Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ mieszaniny biosurfaktantów na efektywność bioremediacji gruntu zanieczyszczonego węglowodorami ropopochodnymi

Wojtowicz Katarzyna, Steliga Teresa

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 5

269--278

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z wykorzystaniem biosurfaktantów (związki powierzchniowo czynne pochodzenia naturalnego) w procesie bioremediacji gleb skażonych węglowodorami ropopochodnymi. Badania bioremediacji gleby zanieczyszczonej TPH (suma węglowodorów ropopochodnych) i WWA (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) prowadzono metodą pryzmowania ex situ (skala półtechniczna) w dwóch układach badawczych (układ 1 – badania biodegradacji węglowodorów ropopochodnych na drodze inokulacji biopreparatem, układ 2 – badania biodegradacji węglowodorów ropopochodnych w glebach na drodze inokulacji biopreparatem zawierającym domieszkę biosurfaktantów). Wykorzystany w badaniach biopreparat opracowano na bazie autochtonicznych bakterii i grzybów, zdolnych do rozkładu węglowodorów ropopochodnych, natomiast roztwór biosurfaktantów składał się z mieszaniny ƴ-PGA (kwasu ƴ-poliglutaminowego), ramnolipidów i surfaktyny. Badania bioremediacji prowadzono przez okres 6 miesięcy, monitorując zmiany stężenia TPH i WWA w glebie oraz jej toksyczność co 2 miesiące. W wyniku sześciomiesięcznego procesu oczyszczania uzyskano obniżenie stężenia TPH z 6062,59 mg/kg s.m. do 1774,72 mg/kg s.m. (w układzie 1) i do 768,92 mg/kg s.m. (w układzie 2) oraz WWA z 12,05 mg/kg s.m. do 4,27 mg/kg s.m. (w układzie 1) i do 2,20 mg/kg s.m. (w układzie 2). Zastosowanie domieszki biosurfaktantów w biopreparacie pozwoliło na zwiększenie efektywności biodegradacji TPH o 16,59% oraz WWA o 17,17%. Przeprowadzone analizy toksykologiczne z wykorzystaniem testów Phytotoxkit™, Ostracodtoxkit™ oraz Microtox®STP wykazały poprawę jakości gleby w wyniku prowadzonej bioremediacji oraz potwierdziły, że wraz ze spadkiem stężenia węglowodorów ropopochodnych maleje negatywny wpływ gleby poddanej biooczyszczaniu na organizmy testowe. Badania prowadzone w dwóch układach pozwoliły na ocenę wpływu biosurfaktantu na efektywność procesu bioremediacji gleby zanieczyszczonej TPH i WWA oraz umożliwiły udoskonalenie stosowanych metod rekultywacji gruntów skażonych ropą naftową.

EN

The article presents issues related to the use of biosurfactants (surfactants of natural origin) in the bioremediation of soils contaminated with petroleum hydrocarbons. Bioremediation studies were carried out on soil contaminated with TPH (total petroleum hydrocarbons) and PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) using the ex-situ pile method (semi-technical scale) in two test systems (system 1 – biodegradation of petroleum hydrocarbons by inoculation with a biopreparation, system 2 – biodegradation of petroleum hydrocarbons by inoculation with a biopreparation containing an admixture of biosurfactants). The biopreparation used in the study was developed on the basis of indigenous bacteria and fungi capable of decomposing petroleum hydrocarbons, while the biosurfactant solution consisted of a mixture of ƴ-PGA, rhamnolipids, and surfactin. Bioremediation studies were carried out over a period of 6 months, with changes in TPH and PAH concentrations in the soil and its toxicity being monitored every 2 months. As a result of the six-month purification process, the TPH concentration was reduced from 6062.59 mg/kg dry matter (d.m.) to 1774.72 mg/kg d.m. (in system 1) and to 768.92 mg/kg d.m. (in system 2), while PAHs from 12.05 mg/kg d.m. to 4.27 mg/kg d.m. (in system 1) and to 2.20 mg/kg d.m. (in system 2). The addition of biosurfactants to the inoculant allowed to increase the biodegradation effectiveness of TPH by 16.59% and PAH by 17.17% compared to inoculation with the biopreparation alone. Toxicological analyzes carried out using the PhytotoxkitTM, OstracodtoxkitTM and Microtox®STP tests showed an improvement in soil quality as a result of the bioremediation and confirmed that a reduction in the petroleum hydrocarbons concentration decreased the negative impact of the biotreated soil on the test organisms. Research conducted in the two systems allowed for the assessment of the impact of the biosurfactants on the effectiveness of bioremediation process of soil contaminated with TPH and PAHs and enabled improvement of methods used for the reclamation of crude oil-contaminated soil.

