Flourishing petroleum industry is the main cause of environmental pollution. According to the estimates, annually from 3 up to 6 million metric tons of crude oil are released into the world's water reservoirs due to oil seepage and spills. Supertanker accidents and oil rig disasters are the cause of major oil spills in the ocean, the oil slick while floating on the water surface can spread out by wind and currents to disrupt the ecosystem at long distances from the source of the spill. To limit the scale of environmental damage some oil spill clean-up techniques have been implemented, like for example skimming - physical separation of oil from water, use of sorbents such as, for example, volcanic ash and shavings of polyester-derived plastic to absorb oil hydrocarbons or application of surfactants to disperse oil plume in a water column and thus make it available for bacterial degradation. Recently, more attention is being paid to bioremediation process employing indigenous and exogenous hydrocarbon degrading bacteria to remove spilled oil fractions. This approach seems most promising and beneficial as ecosystem clean-up and recultivation method, since based on activity of naturally occurring microorganisms it is safer, more sustainable and providing diminished human impact on environment in comparison with other techniques.
PL
Rozwijający się przemysł naftowy jest główną przyczyną zanieczyszczenia środowiska. Według szacunków do światowych zbiorników wodnych trafia od 3 do 6 milionów ton ropy naftowej rocznie w wyniku wycieków. Wypadki supertankowców i katastrofy na platformach wiertniczych są przyczyną dużych wycieków ropy do oceanów. Plamy ropy unoszące się na powierzchni wody mogą rozprzestrzeniać się przez wiatr i prądy zakłócając ekosystem na duże odległości od źródła wycieku. Aby ograniczyć skalę szkód środowiskowych wdrożono techniki usuwania wycieków ropy, takie jak np. skimming - fizyczne oddzielenie ropy od wody, stosowanie sorbentów, takich jak np. popioły lub pyły wulkaniczne, lub tworzyw sztucznych na bazie poliestrów w celu sorpcji smug ropnych na powierzchni wody, a tym samym umożliwiania ich degradacji bakteryjnej. Ostatnio coraz więcej uwagi poświęca się procesowi bioremediacji z wykorzystaniem rodzimych i egzogennych bakterii rozkładających węglowodory do usuwania rozlanych frakcji ropy naftowej. Podejście to wydaje się najbardziej obiecujące i korzystne jako metody oczyszczania i rekultywacji ekosystemów ponieważ oparte są na aktywności naturalnie występujących mikroorganizmów. Techniki to są bezpieczniejsze i bardziej ekologiczne zapewniając mniejszy wpływ człowieka na środowisko w porównaniu z innymi technikami.
Certain contaminants are termed as emerging (Contaminants of Emerging Concern, CEC) since all aspects of these pollutants are not known and their regulation is not ununiform across the nations. The CECs include many classes of compounds that are used in various industries, plant protection chemicals, personal care products and medicines. They accumulate in waterbodies, soils, organisms including humans. They cause deleterious effects on plant animal and human health. Therefore, alternative greener synthesis of these chemicals, sustainable economic methods of waste disposal, scaling up and circular methods using sludge for removing the contaminants are innovative methods that are pursued. There are several improvements in chemical waste treatments using electro-oxidation coupled with solar energy, high performing recycled granular activated charcoal derived from biomass are few advances in the field. Similarly, use of enzymes from microbes for waste removals is a widely used technique for bioremediation. The organisms are genetically engineered to remove hazardous chemicals, dyes, and metals. Novel technologies for mining economically the precious and rare earth elements from e-waste can improve circular economy. However, there is additional need for participation of various nations in working towards greener Earth. There should be pollution awareness in local communities that can work along with Government legislations.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Bioremediacja to zaawansowane technologie wykorzystujące warunki środowiskowe (fizyczne, chemiczne, biochemiczne lub mikrobiologiczne), w celu stymulacji mikroorganizmów zdolnych do detoksykacji wód z zanieczyszczeń organicznych lub nieorganicznych. Bioremediacja wód stała się jedną z najpopularniejszych, szeroko stosowanych technologii oczyszczania wód gruntowych, ze względu na stosunkowo niski koszt oraz możliwość adaptacji do lokalnych warunków. Artykuł stanowi przegląd najnowszej wiedzy na temat metod biologicznego usuwania żelaza i manganu z wód gruntowych.
