effective in case of degradation of PAHs; causing almost fourfold content decrease in their concentration (from 204 mg·kg-1 to 54 mg·kg-1). In the case of other hydrocarbons, there was no significant reduction in content. This was probably the result of their desorption from the soil complex. Bioremediation supported by Y. lipolytica A101 in combination with hydrogen peroxide stimulate the development of procaryotic microorganisms.

Słowa kluczowe

gleba bioremediacja substancje ropopochodne Yarrowia lipolytica nadtlenek wodoru

soil remediation petrochemicals Yarrowia lipolytica hydrogen peroxide

Wydawca

Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej

Czasopismo

Inżynieria Ekologiczna

Rocznik

2016

Tom

Nr 49

Strony

56--65

Opis fizyczny

Bibliogr. 34 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Krzyśko-Łupicka T.

teresak@uni.opole.pl

Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. Kardynała Bolesława Kominka 6a/6, 45-032 Opole

autor

Kręcidło M.

Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. Kardynała Bolesława Kominka 6a/6, 45-032 Opole

autor

Kręcidło Ł.

Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. Kardynała Bolesława Kominka 6a/6, 45-032 Opole

Bibliografia

1. Aitken M.D., Long T.C. 2004. Biotransformation, Biodegradation, and Bioremediation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Biodegradation and Bioremediation 2, 83–124.
2. Bankar A.V., Kumar A.R., Zinjarde S.S. 2009. Removal of chromium (VI) ions from aqueous solution by adsorption onto two marine isolates of Yarrowia lipolytica. Journal Hazardous Materials 170(1), 487–494.
3. Bellou S., Makri A., Triantaphyllidou I.E., Papanikolaou S., Aggelis G. 2014. Morphological and metabolic shifts of Yarrowia lipolytica induced by alteration of the dissolved oxygen concentration in the growth environment. Microbiology 160(4), 807–817.
4. Beopoulos A., Desfougeres T., Sabirova J., Zinjarde S., Nicaud J.M. 2010. The hydrocarbon degrading oleaginous yeast Yarrowia lipolytica Chapter 35. In: Handbook of hydrocarbons and lipid biology. (K.N. Timmis Ed.) Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 19, 2111–2121.
5. Calvo C., Manzanera M., Silva-Castro G.A., Uad I., González-López J. 2009. Application of bioemulsifiers in soil oil bioremediation processes. Future prospects. Science of The Total Environment 407(12), 3634–3640.
6. Dean-Ross D., Moody J., Cerniglia C.E. 2002. Utilization of mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbons by bacteria isolated from contaminated sediment. FEMS Microbiology Ecology 41(1), 1–7.
7. Dellagnezze B.M., Sousa G.V., Martins L.L., Domingos D.F., Limache E.E.G., Vasconcellos S.P., Cruz G.F, Oliveira V.M. 2014. Bioremediation potential of microorganisms derived from petroleum reservoirs. Marine Pollution Bulletin 89(1–2), 191–200.
8. Ferreira T., Azevedo D., Coelho M.A., Rocha- Leão M.H. 2009. The crude oil degrading potential of Yarrowia lipolytica. New Biotechnology 25, 223–228.
9. Haritash A.K., Kaushik C.P. 2009. Biodegradation aspects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): a review. Journal of Hazardous Materials 169: 1–15.
10. Jacques R.J., Okeke B.C., Bento F.M., Teixeira A.S., Peralba M.C., Camargo F.A. 2008. Microbial consortium bioaugmentation of a polycyclic aromatic hydrocarbons contaminated soil. Bioresource Technology 99(7), 2637–43.
11. Jeon J., Murugesan K., Nam I., Chang Y. 2013. Coupling microbial catabolic actions with abiotic redox processes: A new recipe for persistent organic pollutant (POP) removal. Biotechnology Advances 31(2), 246–256.
12. Jonsson S., Persson Y., Frankki S., van Bavel B., Lundstedt S., Haglund P., Tysklind M. 2007. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in contaminated soils by Fenton’s reagent: a multivariate evaluation of the importance of soil characteristics and PAH properties. Journal Hazardous Materials 149(1), 86–96.
13. Jung H., Sohn K.D., Neppolian B., Choi H. 2008. Effect of soil organic matter (SOM) and soil texture on the fatality of indigenous microorganisms in intergrated ozonation and biodegradation. Journal of Hazardous Materials 150(3), 809–17.
14. Krzyśko-Łupicka T., 2009. Dynamika zmian mikrobiologicznych i przemian tłuszczu w zaolejonej ziemi bielącej w zależności od jej modyfikacji. Uniwersytet Opolski Studia i Monografie, 417. Wydawnictwo Uniwersytetu Opolskiego, Opole.
