Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie Lotus corniculatus w badaniach biodegradacji TPH i WWA wspomaganej fitoremediacją

Wojtowicz Katarzyna, Steliga Teresa

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 7

443--454

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z etapową bioremediacją gleby zanieczyszczonej substancjami ropopochodnymi. Badania procesu bioremediacji gleby G6 wykonywano w dwóch etapach. W etapie I przeprowadzono biodegradację zanieczyszczeń ropopochodnych na drodze inokulacji biopreparatem B1, opracowanym na bazie niepatogennych mikroorganizmów autochtonicznych. Badania prowadzono metodą pryzmowania ex situ przez okres 3 miesięcy w ściśle kontrolowanych warunkach temperaturowych. W II etapie badań wstępnie oczyszczoną glebę poddano procesowi biodegradacji (inokulacja biopreparatem B2) wspomaganej fitoremediacją w warunkach ex situ (metoda wazonowa) przez okres 6 miesięcy. W badaniach fitoremediacji wykorzystano komonicę zwyczajną (Lotus corniculatus), należącą do grupy naftofitów. Eksperymenty prowadzono w trzech układach: układ 1 – gleba G6-3 + komonica zwyczajna, układ 2 – gleba G6-3 + biopreparat B2 + komonica zwyczajna, układ 3 – gleba G6-3 + biopreparat B2 z dodatkiem γ-PGA (kwas γ-poliglutaminowy) + komonica zwyczajna. Oceny efektywności I i II etapu bioremediacji dokonano na podstawie przeprowadzonych analiz chromatograficznych i testów toksykologicznych. Zrealizowane badania wykazały, że efektywność I etapu bioremediacji gleby G6 wynosiła 41,67% dla TPH (całkowita zawartość węglowodorów) i 34,73% dla WWA (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne). Największą efektywność II etapu bioremediacji odnotowano w układzie 3, natomiast najniższą – w układzie 1. W wyniku II etapu bioremediacji wspomaganego fitoremediacją za pomocą komonicy zwyczajnej po 6 miesiącach badań osiągnięto spadek stężenia TPH w badanych układach o: 13,32% (układ 1), 39,65% (układ 2) oraz 51,79% (układ 3), natomiast efektywność II etapu biodegradacji WWA wynosiła 8,00% w glebie G6-3(1), 37,10% w glebie G6-3(2) oraz 51,34% w glebie G6-3(3). Wykonane testy toksykologiczne z zastosowaniem Phytotoxkit™, Ostracodtoxkit F™ oraz Microtox®SPT wykazały spadek właściwości toksycznych gleby po przeprowadzeniu procesu oczyszczania. Uzyskane wyniki analiz chromatograficznych i toksykologicznych wykazały, że wykorzystanie fitoremediacji w II etapie remediacji pozwala na zwiększenie efektywności procesu biodegradacji TPH i WWA.

EN

: The article presents issues related to the staged bioremediation of soil contaminated with petroleum substances. The study of the G6 soil bioremediation process was conducted in two stages. In stage I, the biodegradation of petroleum-derived pollutants was carried out by inoculation with biopreparation B1, developed on the basis of non-pathogenic autochthonous microorganisms. The tests were performed using the ex-situ piling method, for a period of 3 months, under strictly controlled temperature conditions. In the second stage of the research, the pre-cleaned soil was subjected to biodegradation (inoculation with biopreparation B2), assisted by phytoremediation, in ex-situ conditions (pot method), for a period of 6 months. In phytoremediation studies, bird's-foot trefoil (Lotus corniculatus) belonging to the group of naphthophytes was used. The experiments were carried out in three systems: system 1 – soil G6-3 + trefoil, system 2 – soil G6-3 + biopreparation B2 + trefoil, system 3 – soil G6-3 + biopreparation B2 with the addition of γ-PGA (γ-polyglutamic acid) + trefoil. The effectiveness of the first and second stages of bioremediation was assessed on the basis of chromatographic analyses and toxicological tests. The conducted research showed that the efficiency of the first stage of G6 soil bioremediation was 41.67% for TPH (total petroleum hydrocarbons) and 34.73% for PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons). The highest efficiency of the 2nd stage of bioremediation was noted in system 3, and the lowest in system 1. As a result of the 2nd stage of bioremediation, supported by phytoremediation with bird's-foot trefoil, after 6 months of research, the concentration of TPH in the tested systems decreased by: 13.32% (system 1), 39.65% (arrangement 2) and 51.79% (arrangement 3), while the efficiency of the second stage of PAH biodegradation was 8.00% in soil G6-3(1), 37.10% in soil G6-3(2) and 51.34% in G6-3(3) soil. The conducted toxicological tests applying PhytotoxkitTM Ostracodtoxkit FTM and Microtox®SPT showed a decrease in the toxic properties of soil after the cleaning process. The obtained results of chromatographic and toxicological analyses showed that the use of phytoremediation in the second stage of remediation allows us to increase the efficiency of the biodegradation of TPH and PAHs.