EN
Bioremediation uses advanced technologies and environmental conditions (physical, chemical, microbiological or biochemical), to stimulate microorganisms to detoxify water with organic or inorganic contaminants. Water bioremediation has become one of the most common, widely used groundwater treatment technologies due to its relatively low cost and the ability to adapt to local conditions. This article reviews the latest knowledge on biological methods for removing iron and manganese from groundwater.
The aim of the study was to determine the time-delayed (after three years from the moment of soil pollution) effect of petroleum-derived products (PDPs) (petrol, diesel fuel and used engine oil) on the interaction between selected host plant (broad bean) and a herbivorous insect closely related to it (Sitona spp.). We assessed the condition of the plant exposed to pollutants (i.e. its growth and chemical composition), then we evaluated the attractiveness of the plant for both larvae and adults of the insect. The evaluation covered also the effect of bioremediation by using ZB-01 biopreparation. The results showed that after 3 years from soil contamination, engine oil and diesel fuel limited the feeding of adult sitona weevils while petrol caused increase in the attractiveness of plants for these insects. The PDPs negatively affected the growth of plants. The changes in element content depended on the type of pollutant. The biopreparation ZB-01 eliminated or reduced the differences caused by the presence of PDPs in the soil regarding the chemical composition of the host plant, and limited feeding by both the larvae and adult individuals of sitona weevils. The negative relationships between the contents of both some macroelements (Mg, S) and heavy metals (Zn, Ni), and feeding of imago of Sitona were observed. The obtained results indicate that PDPs remain for a long time in the environment and adversely affect not only the organisms directly exposed to the pollution – plants growing on polluted soil but also further links of the trophic chain, i.e. herbivores.
PL
Celem badań było określenie następczego (tj. po trzech latach od momentu zanieczyszczenia gleby) wpływu produktów ropopochodnych (benzyny, oleju napędowego i zużytego oleju silnikowego) na interakcję między wybraną rośliną (bób Vicia faba L.) i blisko z nią związanym owadem roślinożernym (oprzędzik – Sitona spp.). Oceniono stan rośliny narażonej na działanie poszczególnych zanieczyszczeń (tzn. jej wzrost i skład chemiczny), a następnie określono atrakcyjność rośliny zarówno dla larw, jak i postaci imaginalnych oprzędzików. Ocenie poddano również wpływ bioremediacji z użyciem biopreparatu ZB-01 na wymienione parametry. Stwierdzono, że po 3 latach od zanieczyszczenia gleby olej silnikowy i olej napędowy ograniczały żerowanie dorosłych oprzędzików, natomiast benzyna przeciwnie – spowodowała wzrost atrakcyjności roślin dla tych owadów. Ropopochodne negatywnie wpłynęły na wzrost roślin bobu, natomiast zawartość pierwiastków w roślinach była zróżnicowana i zależała od rodzaju zanieczyszczenia, na które były narażone. Biopreparat ZB-01 zniwelował lub wyraźnie zmniejszył różnice spowodowane obecnością ropopochodnych w glebie w odniesieniu do składu chemicznego roślin oraz ograniczył żerowanie zarówno larw, jak i dorosłych postaci Sitona spp. Zaobserwowano negatywne zależności pomiędzy zawartością zarówno niektórych makroelementów (Mg, S), jak i metali ciężkich (Zn, Ni) a żerowaniem imago oprzędzików. Uzyskane wyniki potwierdzają, że ropopochodne wykazują długotrwałe negatywne oddziaływanie na środowisko i wskazują, że mogą one niekorzystnie wpływać nie tylko na organizmy bezpośrednio narażone na zanieczyszczenia – rośliny rosnące na zanieczyszczonej glebie, ale także na dalsze ogniwa łańcucha troficznego, czyli roślinożerców.
The bioremediation rate of fluazifop-p-butyl (C19H20F3NO4) was monitored. Bacteria were isolated in agricultural soil samples. Fifteen sterilised glass jars were inoculated with 2, 5, 10, 20 cm3 of a homogenised bacterial mixture (109 CFU/cm 3), then sterile agricultural soil and 60 μg of fluazifop-p-butyl (in liquid form) were added to each jar. Each week, filtrated water drained from bottles was analysed for fluazifop-p-butyl concentration, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5) and total organic carbon (TOC). Additionally, pH and dissolved oxygen concentration were monitored. The highest biodegradation rate was observed in the soil sample containing 20 cm 3 of the culture media. In this media, fluazifop-p-butyl, COD, BOD5 and TOC removals were measured as 91, 83, 96 and 86%, respectively, at the end of the 2 months. The DO level was measured between 3 and 6 mg O2/dm 3 in the first month for all cultures. An increase of pH was recorded during the first month and after this time a pH decrease was noted.