2

Określenie możliwości wykorzystania membran poliimidowych do wzbogacenia gazu ziemnego w składniki węglowodorowe

Janocha Andrzej, Jakubowicz Piotr, Steliga Teresa

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 3

159--166

PL

Znaczna część gazu ziemnego w Polsce jest zaazotowana oraz zawiera dwutlenek węgla, co niejednokrotnie rodzi problemy z jego zagospodarowaniem. Tymczasem nawet niewielkie zmniejszenie zawartości azotu i CO2 w gazie wpływa na zwiększenie jego wartości energetycznych jako produktu handlowego. Celem pracy było zbadanie możliwości usunięcia części niepalnych składników z gazu ziemnego i gazu towarzyszącego wydobywanej ropie naftowej. Wiąże się to z jednoczesnym podwyższeniem ich jakości i kaloryczności. Można to uzyskać z wykorzystaniem separacyjnej technologii membranowej zastosowanej w najkorzystniejszych warunkach prowadzenia takiego procesu. Otrzymywany w ten sposób główny wysokociśnieniowy strumień gazu wzbogaconego (np. około 85% obj. strumienia gazu surowego) stanowiłby produkt handlowy. Niskociśnieniowy strumień gazu zubożonego (pozostałe 15% obj.) można wykorzystać na potrzeby własne kopalni gazu ziemnego. W ramach pracy dokonano przeglądu literatury w zakresie charakterystyki gazu ziemnego oraz separacji składników na membranach. Opracowano projekt instalacji, dobrano i skalibrowano przyrządy pomiarowe oraz utworzono stanowisko badawcze membranowego rozdziału gazów z wykorzystaniem membran poliimidowych. Wytworzono mieszanki gazowe na bazie rzeczywistego gazu ziemnego, które zawierały od 7% do 90% azotu oraz od 0,2% do 6% dwutlenku węgla. Przeprowadzono testy ich separacji na membranach w tanim jednostopniowym układzie pod kątem wydzielenia z gazu ziemnego części dwutlenku węgla i azotu. Badania na membranach były prowadzone w funkcji współczynnika podziału związanego ściśle ze stosunkiem ilości wysokociśnieniowego strumienia gazu wzbogaconego do gazu wlotowego. W artykule dokonano również porównania zmian wartości energetycznej (liczby Wobbego i wartości opałowej) uzyskiwanych produktów w stosunku do surowego gazu wlotowego. Badania usuwania dwutlenku węgla z gazu mogą mieć istotne znaczenie, gdyby doszło do znacznego wzrostu ilości tego składnika w strefie gazowej złoża podczas procesów intensyfikacyjnych.

EN

A significant part of natural gas in Poland is nitrogen-rich and contains carbon dioxide, which often causes problems with its management. Meanwhile, even a slight reduction in the nitrogen and CO2 content of gas increases its energy value as a commercial product. The aim of the work was to investigate the possibility of removing some of the non-flammable components from natural gas and gas accompanying extracted crude oil. This involves a simultaneous increase in their quality and calorific value. This can be achieved using separation membrane technology and determining the most favorable conditions for conducting such a process. The main high-pressure enriched gas stream thus obtained (e.g. approximately 85 vol.% of the raw gas stream) would constitute a commercial product. The low-pressure stream of lean gas (the remaining 15% by volume) can be used for the needs of the natural gas mine. The study included a review of the literature on the characteristics of natural gas and the separation of components on membranes. An installation design was developed, measuring instruments were selected and calibrated, and a polyimide membrane gas separation research station was created. Gas mixtures based on real natural gas were produced, with nitrogen content ranging from 7 to 90% and carbon dioxide content ranging from 0.2 to 6%. Tests of their separation were carried out on membranes in a low-cost, single-stage system in order to separate some of the carbon dioxide and nitrogen from natural gas. Tests on the membranes were carried out as a function of the partition coefficient (stage cut) closely related to the ratio of the amount of high-pressure enriched gas stream to the inlet gas. The article also compares changes in the energy value (Wobbe number and calorific value) of the obtained products in relation to the raw inlet gas. Research on the removal of carbon dioxide from gas may be important if there was a significant increase in this component in the gas zone of the deposit during intensification processes.