2

Badania interakcji zachodzących w układzie wodór–skała zbiornikowa–solanka w symulowanych warunkach złożowych

Wojtowicz Katarzyna, Steliga Teresa, Jakubowicz Piotr

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 5

316--325

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z magazynowaniem wodoru w wyeksploatowanych formacjach geologicznych oraz z możliwością wystąpienia interakcji w układach wodór–skała–woda złożowa. Badania kontaktowe prowadzono z wykorzystaniem: materiału skalnego (rdzeń A) o składzie mineralogicznym – kalcyt 99,6%, kwarc 0,4%; trzech rodzajów gazów o różnych stężeniach wodoru (wodór 100%, mieszanina metanu i wodoru w stosunku 84% obj. do 16% obj. oraz mieszanina metanu i wodoru w stosunku 94% obj. do 6% obj.) oraz wody złożowej opracowanej w laboratorium. Określenia interakcji mogących zachodzić w układzie wodór–skała–woda złożowa dokonano na podstawie przeprowadzonych symulacji możliwości wytrącania lub rozpuszczania się składników w układzie za pomocą programu PHREEQC, analiz chromatograficznych fazy gazowej, analiz pierwiastkowych próbek rdzeni z wykorzystaniem metody fluorescencji rentgenowskiej (XRF), analiz mineralogicznych próbek rdzeni z wykorzystaniem metody dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz analiz fizykochemicznych wody złożowej przed testami i po ich zakończeniu (metoda chromatografii jonowej oraz spektrofotometryczna). Symulacja możliwości wytrącania lub rozpuszczania się osadów w układzie wodór–rdzeń A–woda złożowa wskazała na wysoki potencjał do rozpuszczania się anhydrytu i gipsu w badanej wodzie złożowej pod wpływem wzrostu stężenia wodoru w układzie. Poza tym w układach: wodór(16%)–rdzeń A–woda złożowa oraz wodór(100%)–rdzeń A–woda złożowa po zakończeniu testów kontaktowych stwierdzono obecność siarkowodoru w ilości odpowiednio 1,74 mg/dm3 oraz 5,98 mg/dm3 . Przeprowadzone analizy elementarne oraz mineralogiczne rdzeni nie wykazały istotnych zmian w ich składzie w wyniku kontaktu z wodorem, natomiast analiza fizykochemiczna wody złożowej potwierdziła możliwość oddziaływania wodoru na materiał skalny oraz wodę złożową. Na podstawie przeprowadzonych testów kontaktowych stwierdzono, że wraz ze wzrostem stężenia wodoru w gazie wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia interakcji pomiędzy wodorem, materiałem skalnym i wodą złożową.

EN

The article presents issues related to hydrogen storage in exploited geological formations and the possibility of interactions in hydrogen–reservoir rock–formation water systems. Contact studies were carried out using rock material (core A) with a mineralogical composition of 99.6% calcite, 0.4% quartz, three types of gases with different concentrations of hydrogen (100% hydrogen, a mixture of methane and hydrogen in a percentage ratio of 84% to 16 % and a mixture of methane and hydrogen in a percentage ratio of 94% to 6%) and formation water developed in the laboratory. The determination of interactions that may occur in a hydrogen-reservoir rock-formation water system was based on simulations of the possibility of precipitation or dissolution of analytes in the system using the PHREEQC program, chromatographic analyses of the gas phase, elemental analyses of core samples using the X-ray fluorescence method (XRF), mineralogical analyses of samples cores using the X-ray diffraction (XRD) method and physico-chemical analyses of the formation water before and after the tests (ion chromatography and spectrophotometric methods). Simulation of the possibility of precipitation or dissolution of sediments in the hydrogen-core A-formation water system showed a high potential for dissolution of anhydrite and gypsum in the studied formation water under the influence of increasing hydrogen concentration in the system. In addition, in the hydrogen(16%)–core A–formation water and hydrogen(100%)–core A–formation water systems, the presence of hydrogen sulphide was found after contact tests in the amount of 1.74 mg/dm3 and 5.98 mg/dm3 , respectively. The elemental and mineralogical analyses of the cores showed no significant changes in their composition after contact with hydrogen, while the physical and chemical analysis of the formation water confirmed the possibility of hydrogen affecting the rock material and the formation water. Based on the conducted contact tests, it was found that the higher the concentration of hydrogen in the gas, the greater the likelihood of interactions between hydrogen, rock material and formation water.

3

Opracowanie metodyki oznaczania WWA w próbkach gleb z wykorzystaniem chromatografii cieczowej HPLC

Wojtowicz Katarzyna

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 2

141--153

PL

W artykule przedstawione zostały zagadnienia związane z opracowaniem metodyki chromatograficznego oznaczania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w próbkach gleb. Do tego celu stosowano chromatograf cieczowy serii Vanquish Core firmy Thermo Scientific wyposażony w detektor fluorescencyjny (FLD) i detektor UV-ViS. W ramach prowadzonych badań określono optymalne parametry pracy chromatografu, takie jak: objętość próbki, rodzaj eluentów, szybkość przepływu eluentów, gradient eluentów w trakcie analizy chromatograficznej i czas analizy, oraz dobrano kolumnę chromatograficzną umożliwiającą selektywny rozdział analitów. Następnie wykonano kalibrację układu chromatograficznego i walidację metody analitycznej oznaczania WWA, stosując roztwory kalibracyjne opracowane na podstawie roztworu wzorcowego PAH-Mix nr ref. 722393 firmy Macherey-Nagel. Walidacja metody analitycznej obejmowała wyznaczenie liniowości, odchylenia standardowego, względnego odchylenia standardowego, granicy wykrywalności (LOD) i granicy oznaczalności (LOQ) badanych WWA. Chromatograficzna metoda identyfikacji WWA w próbkach gleb wymaga przeprowadzenia analitów z matrycy stałej do matrycy ciekłej (etap izolacji), oczyszczenia próbki z substancji przeszkadzających oraz zagęszczenia ekstraktu (etap wzbogacania). W celu opracowania metody oznaczania WWA w próbkach gleb sprawdzono 3 metody przygotowania próbek do analizy chromatograficznej HPLC: metodę A (metoda QuEChERS), metodę B (ekstrakcja rozpuszczalnikiem w aparacie Soxhleta) i metodę C (ekstrakcja rozpuszczalnikiem wspomagana wytrząsaniem). Otrzymane ekstrakty były następnie oczyszczane na wybranym materiale sorpcyjnym: MgSO4 i PSA (metoda A), CN/SiOH (metoda B) i Al2O3 (metoda C). Do przetestowania wybranych metod przygotowania próbek gleby do analizy chromatograficznej HPLC wykorzystano glebę wzorcową PAHs by HPLC40g (SQC017-40G) firmy Sigma Aldrich, o znanych stężeniach analitów. Oczyszczone ekstrakty poddano analizie chromatograficznej HPLC, obejmującej identyfikację oraz ilościowe oznaczenie poszczególnych WWA, oraz obliczono stopnie odzysku analitów. Na podstawie analiz chromatograficznych i stopni odzysku wytypowano optymalną metodykę przygotowania próbek gleb do analizy chromatograficznej pod kątem oznaczania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Opracowaną metodykę oznaczania WWA w próbkach gleb przetestowano na rzeczywistych próbkach gruntu pobranych z 2 otworów badawczych zlokalizowanych na terenie kopalni ropy naftowej usytuowanej w południowo-wschodniej Polsce.