15. Krzyśko-Łupicka T., Robak M., 2011. Drożdże Yarrowia lipolytica w biodegradacji substancji tłuszczowych zaolejonej ziemi bielącej. Acta Scientarum Polonorum Biotechnologia 10 (4), 29–38.
16. Krzyśko-Łupicka T., Ciesielczuk T., Chwałowska M., 2013. Stymulacja preparatem Fyre –Zyme procesu biodegradacji substancji ropopochodnych w skażonej glebie. Acta Scientarum Polonorum Biotechnologia 12(1), 5–18.
17. Krzyśko-Łupicka T., Kręcidło Ł. Ocena wpływu bioaugeumetacji szczepionka Yarrowia lipolytica A101 na biodegradację węglowodorów ropopochodnych w skażonej glebie. Publikacja w przygotowaniu do druku.
18. Kwapisz E., 2006. Szlaki tlenowej biodegradacji ropy naftowej. Biotechnologia 2(73), 166 –188.
19. Margesin R., Schinner F. 1997. Effect of temperature on oil degradation by psychotrophic yeast In liquid culture and In soil. FEMS Microbiology Ecology 24, 243–249.
20. Menendez-Vega D., Gallego J.L., Pelaez A.I., Fernandez de Cordoba G., Moreno J., Munoz D., Sanchez J. 2010. Engineered in situ bioremediation of soil and groundwater polluted with weathered hydrocarbons. European Journal of Soil Biology 43(5–6): 310–321.
21. Pala D.M., Carvalho D.D., Pinto, J.C., Sant’Anna G.L. 2006. A suitable model to describe bioremediation of a petroleum-contaminated soil. International Biodeterioration and Biodegradation 58 (3–4), 254–260.
22. Pawełczak M., Dawidowska-Marynowicz B., Oszywa B., Koszałkowska M., Kręcidło Ł., Krzyśko-Łupicka T. 2015. Influence of bioremediation stimulators in soil on development of oat seedlings (Avena sativa) and their aminopeptidase activity. Archives of Environmental Protection 41(1), 24–28.
23. Papanikolaou S., Chatzifragkou A., Fakas S., Galiotou-Panayotou M., Komaitis M., Nicaud J., Aggelis G. 2009. Biosynthesis of lipids and organic acids by Yarrowia lipolytica strains cultivated on glucose. European Journal of Lipid Science and Technology 111(12), 1221–1232.
24. Robak M., Boruczkowski T., Drożdż W., Lazar Z., Baranowska M., Prządo D., Steininger M. 2011. Zastosowanie drożdży Yarrowia lipolytica do bioremediacji gruntu zanieczyszczonego olejem kreozotowym. Ochrona Środowiska 33(2), 27–33.
25. Rosik-Dulewska C., Krzyśko-Łupicka T., Ciesielczuk T., Kręcidło Ł. 2015. Hydrogen peroxide as a biodegradation stimulator in remediation processes of soils heavily contaminated with petrochemicals. Polish Journal of Chemical Technology 17(2), 17–22.
26. Rywińska A., Juszczyk P., Wojtatowicz M., Robak M., Lazar Z., Tomaszewska L., Rymowicz W. 2013. Glycerol as a promising substrate for Yarrowia lipolytica biotechnological applications. Biomass and Bioenergy 48, 148–166.
27. Scow K.M., Hicks K.A. 2005. Natural attenuation and enhanced bioremediation of organic contaminants in groundwater. Current Opinion Biotechnology 16 (3), 246–253.
28. Sirguey C. de Souza e Silva T.P., Schwartz C., Simonnot M. (2008): Impact of chemical oxidation on soil quality. Chemosphere 72(2), 282–289.
29. Stringfellow W.T., Aitken M.D. 1995. Competitive metabolism of naphthalene, methylnaphthalenes, and fluorene by phenanthrene-degrading pseudomonads. Applied and Environmental Microbiology 61(1), 357–362.
30. Suja F., Rahim F., Taha M.R., Hambali N., Rizal Razali M., Khalid A., Hamzah A. (2014): Effects of local microbial bioaugmentation and biostimulation on the bioremediation of total petroleum hydrocarbons (TPH) in crude oil contaminated soil based on laboratory and field observations. International Biodeterioration and Biodegradation 90, 115–122.
31. Vassiliev N., Vassilieva M., Azcon R., Medina A. 2001. Aplicationof free and Co-alginate-entrapped Glomus deserticola and Yarrowia lipolytica in soil-plant system. Journal of Biotechnology 91, 237–242.
32. Vatsal A., Zinjarde S.S., Kumar A.R. 2011. Growth of a tropical marine yeast Yarrowia lipolytica NCIM 3589 on bromoalkanes: relevance of cell size and cell surface properties. Yeast 28(10), 721–732.
33. Zinjarde S., Apte M., Mohite P., Kumar A.R. 2014: Yarrowia lipolytica and pollutants: Interactions and applications. Biotechnology Advances 2 (5), 920–933.
34. Zhang X., Cheng S., Zhu C., Sun S. 2006. Microbial PAH-Degradation in Soil: Degradation Pathways and Contributing Factors. Pedosphere. 16(5), 555–565.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-d7c1eb70-becc-4c25-9eac-fb2bfc31a19a