3

Procesy biogenne w przemyśle naftowym i badania mediów złożowych dla potrzeb PMG

Turkiewicz Anna, Steliga Teresa, Gmiński Zbigniew

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2023

|

R. 26, Nr 5 (291)

4-8

PL

Artykuł omawia kilka aspektów dotyczących badań związanych z przemysłem naftowym, w tym metodę zwiększenia wydobycia ropy naftowej przy udziale bakterii. Przedstawiono także problematykę występowania procesów mikrobiologicznych w kawernach solnych oraz badania mediów złożowych z Podziemnego Magazynu Gazu “Wierzchowice”, pod kątem generowania H2S.

EN

The paper refers to several aspects of research studies supporting the oil industry. The focus was placed on questions connected with Microbial Enhanced Oil Recovery. The article discusses also microbial processes in the salt caverns as extreme environment for bacteria. What is more, the paper refers to the phenomena of H2S formation at Underground Gas Storage “Wierzchowice”.

4

Badania skuteczności środków pieniących do spieniania wód złożowych

Kluk Dorota, Steliga Teresa, Bęben Dariusz

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2023

|

R. 26, Nr 1 (287)

14-17

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny środków powierzchniowo czynnych w kontekście możliwości ich wykorzystania do usuwania wody z zawodnionych odwiertów gazowych. Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na stanowisku badawczym symulującym kolumnę wydobywczą. Testy pienienia wykonano dla kompozycji wód złożowych, pobranych z odwiertów W-8, WG-1 oraz Ż-11, ze środkami pianotwórczymi występującymi w formie świec (BioCond 30, BioAcid 30/380, BioCond Plus 30/380). Wykonane analizy fizyczno-chemiczne wód złożowych wykazały, że są one wysoko zmineralizowanymi solankami o zróżnicowanych zawartościach substancji organicznych i nieorganicznych. Testy pienienia wód złożowych prowadzono kolejno z dawkami środków powierzchniowo czynnych: 1,5, 3,0 oraz 5,0 g/m3. Kryterium wyboru środka pianotwórczego stanowiły skuteczność działania przy jak najniższej dawce wprowadzanej do wody złożowej. Wyniki przeprowadzonych prac umożliwiły wybór optymalnych rodzajów i dawek środków powierzchniowo czynnych do celów odwadniania odwiertów, przyczyniając się do zwiększenia stopnia sczerpania złoża.

EN

The article discusses the results of research on the evaluation of surfactants in the context of the possibility of using them to remove water from waterlogged gas wells. The tests were carried out in laboratory conditions on a test stand simulating a mining column. Foaming tests were performed for reservoir waters collected from the W-8, WG-1 and Ż-11 wells and foaming agents in solid form (BioCond 30, BioAcid 30/380, BioCond Plus 30/380). The physical and chemical analyzes of the reservoir waters showed that they are highly mineralized brines with various contents of organic and inorganic substances. The foaming tests of reservoir waters were carried out sequentially with the doses of surfactants: 1.5, 3.0 and 5.0 g/m3. The criterion for the selection of the foaming agent was the effectiveness at the lowest dose introduced to the formation water. The results of the conducted works made it possible to select the optimal types and doses of surfactants for the purpose of well drainage, contributing to an increase in the depletion of the deposit.

5

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.

6

Badania wpływu środków pieniących na skuteczność wynoszenia wody złożowej z odwiertu