EN

The article presents issues related to the development of a methodology for the chromatographic determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil samples. For this purpose, a Vanquish Core series liquid chromatograph by Thermo Scientific equipped with a fluorescence detector (FLD) und UV-ViS detector was used. As part of the research, the optimal parameters of the chromatograph work were determined, such as sample volume, type of eluents, eluent flow rate, eluent gradient during the chromatographic analysis and analysis time, and the chromatographic column was selected to enable selective separation of analytes. Then, the chromatographic system was calibrated and the analytical method for PAH determination was validated using calibration solutions prepared on the basis of the PAH-Mix standard solution ref. 722393 from Macherey-Nagel. The validation of the analytical method included the determination of results linearity, standard deviation and relative standard deviation, as well as limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) of the tested method. The chromatographic method of identifying PAHs in soil samples requires the transfer analytes from a solid matrix to a liquid matrix (isolation stage), removal of interfering substances from the sample and concentration of extracts (enrichment stage). Soil samples were tested with 3 methods of sample preparation for HPLC analysis: method A (QuEChERS method), method B (solvent extraction in a Soxhlet apparatus), method C (solvent extraction with shaking). The obtained extracts were then purified on the selected sorption material: MgSO4 and PSA (method A), CN/SiOH (method B) and Al2O3 (method C). Standard soil PAHs by HPLC40g (SQCo17-40g) from Sigma Aldrich with known analyte concentrations was used to test selected methods of preparing soil samples for HPLC chromatographic analysis. The purified extracts were subjected to HPLC chromatographic analysis including identification and quantification of individual PAHs, and the recovery rates of the analytes were calculated. On the basis of chromatographic analyzes and degrees of recovery, the most optimal methodology for preparing soil samples for chromatographic analysis for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons was selected. The developed methodology for determination of PAHs in soil samples was tested on real soil samples collected from 2 boreholes located in an oil mine site in south-eastern Poland.

4

Badania laboratoryjne wpływu dodatku γ-PGA na efektywność biodegradacji węglowodorów ropopochodnych

Wojtowicz Katarzyna, Steliga Teresa, Skalski Tomasz

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 9

668--678

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z biodegradacją węglowodorów ropopochodnych (TPH – suma węglowodorów ropopochodnych, BTEX – węglowodory monoaromatyczne, WWA – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) w glebie na drodze inokulacji biopreparatem opracowanym na bazie autochtonicznych szczepów bakteryjnych oraz mieszaninami biopreparatu z roztworem γ-PGA. Badania biodegradacji prowadzono w warunkach laboratoryjnych z wykorzystaniem zestawu Oxi-Top. Materiał badawczy stanowiła gleba pobrana z terenu dołu urobkowego charakteryzująca się wysokim stężeniem węglowodorów ropopochodnych. W badaniach biodegradacji zastosowano cztery sposoby inokulacji: wariant A (biopreparat), wariant B (biopreparat i roztwór γ-PGA w stosunku objętościowym 2 : 1), wariant C (biopreparat i roztwór γ-PGA w stosunku objętościowym 1 : 1) oraz wariant D (biopreparat i roztwór γ-PGA w stosunku objętościowym 1 : 2). Efektywność biodegradacji oceniono na podstawie przeprowadzonych badań respirometrycznych oraz analiz chromatograficznych. Wartości aktywności mikrobiologicznej w próbkach gleby inokulowanych biopreparatem oraz roztworem γ-PGA po 60 dniach testu wynosiły 2040 mg O2/dm3 (wariant B), 3769 mg O2/dm3 (wariant C) i 5127 mg O2/dm3 (wariant D), natomiast w próbce inokulowanej samym biopreparatem (wariant A) oznaczono 1582 mg O2/dm3 . Wykonane analizy chromatograficzne wykazały, że stopień biodegradacji TPH po zakończeniu testu wynosił 36,78%, podczas gdy dodanie γ-PGA do biopreparatu spowodowało obniżenie zawartości TPH o 39,73% (wariant B), 42,37% (wariant C) oraz 44,34% (wariant D). Stopień biodegradacji BTEX w glebach inokulowanych biopreparatem z dodatkiem γ-PGA wynosił od 47,11% do 51,00%, natomiast bez dodatku γ-PGA 44,53%. Z kolei inokulacja gleby biopreparatem z dodatkiem γ-PGA spowodowała obniżenie zawartości WWA w badanej glebie o 32,18% (wariant B), 37,40% (wariant C), 39,62% (wariant D), a samym biopreparatem – o 29,40% (wariant A). Przeprowadzone badania laboratoryjne wykazały, że γ-PGA wpływa korzystnie na efektywność procesu biodegradacji substancji ropopochodnych takich jak węglowodory alifatyczne, węglowodory monoaromatyczne oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.