Kluk Dorota, Steliga Teresa, Bęben Dariusz

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 6

420--427

PL

W artykule zaprezentowano badania spienialności wód złożowych za pomocą środków powierzchniowo czynnych (SPCz) o handlowych nazwach BioLight 30/380, BioAcid 30/380 oraz BioCond Plus 30/380. Stosowane SPCz występowały w postaci świec pieniących. Wody poddawane testom pienienia charakteryzowały się różnorodnymi parametrami fizycznymi i chemicznymi, szczególnie pod kątem mineralizacji (260–311 664 mg/dm3 ) i zawartości substancji organicznych (0–102 mg/dm3 ). Testy wpływu środków pieniących na skuteczność spieniania i wynoszenia wód złożowych z odwiertu prowadzono na stanowisku laboratoryjnym symulującym kolumnę wydobywczą gazu ziemnego. Podczas testów pienienia wód złożowych, prowadzonych kolejno z dawkami środków powierzchniowo czynnych: 1,5 g/m3 , 3,0 g/m3 oraz 5,0 g/m3 , wykonywano pomiary: napięcia powierzchniowego wody, objętości wytworzonej piany w funkcji czasu oraz wypienionej wody złożowej. Kryterium wyboru efektywności działania środka powierzchniowo czynnego dla badanej wody było jej skuteczne wynoszenie w strukturze piany z instalacji symulującej zawodniony odwiert gazowy oraz minimalizacja dawki wprowadzanego do wody środka pianotwórczego. Wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych uzyskane w ramach realizowanej pracy umożliwiły zaproponowanie efektywnie działających środków powierzchniowo czynnych w kontekście spieniania i wynoszenia wód złożowych z odwiertu. W praktyce powiązanie wyników badań laboratoryjnych z rodzajem i dawkowaniem środków pieniących, z właściwościami wody złożowej i parametrami eksploatacji złoża gazu pozwoli na wskazanie, jakie środki i w jakich ilościach mogą w efektywny sposób usprawnić eksploatację danego rodzaju złoża gazu ziemnego. Wyniki prac przyczynią się do zwiększania stopnia sczerpania zasobów geologicznych złóż węglowodorów.

EN

The article presents studies of formation water foamability using surfactants with the trade names BioLight 30/380, BioAcid 30/380 and BioCond Plus 30/380. Foaming candles were used as the surfactants. The waters subjected to foaming tests were characterized by various physical and chemical parameters, especially in terms of mineralization (260–311,664 mg/dm3 ) and the content of organic substances (0–102 mg/dm3 ). Tests of the effect of foaming agents on the effectiveness of foaming and raising formation water from the borehole were carried out on a laboratory stand simulating a natural gas well. During the tests of formation water foaming, carried out successively with surfactants doses of 1.5, 3.0 and 5.0 g/m3 , the following measurements were made: surface tension of water, volume of generated foam as a function of time and foamed formation water. The criterion for choosing the effectiveness of the surfactant for the tested water was: effective removal of water in the form of foam from the installation simulating a flooded gas well and the minimization of the dose of the foaming agent introduced into the water. In practice, linking the results of laboratory tests with the type and dosage of foaming agents, formation water properties and exploitation parameters of gas reservoir will make it possible to indicate which agents and in what quantities can effectively improve the exploitation of a given type of natural gas deposit. The results of the works will contribute to increasing the degree of depletion of geological resources of hydrocarbon deposits.

7

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.

8

Badanie efektywności metod usuwania substancji ropopochodnych i osadów z wód w procesach ich oczyszczania