EN

The article presents issues related to the biodegradation of petroleum hydrocarbons (TPH – total petroleum hydrocarbons, BTEX – monoaromatic hydrocarbons, PAH – polycyclic aromatic hydrocarbon) in soil by inoculation with a biopreparation based on autochthonous bacterial strains and mixtures of biopreparation with γ-PGA solution. The biodegradation tests were carried out in laboratory conditions with the use of the Oxi-Top kit. The test material was soil collected from the mining pit, characterized by high concentrations of petroleum hydrocarbons. In the biodegradation tests, four inoculation variants were applied: variant A (biopreparation), variant B (biopreparation and γ-PGA solution in a 2 : 1 volume ratio), variant C (biopreparation and γ-PGA solution in a 1 : 1 volume ratio) and variant D (biopreparation and γ-PGA solution in a 1 : 2 volume ratio). The biodegradation efficiency was assessed on the basis of respirometric tests and chromatographic analyzes. The values of microbial activity in soil samples inoculated with the biopreparation and the γ-PGA solution after 60 days of the test were 2,040 mg O2/dm3 (variant B), 3,769 mg O2/dm3 (variant C) and 5,127 mg O2/dm3 (variant D), while in the sample inoculated with the biopreparation alone 1,582 mg O2/dm3 variant A. The chromatographic analyzes carried out showed that the degree of TPH biodegradation after the end of the test was 36.78%, while the addition of γ-PGA to the biopreparation reduced the TPH content by 39.73% (variant B), 42.37% (variant C) and 44.34% (variant D). The degree of BTEX biodegradation in soils inoculated with the biopreparation with the addition of γ-PGA ranged from 47.11 to 51.00%, while in the variant without the addition of γ-PGA it was 44.53%. In turn, soil inoculation with the biopreparation with the addition of γ-PGA reduced the PAH content in the tested soil by 32.18% (variant B), 37.40% (variant C), 39.62% (variant D), and the biopreparation itself by 29.40% (variant A). Laboratory tests have shown that γ-PGA positively affects the efficiency of biodegradation process of petroleum substances such as aliphatic hydrocarbons, monoaromatic hydrocarbons and polycyclic aromatic hydrocarbons.

5

Określenie możliwości zastosowania symulacji komputerowej do przewidywania kierunku przebiegu reakcji podczas zatłaczania wód złożowych

Jakubowicz Piotr, Steliga Teresa, Kluk Dorota, Wojtowicz Katarzyna

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 4

244--254

PL

Obecnie praktycznie całość wód wydobytych w procesie eksploatacji węglowodorów zostaje zagospodarowana poprzez zatłoczenie do wyeksploatowanych złóż. Zmiany parametrów fizyczno-chemicznych (pH, potencjału redox, temperatury itp.) wody podczas wydobycia oraz kontakt wody zatłaczanej z obecną w złożu wodą rodzimą i skałą złożową mogą skutkować wytrącaniem cząstek osadów i zawiesin. Powoduje to kolmatację strefy przyodwiertowej i ograniczenie ilości wody możliwej do zatłoczenia odwiertem chłonnym. Z uwagi na wysoki stopień skomplikowania układu woda zatłaczana–woda złożowa–skała zbiornikowa oraz szeroki wachlarz oddziaływań pomiędzy poszczególnymi składnikami dysponowanie danymi analitycznymi nie zawsze pozwala na prawidłową interpretację przebiegu procesów i określenie ich wpływu na przepuszczalność strefy przyodwiertowej. Wykorzystując wyniki analiz fizyczno-chemicznych składu próbek wód separatorowych o zróżnicowanych właściwościach – dwie próbki o niskiej mineralizacji S1K (575 mg/dm3 ) i S4K (551 mg/dm3 ), próbka o wysokiej mineralizacji S2K (306 428 mg/dm3 ) i próbka o średniej mineralizacji S3K (79 858 mg/dm3 ) – przeprowadzono obliczenia z wykorzystaniem programu PHREEQC dla trzech baz danych: phreeqc.dat, wateq4f.dat oraz pitzer.dat. Stwierdzono, że w przypadku wód o niskiej mineralizacji wyniki uzyskane na podstawie każdej z baz danych są zbliżone dla minerałów występujących we wszystkich bazach. Natomiast w przypadku roztworów o wysokiej mineralizacji pojawiają się wyraźne różnice w otrzymanych rezultatach. Obliczone indeksy rozpuszczalności pozwoliły na określenie kierunku przebiegu reakcji wytrącania/rozpuszczania poszczególnych minerałów w złożu i wskazanie zagrożeń – głównie ze względu na powstające osady związków żelaza – dla pracy odwiertu zatłaczającego. Przeprowadzono także badania laboratoryjne mieszania wód, podczas których zaobserwowano powstawanie osadów tlenków żelaza, mogących uszkadzać strefę przyodwiertową, co potwierdziło dane uzyskane podczas symulacji komputerowych.

EN

Currently, practically the entire volume of water extracted in the process of hydrocarbon exploitation is utilized by injection into deposits. Changes in the physico-chemical parameters (pH, red-ox potential, temperature, etc.) of the water during extraction and the contact of the injected water with the native water and deposit rock may result in the precipitation of sediment particles and suspensions. It causes clogging of the near-wellbore zone and limits the amount of water that can be injected with the injection well. Due to the high complexity of the system: the injected water–reservoir rock, and a wide range of interactions between individual components, the analytical data does not always allow for the correct interpretation of the course of the processes and determination of their impact on the permeability of the near-well zone. Using the results of physico-chemical analyses of the composition of separator water samples with different properties – two samples with low mineralization S1K (575 mg/dm3 ) and S4K (551 mg/dm3 ), a sample with high S2K (306 428 mg/dm3 ) and medium mineralization S3K (79 858 mg/dm3 ) – calculations were performed using the PHREEQC program for the three databases: phreeqc.dat, wateq4f.dat and pitzer.dat. It was found that in the case of low mineralization waters, the results obtained in each of the databases are similar for the minerals present in all the databases. However, in the case of solutions with high mineralization, there are significant differences in the obtained results. The calculated solubility indices allowed to determine the direction of the precipitation/dissolution reaction of individual minerals in the deposit and to indicate the risks, mainly with the formation of iron compounds deposits, for the operation of the injection well. Laboratory tests of water mixing were also carried out. The formation of iron oxide deposits that could damage the near-well zone was observed, which confirmed the results obtained during computer simulations.

6

Badanie stabilności barwnych znaczników fluorescencyjnych w silnie zasiarczonych wodach złożowych

Wojtowicz Katarzyna

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 2

82--91

PL

W artykule zostały przedstawione zagadnienia związane z oznaczaniem barwnych znaczników fluorescencyjnych, takich jak fluoresceina, eozyna żółtawa, rodamina B i uranina, w wodach złożowych metodą spektrofotometryczną. W tym celu sprawdzono wpływ pH roztworu na widma absorpcji badanych znaczników. Otrzymane wyniki wykazały, że fluoresceina, rodamina B i uranina są wrażliwe na zmianę odczynu roztworu, dlatego w dalszych badaniach wskazane jest stosowanie stabilnych roztworów znaczników oraz kontrola i ewentualna korekta pH. W ramach badań wykreślono krzywe kalibracyjne fluoresceiny, eozyny żółtawej, rodaminy B i uraniny w wodzie destylowanej, wodzie złożowej A4 i silnie zasiarczonych wodach złożowych A5 i A6 oraz przeprowadzono walidację metody analitycznej. Walidacja ta obejmowała wyznaczenie liniowości, odchylenia standardowego i względnego odchylenia standardowego badanych znaczników. Wysokie wartości współczynników regresji (0,9927–0,9998) analizowanych znaczników świadczą o dobrym dopasowaniu liniowym, natomiast niskie wartości odchylenia standardowego i względnego odchylenia standardowego – o powtarzalności i precyzji metody. Szczególną uwagę zwrócono na badania trwałości barwnych znaczników fluorescencyjnych w silnie zasiarczonych wodach złożowych. W tym celu sporządzono roztwory badanych znaczników o stężeniu 10 mg/dm3 w wodzie destylowanej, wodzie złożowej A4 i silnie zasiarczonych wodach złożowych A5 i A6. Pomiar stężenia znaczników w badanych wodach wykonywano co 2 dni przez okres 1 miesiąca. Uzyskane wyniki badań wykazały, że roztwory fluoresceiny, eozyny żółtawej, rodaminy B i uraniny są stabilne w wodzie destylowanej i wodzie złożowej A4, natomiast w wodach złożowych A5 i A6 ulegają degradacji. Najbardziej wrażliwe okazały się fluoresceina i jej pochodna uranina, które w wodzie złożowej A6 uległy całkowitej degradacji po 20 (fluoresceina) i 22 (uranina) dniach. Nieznacznie bardziej trwałe w silnie zasiarczonych wodach złożowych okazały się eozyna żółtawa i rodamina B, które w wodzie złożowej A6 uległy całkowitej degradacji po 24 dniach.

EN

The article presents the issues related to the determination of colored fluorescent tracers such as fluorescein, eosin yellowish, rhodamine B and uranine in reservoir waters by spectrophotometric method. For this purpose, the influence of the pH of the solution on the absorption spectra of the tested tracers was checked. Test results show that fluorescein, rhodamine B and uranine are sensitive to changes in the buffer pH, therefore it is advisable to use stable tracer solutions as well as to control and possibly correct pH in further tests. As part of the study, calibration curves of fluorescein, eosin yellowish, rhodamine B and uranine in distilled water, reservoir water A4 and highly sulfated reservoir waters A5 and A6 were plotted and the analytical methods were validated. Analytical validation included determination of linearity, standard deviation and relative standard deviation of the tested tracers solutions. High values of the regression parameters (0.9927– 0.9998) of the analyzed tracers prove a good linear fit, while low values of standard deviation and relative standard deviation prove its repeatability and precision. Particular attention was paid to testing the stability of colored fluorescent tracers in highly sulfated reservoir waters. For this purpose, solutions of the tested tracers were prepared at concentrations of 10 mg/dm3 in distilled water, A4 reservoir water and highly sulfated A5 and A6 reservoir waters. Measurements of the tested tracers in the prepared solutions were performed every 2 days over the period of 1 month. The test results show that fluorescein, eosin yellowish, rhodamine B and uranine solutions are stable in the distilled water and A4 reservoir water, while they degrade in the A5 and A6 reservoir waters. Fluorescein and uranine turned out to be the most sensitive, as they degraded completely in the A6 reservoir water after 20 (fluorescein) and 22 (uranine) days. Yellowish eosin and rhodamine B turned out to be slightly more stable in highly sulfated reservoir waters, as they degraded completely in the A6 reservoir water after 24 days.