Kluk Dorota, Steliga Teresa, Jakubowicz Piotr

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 2

128--140

PL

W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z oczyszczaniem wód złożowych z substancji ropopochodnych i osadów. W prowadzonych badaniach szczególny nacisk położono na techniki koagulacji i flokulacji oraz stosowanie materiałów obciążeniowych w procesie oczyszczania wód. Materiałem badawczym były cztery rodzaje wód złożowych, które pobrano z separatorów odwiertów eksploatujących złoża gazu ziemnego. Wody te charakteryzowały się dużą rozpiętością zawartości substancji nierozpuszczonych (5–271 mg/dm3 ) i ropopochodnych (65,2–1368,5 mg/dm3 ), a także zróżnicowanym stopniem mineralizacji. Zawartość substancji rozpuszczonych oznaczono w granicach od 247 mg/dm3 do 119 839 mg/dm3 . Podczas laboratoryjnego procesu oczyszczania wód szczególną uwagę zwrócono na koagulację i flokulację zanieczyszczeń w nich zawartych. W tym celu spośród dostępnych na rynku koagulantów wytypowano i przetestowano koagulanty glinowe: Kemira PAX XL 10, Kemira PAX XL 19F oraz Flokor 1 ASW, natomiast flokulantem był Stabpol. Dla każdego koagulantu wykonano serię badań pozwalającą na ustalenie jego optymalnej dawki. Proces oczyszczania wód zawierających substancje ropopochodne i osady prowadzono również z zastosowaniem substancji balastującej, którą był preparat bentonitowy DuoBent 1. Oceny efektywności procesu oczyszczania wód dokonywano na podstawie porównania wyników pomiarów mętności, wskaźnika ChZT(Cr) oraz zawartości żelaza ogólnego w wodach zanieczyszczonych oraz po poszczególnych etapach ich oczyszczania. Przeprowadzone próby oczyszczania wód zawierających różnego rodzaju osady i substancje ropopochodne podsumowano wyborem optymalnych rodzajów i dawek koagulantów lub substancji balastującej. Ponadto w artykule wykazano, że usuwanie zawiesin z wód złożowych można przeprowadzić z zastosowaniem jedynie środka bentonitowego (DuoBent 1), bez wprowadzania dodatkowych chemikaliów. Preparat ten należy do grupy naturalnych minerałów ilastych. Jego wykorzystanie do oczyszczania wody jest obiecujące ze względu na powszechność występowania, niską cenę i możliwość adsorpcji wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń, w tym metali ciężkich występujących w wodzie. Przedstawione w artykule wyniki prac laboratoryjnych sugerują korzystne efekty technologiczne związane z efektywnym usuwaniem substancji ropopochodnych i osadów z wód w kontekście przygotowania ich do nawadniania złóż (wtórne metody wydobycia ropy naftowej ze złóż węglowodorów) oraz możliwości wykorzystania jako wód użytkowych.

EN

The article presents issues related to the purification of reservoir waters from petroleum substances and sediments. In the study, particular emphasis was placed on application of coagulation and flocculation and use of load materials in the purification of water. The research material consisted of four types of reservoir water, which were collected from the separators wells exploiting natural gas deposits. These waters were characterized by a large range of the content of undissolved substances (5–271 mg/dm3 ), petroleum substances (65.2–1368.5 mg/dm3 ) and a varied degree of mineralization. The content of dissolved substances was determined in the range from 247 to 119 839 mg/dm3 . In the process of water treatment by coagulation and flocculation, carried out in laboratory conditions, Kemira PAX XL 10, Kemira PAX XL 19F and Flokor 1 ASW were used as a coagulant, while Stabpol was used as a flocculant. For each coagulant, a series of tests was performed to determine its optimal dose. The process of water purification from petroleum substances and sediments was also carried out with the use of a ballast substance, which was the DuoBent 1 bentonite preparation. The effectiveness of the water treatment process was assessed by a comparison of the results of turbidity measurements, the COD (Cr) index and the total iron content in polluted water samples and after individual stages of their treatment. The effectiveness of the water treatment process was assessed by comparing the degree of turbidity of the solution above the sediment before and after adding a different amount of coagulant, flocculant and sedimentbalancing material. Research results presented in this paper show that the removal of suspended solids from formation waters can be carried out with the use of a properly prepared bentonite agent (DuoBent 1) with no addition of any other chemicals. This preparation belongs to the group of natural clay minerals, the use of which in water purification applications is promising due to the availability, low price and adsorption capacity of all kinds of organic and inorganic substances contamination, including heavy metals present in water. The results of laboratory work presented in the article suggest favourable technological effects related to the effective removal of petroleum substances and sediments from water in the context of their preparation for irrigation (methods for enhancing recovery of crude oil from hydrocarbon reservoirs) and the possibility of using them as utility waters.

9

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.

10

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.

11

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.

12

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.

13

Potential of Helianthus annuus for phytoremediation of lead, zinc, total petroleum hydrocarbons (TPH) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) contaminated soil