7

Study on bioremediation of soil contaminated with polychlorinated biphenyls (PCBs)

Wojtowicz Katarzyna, Steliga Teresa

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 8

507--516

EN

The article presents issues related to biodegradation of polychlorinated biphenyls in soil by inoculation with a biopreparation IN-3 developed on the basis of microorganisms capable of metabolizing PCB. Biodegradation tests were carried out using the ex-situ technological pile method on a specially constructed test stand. As part of the research, physical and chemical analyzes of the initial soil were performed, with particular regard to the content of nutrients (nitrogen and phosphorus), PCB chromatographic analyzes and toxicological analyzes. Before inoculating soil with biopreparation IN-3, the parameters of the process were established (temperature = 17–25°C, humidity = 20–25%, pH = 7.5–7.8, content of nutrients: C:N:P = 100:10:1), which were monitored during bioremediation. During soil treatment, the content of identified PCB congeners was monitored. The assessment of biodegradation efficiency of polychlorinated biphenyls in soil was complemented by toxicological monitoring, which was carried out using live organisms representing all trophic levels: producers (PhytotoxkitTM test), consumers (Ostracodtoxkit FTM test) and reducers agents (Microtox®SPT test). Also, the presence of mutagenic factors were tested with the Ames mutagenicity test. As a result of the six-month biodegradation process of soil contaminated with aged transformer oil, upon inoculation with biopreparation IN-3, a reduction in the content of polychlorinated biphenyls from 13 153.9 µg/kg d.m. down to 1650.4 µg/kg d.m. (87.5%) was archieved. The obtained chromatographic analysis results showed that the efficiency of the PCB biodegradation depended on the number of chlorine atoms in the biphenyl ring (with the increase in the number of chlorine atoms in the PCB molecule the degree of biodegradation decreased) and the structure of the molecule (PCB congeners having 2 or more chlorine atoms in the biphenyl ring ortho positions were more difficult to biodegrade than non-ortho or mono-ortho, while polychlorinated biphenyls, in which chlorine atoms occur on only one phenyl ring, were more easily biodegradable). The toxicological analysis showed a reduction in the toxicity of the soil tested from toxicity unit TU = 26.7 to TU = 6.1. In addition, toxkit tests (PhytotoxkitTM and Ostracodtoxkit FTM) showed a decrease in inhibition of test organism growth from 69.3 to 14.8% (Ostracodtoxkit FTM test) and from 64.7–78.0 to 11.9–17.5% (Phytotoxkit test). Decreasing the mutagenicity index from 8.3 to 1.5 in the Ames test confirmed the effectiveness of the purification process. Based on the results of the experiment, conclusions were made regarding issues related to biodegradation of polychlorinated biphenyls in soil.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z biodegradacją polichlorowanych bifenyli w glebie w drodze inokulacji biopreparatem IN-3, opracowanym na bazie mikroorganizmów zdolnych do metabolizowania PCB. Badania biodegradacji prowadzono metodą pryzmowania ex-situ na specjalnie do tego celu skonstruowanym stanowisku badawczym. W ramach prowadzonych badań wykonano analizy fizyczno-chemiczne gleby wyjściowej, ze szczególnym uwzględnieniem zawartości substancji biogennych (azot i fosfor), analizy chromatograficzne PCB oraz analizy toksykologiczne. Przed przystąpieniem do inokulacji gleby biopreparatem ustalono parametry prowadzenia procesu (temperatura = 17–25°C, wilgotność = 20–25%, pH = 7,5–7,8, zawartość substancji biogennych: C:N:P = 100:10:1), które kontrolowano w trakcie bioremediacji. W trakcie oczyszczania gleby prowadzono monitoring zawartości zidentyfikowanych kongenerów PCB. Ocenę skuteczności biodegradacji polichlorowanych bifenyli w glebie rozszerzono o monitoring toksykologiczny, który przeprowadzono przy użyciu żywych organizmów reprezentujących wszystkie poziomy troficzne: producentów (test PhytotoxkitTM), konsumentów (test Ostracodtoxkit FTM) i reducentów (test Microtox®SPT), a także wykonano badania obecności czynników mutagennych (test Amesa). W wyniku przeprowadzonego sześciomiesięcznego procesu biodegradacji gleby zanieczyszczonej zestarzałym olejem transformatorowym, na drodze inokulacji biopreparatem IN-3, osiągnięto obniżenie zawartości polichlorowanych bifenyli z 13 153,9 µg/kg s.m. do 1650,4 µg/kg s.m. (87,5%). Uzyskane wyniki analiz chromatograficznych wykazały, że efektywność biodegradacji PCB zależy od liczby atomów chloru w pierścieniu bifenylu (wraz ze wzrostem liczby atomów chloru w cząsteczce PCB maleje stopień biodegradacji) oraz budowy przestrzennej cząsteczki (kongenery PCB posiadające w pierścieniu bifenylu dwa lub więcej atomów chloru w pozycji ortho trudniej ulegają biodegradacji, aniżeli non-ortho lub mono-ortho, z kolei polichlorowane bifenyle, w których atomy chloru występują tylko na jednym pierścieniu fenylowym, są łatwiej biodegradowalne). Przeprowadzona analiza toksykologiczna wykazała obniżenie toksyczności badanej gleby ze stopnia toksyczności TU = 26,7 do TU = 6,1. Ponadto testy typu toxkit (PhytotoxkitTM i Ostracodtoxkit FTM) wykazały obniżenie zahamowania wzrostu organizmów testowych z 69,3% do 14,8% (test Ostracodtoxkit FTM) oraz z poziomu 64,7–78,0% do 11,9–17,5% (test PhytotoxkitTM). Obniżenie wskaźnika mutagenności z 8,3 do 1,5 w teście Amesa potwierdziło skuteczność przeprowadzonego procesu oczyszczania. Na podstawie uzyskanych wyników przeprowadzonego eksperymentu sformułowano wnioski dotyczące zagadnień związanych z biodegradacją polichlorowanych bifenyli w glebie.

8

Wykorzystanie testów respirometrycznych do oceny efektywności biodegradacji osadów z instalacji kopalnianych

Steliga Teresa, Wojtowicz Katarzyna

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 1

29--37

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z biodegradacją osadów zdeponowanych w instalacjach wydobywczych i transportujących ropę naftową. Materiał badawczy stanowiły osady zdeponowane w różnych częściach instalacji. Zbadano skład osadów pod kątem zawartości substancji nieorganicznych i organicznych, grupowego składu węglowodorów ropopochodnych (węglowodory alifatyczne, aromatyczne, żywice, asfalteny) oraz zawartości węglowodorów ropopochodnych TPH. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że badane osady składają się głównie z substancji organicznych, z czego zdecydowaną większość stanowią węglowodory alifatyczne. Wyjątkiem jest osad pobrany po tłokowaniu, w którym odnotowano stosunkowo duże zawartości węglowodorów aromatycznych, żywic i asfaltenów. Dla wszystkich osadów obliczono zawartość n-alkanów o długości łańcucha węglowego od n-C8 do n-C44. Szczególną uwagę zwrócono na podatność osadów na biodegradację pod wpływem biopreparatów opracowanych na bazie mikroorganizmów allochtonicznych. Szybkość biodegradacji substancji ropopochodnych analizowano wykorzystując zestaw OxiTop Control. Wzrost aktywności mikrobiologicznej w środowisku reakcyjnym pod wpływem dodatku biopreparatów świadczył o biodegradacji substancji organicznych zawartych w osadach. Na podstawie uzyskanych wyników testu respirometrycznego wytypowano biopreparat, pod wpływem którego biodegradacja zachodziła najbardziej efektywnie. Najbardziej skuteczny okazał się biopreparat IV, w wyniku działania którego uzyskano obniżenie zawartości węglowodorów alifatycznych o długości łańcucha węglowego n-C8 do n-C18 dla osadu najłatwiej biodegradowalnego (osad nr 5) o 59–37%. Natomiast w osadzie najtrudniej biodegradowalnym (osad nr 5) zanotowano spadek o 27–11%. Węglowodory z zakresu n-C19 do n-C30 również uległy biodegradacji w zadowalającym stopniu, tj. 35–14% w osadzie nr 5 oraz 11–6% w osadzie nr 4. Węglowodory zawierające powyżej 30 atomów węgla w cząsteczce uległy redukcji w granicach 13–3% w osadzie nr 5 i 6–2% w osadzie nr 4. Dla osadów surowych i osadów po przeprowadzeniu testu biodegradacji z wybranym biopreparatem, sporządzono wykresy ilustrujące zmianę zawartości n-alkanów w badanych próbkach.

EN

The article presents issues related to the biodegradation of sediments deposited in extraction and transporting crude oil installations. The research material were sediments deposited in various parts of the installation. The composition of sediments in terms of the content of inorganic and organic substances, group composition (aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, resins, asphaltenes) and the content of Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) were examined. On the basis of the results obtained, it was concluded that the sediments studied consist mainly of organic substances, of which the vast majority are aliphatic hydrocarbons. The exception is the post-piston sediment, in which relatively high amounts of aromatic hydrocarbons, resins and asphaltenes were noted. The content of n-alkanes with carbon chain length from n-C8 to n-C44 was calculated for all sediments. Particular attention was paid to the susceptibility of sediments to biodegradation under the influence of biopreparations prepared on the basis of allochthonic microorganisms. The rate of biodegradation of petroleum derivatives was analyzed using the OxiTop Control set. The increase in microbial activity in the reaction environment under the addition of biopreparations attested to the biodegradation of organic substances contained in the sediments. On the basis of the results of the respirometric test, a biopreparation was selected, under which biodegradation took place most effectively. The most effective was biopreparation IV, as a result of which the reduction of aliphatic hydrocarbons with a carbon chain length of n-C8 to n-C18 for the most biodegradable sediment (sediment No. 5) by 59–37% was achieved, whereas the most difficult to biodegrade sediment (sediment No. 5) by 27–11%. Hydrocarbons from the range of n-C19 to n-C30 were also biodegradable to a satisfactory degree, i.e. 35–14% in the sediment No. 5 and 11÷6% in the sediment No. 4. Hydrocarbons containing more than 30 carbon atoms in the molecule were reduced within the limits of 13–3% in sediment No. 5 and 6–2% in sediment No. 4. For raw sediments and sediments after biodegradation test using the selected biopreparation, charts illustrating the change in the content of n-alkanes in the samples were made.