Kluk Dorota, Steliga Teresa

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 7

379--387

EN

This paper describes the results regarding effectiveness of treatment of soils contaminated with heavy metals (lead, zinc), total petroleum hydrocarbons (TPH) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs): naphthalene (Nap), phenanthrene (Phe), fluoranthene (Flt), chrysene(Chr), in the process of phytoremediation carried out a laboratory scale with the plant Helianthus annuus. The reason behind the work was to investigate how plant vegetation can reduce the concentration of heavy metals in the soil and how the presence of petroleum substances and polycyclic aromatic hydrocarbons affect the efficiency of their removal. The analysis was based on the dynamics of cleaning the contaminated soils which contained periodic testing on physical, chemical and toxicological properties of: uncontaminated soil, soil contaminated with TPH and PAHs, soil contaminated with heavy metals, soil contaminated with heavy metals and petroleum substances. Phytoremediation of soils and its effectiveness in pot experiments was assessed based on physical and chemical soil analyses as well as five microbiotests applying organisms belonging to three trophic levels: producers (PhytotoxkitTM and Spirodela Duckweed Toxkit), consumers (OstracodtoxkitTM) and decomposers (Microtox ®STP, MARA). The conducted research has shown that combining the results of chemical analyzes and biological tests on contaminated soils enable a real ecotoxicological assessment of environmental hazards. Six-month long phytoremediation of soils contaminated with heavy metals (Pb, Zn), and heavy metals together with petroleum substances (TPH, PAHs), yielded results in terms of a content reduction of: lead (from of 472–495 mg/kg dry mass of soil to 226–318 mg/kg d.m.), zinc (from 998– 1030 mg/kg d.m. to 520–656 mg/kg d.m.), TPH (from 4806-4824 mg/kg d.m. to 2774–3180 mg/kg d.m.) and PAH (removal rates of Nap: at 28,0–29.9%, Phe: at 25.1–27.0%, Flt: at 24–26,3%, Chr: at 14.5–18.6%). After finishing the experiment the content of lead and zinc in the plant biomass was also measured. Based on the obtained results, conclusions were made regarding issues related to usage of phytoremediation to clean contaminated soils depending on the concentration and type of toxic substance.

PL

: W artykule opisano wyniki efektywności oczyszczania gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi (ołów, cynk), substancjami ropopochodnymi oraz wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi, takimi jak: naftalen (Nap), fenantren (Phe), fluoranten (Flt), chryzen (Chr), na drodze fitoremediacji, do której przeprowadzenia wykorzystano Helianthus annuus. Badania odbywały się w skali laboratoryjnej. Celem prowadzonych prac było zbadanie, jak wegetacja roślin może ograniczyć stężenie metali ciężkich w glebie oraz w jaki sposób obecność substancji ropopochodnych i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych wpływa na efektywność ich usuwania. Analiza dynamiki oczyszczania skażonych gleb polegała na periodycznym badaniu właściwości fizycznych, chemicznych i toksykologicznych: gleby niezanieczyszczonej, gleby zanieczyszczonej substancjami ropopochodnymi TPH i WWA, gleby zanieczyszczonej metalami ciężkimi oraz gleby zanieczyszczonej metalami ciężkimi w obecności substancji ropopochodnych. Ocenę efektywności fitoremediacji gleb w eksperymentach wazonowych prowadzono na podstawie wyników analiz fizycznych i chemicznych gleb oraz pięciu mikrobiotestów zawierających organizmy należące do trzech poziomów troficznych: producentów (Phytotoxkit™ i Spirodela Duckweed Toxkit), konsumentów (Ostracodtoxkit™) oraz reducentów (Microtox® SPT, MARA). Wykonane badania wykazały, że połączenie wyników analiz chemicznych i testów biologicznych zanieczyszczonych gruntów umożliwia realną ekotoksykologiczną ocenę zagrożenia dla środowiska. W wyniku prowadzonego sześciomiesięcznego procesu fitoremediacji gleb skażonych metalami ciężkimi (Pb, Zn) oraz metalami ciężkimi, TPH i WWA osiągnięto obniżenie zawartości: ołowiu (z zakresu 472–495 mg/kg s.m. do 226–318 mg/kg s.m.), cynku (z poziomu 998–1030 mg/kg s.m. do 520–656 mg/kg s.m.), TPH (z 4806–4824 mg/kg s.m. do poziomu 2774–3180 mg/kg s.m.) oraz WWA (Nap: o 28,0–29,9%, Phe: o 25,1–27,0%, Flt: o 24–26,3%, Chr: o 14,5–18,6%). Po zakończeniu 6-miesięcznego procesu fitoremediacji wykonano analizę chemiczną materiału roślinnego celem określenia zawartości ołowiu i cynku. Na podstawie uzyskanych wyników przeprowadzonego eksperymentu sformułowano wnioski dotyczące zagadnień związanych z zastosowaniem fitoremediacji w procesie oczyszczania skażonych gleb w zależności od stężenia i rodzaju substancji toksycznej.