9

Opracowanie metodyki oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb

Wojtowicz Katarzyna, Jakubowicz Piotr

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 7

420--429

PL

W artykule przedstawione zostały zagadnienia związane z opracowaniem metodyki chromatograficznego oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb. Do tego celu stosowano chromatograf gazowy wyposażony w detektor wychwytu elektronów (GC-ECD) firmy Perkin Elmer. W ramach prowadzonych badań określono optymalne parametry pracy chromatografu, takie jak: temperatura inżektora, temperatura detektora ECD, przebieg temperaturowy pieca w trakcie analizy chromatograficznej, czas analizy oraz dobrano kolumnę chromatograficzną umożliwiającą selektywny rozdział analitów. Następnie przeprowadzono kalibrację układu chromatograficznego i walidację metody analitycznej oznaczania polichlorowanych bifenyli, stosując roztwory wzorcowe firmy Supelco i Sigma-Aldrich o numerach odpowiednio 47330-U oraz 36989. Sporządzono krzywe kalibracyjne dla każdego z badanych kongenerów PCB (PCB-10, PCB-28, PCB-53, PCB-101, PCB-138, PCB-153, PCB-180, PCB-209) w dwóch zakresach stężeń. Walidacja metody analitycznej obejmowała wyznaczenie liniowości, odchylenia standardowego, względnego odchylenia standardowego, granicy wykrywalności (LOD) i granicy oznaczalności (LOQ) wyżej wymienionych kongenerów PCB. W tym celu opracowania metodyki przygotowania próbek gleb do analizy chromatograficznej przetestowano układ pod kątem doboru metody ekstrakcji (ekstrakcja rozpuszczalnikiem wspomagana wytrząsaniem, ekstrakcja z wykorzystaniem ultradźwięków i ekstrakcja w aparacie Soxhleta), doboru rozpuszczalnika/układu rozpuszczalników (n-heksan, mieszanina n-heksanu i dichlorometanu w stosunku 1:1) oraz doboru materiału sorpcyjnego w etapie ekstrakcji do fazy stałej SPE (kolumienki do zadań specjalnych oraz kolumienki z wypełnieniem Florisil). Do badań modelowych wykorzystano próbki gleb zanieczyszczone roztworem wzorcowym firmy Supelco o numerze 47330-U. Dla wszystkich kombinacji wyżej wymienionych warunków przygotowania próbki do analizy chromatograficznej obliczono stopień odzysku poszczególnych analitów. Na podstawie analiz chromatograficznych i stopni odzysku wytypowano najbardziej optymalną metodykę przygotowania próbek gleb do analizy chromatograficznej pod kątem oznaczania polichlorowanych bifenyli. Opracowaną metodykę oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb przetestowano na rzeczywistych próbkach gleb skażonych zestarzałym olejem transformatorowym pobranych z terenów południowo-wschodniej Polski. Procedura analityczna oznaczania PCB w próbkach gleby obejmowała: wstępne przygotowanie próbek (suszenie, mielenie i homogenizacja), izolację analitów z matrycy próbki (ekstrakcja rozpuszczalnikiem wspomagana wytrząsaniem z zastosowaniem mieszaniny rozpuszczalników n-heksan:dichlorometan w stosunku 1:1), oczyszczanie próbki z substancji przeszkadzających (zestaw dwóch kolumienek do ekstrakcji SPE: Silica gel nr 7086-03 i PCB-A nr 7511-04 firmy Bakerbond), analizę chromatograficzną. Zastosowanie wyżej wymienionych technik analitycznych pozwoliło na uzyskanie informacji na temat zawartości badanych kongenerów polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb.

EN

The article presents issues related to the development of the chromatographic methodology for determining polychlorinated biphenyls in soil samples. For this purpose, a gas chromatograph equipped with an electron capture detector (GC-ECD) from Perkin Elmer was used. As part of the research, optimal chromatograph parameters were determined, such as injector temperature, ECD detector temperature, oven temperature course during chromatographic analysis, time of analysis and a chromatographic column allowing selective separation of analytes. Then, the chromatographic system was calibrated and the analytical method for polychlorinated biphenyls determination was validated, based on the Supelco and Sigma-Aldrich reference solutions with numbers 47330-U and 36989, respectively. Calibration curves for each of the congeners tested were PCB (PCB-10, PCB-28, PCB-53, PCB-101, PCB-138, PCB-153, PCB-180, PCB-209) in two concentration ranges. The validation of the analytical method included the determination of linearity, standard deviation, relative standard deviation, detection limit (LOD) and limit of quantification (LOQ) of the above PCB congeners. To this end, the development of the methodology for preparing soil samples for chromatographic analysis has been tested for the selection of the extraction method (extraction with solvent assisted by shaking, extraction with ultrasonic assisted solvent, solvent extraction in a Soxhlet apparatus), solvent/solvent system selection (n- hexane, a mixture of n-hexane and dichloromethane in a 1:1 ratio) and selection of sorption material in the SPE solid phase extraction stage (columns for special tasks, Florisil packed columns). Model samples used soil contaminated with the Supelco standard solution number 47330-U. For all the combinations of the above-mentioned conditions of preparing the sample for chromatographic analysis, the recovery rate of individual analytes was calculated. On the basis of chromatographic analyses and recovery levels, the most optimal methodology for preparing soil samples for chromatographic analysis was selected for the determination of polychlorinated biphenyls. The developed methodology for the determination of polychlorinated biphenyls in soil samples was tested on real samples of soils contaminated with aged transformer oil taken from the areas of south-eastern Poland. The analytical procedure for the determination of PCBs in soil samples included: initial sample preparation (drying, milling, homogenization), isolation of analytes from the sample matrix (solvent extraction assisted by shaking with a 1:1 mixture of solvents n-hexane: dichloromethane), sample purification from disturbing substances (a set of two columns for SPE extraction: Silica gel No. 7086-03 and PCB-A No. 7511-04 from Bakerbond), chromatographic analysis. The application of the above-mentioned analytical techniques allowed to obtain information on the content of polychlorinated biphenyls investigated in soils samples.