This publication contains a short description of the immobilization process. The advantages and disadvantages of immobilizing biological factors have been mentioned. The carriers used (mainly sodium alginate) have been described. Techniques used to carry out immobilization (using a carrier or not) are presented. Also discussed is a prototype microcapsule production plant that can be used in many industries, including food, cosmetics and pharmaceutical. Produced microcapsules, depending on the factors subjected to immobilization (chemical substances or microorganisms), can be used in bioremediation or in supporting plant growth. Due to the use of microcapsules, the immobilized medium is separated from the reaction medium. In the case of microorganisms, this results in an increase in their lifetime because fluctuations of some process parameters (eg temperature, pH, nutrient composition) do not affect them directly. Immobilized microorganisms, such as PGPR bacteria, can stimulate plant growth through the production of phytohormones, fight against pathogens and induce their systemic immunity. While, the use of microcapsules, with immobilized microorganisms, in bioaugmentation processes will allow them to provide optimal development conditions and extend their lifespan, thus extending their duration. The costs incurred will decrease because the number of repetitions will be reduced. The interest in using microcapsules in biotechnological processes, and not only, is increasing. They become an alternative to traditional techniques.
PL
Celem publikacji jest dokonanie charakterystyki przemysłowego procesu immobilizacji substancji aktywnych przeznaczonych do użytku środowiskowego (bioremediacja, rolnictwo). W pracy omówiono wady i zalety unieruchomienia czynników biologicznych. Opisano także stosowane nośniki (głównie jest to alginian sodu) oraz przedstawiono techniki stosowane do przeprowadzenia immobilizacji (z wykorzystaniem nośnika). Omówiono również prototypową instalację do wytwarzania mikrokapsułek, które mogą być stosowane w wielu gałęziach przemysłu, m.in. spożywczym, kosmetycznym, farmaceutycznym. Wyprodukowane mikrokapsułki, w zależności od czynników poddanych immobilizacji (substancje chemiczne lub mikroorganizmy), mogą być stosowane w bioremediacji lub we wspomaganiu wzrostu roślin. Dzięki zastosowaniu mikrokapsułek immobilizowany czynnik oddzielony jest od środowiska reakcji. W przypadku mikroorganizmów skutkuje to wydłużeniem ich żywotności, ponieważ wahania niektórych parametrów procesu (np. temperatura, pH, skład pożywki) nie wpływają na nie bezpośrednio. Immobilizowane mikroorganizmy, takie jak bakterie PGPR, mogą stymulować wzrost roślin poprzez produkcję fitohormonów, zwalczanie patogenów oraz indukcję ich odporności systemicznej. Natomiast wykorzystanie mikrokapsułek z unieruchomionymi mikroorganizmami w procesach bioaugmentacji pozwoli na zapewnienie im optymalnych warunków rozwoju oraz wydłużenie ich żywotności, a poprzez to wydłuży czas ich działania. Zainteresowanie wykorzystaniem mikrokapsułek alginianowych w procesach biotechnologicznych zwiększa się; stają się one alternatywą dla tradycyjnych technik immobilizacji.
Mushrooms of the Pleurotus genus are found naturally in forests in almost all latitudes where they are responsible for the decomposition of wood. These fungi are valuable to cultivate and eat, as they are source of valuable nutrients and healing ingredients. Mycelium of white rot is known for its bioremediation abilities, including the accumulation of heavy metals and chlorinated aromatic hydrocarbons. Mushrooms of the Pleurotus genus have also been found applicable in the biotransformation of unsaturated terpenoid compounds. These reactions involve hydroxylation at the allyl position and subsequent oxidation of the introduced hydroxyl group. The article presents a number of applications of various strains of fungi of the Pleurotus genus.
Składniki ropy naftowej oraz produkty petrochemiczne o złożonej budowie stanowią istotne zagrożenie dla środowiska przyrodniczego. Największą szkodliwością w odniesieniu do ekosystemu charakteryzują się węglowodory aromatyczne, występujące w ropie naftowej, do których należy zaliczyć: benzen, toluen, etylobenzen, ksyleny. Wyżej wymienione substancje wykazują negatywny wpływ na człowieka ze względu na właściwości kancerogenne i toksyczne. Źródłami skażenia związkami ropopochodnymi środowiska gruntowego najczęściej są: miejsca wydobywania ropy naftowej, zakłady rafineryjne i petrochemiczne, transport ropy naftowej i produktów naftowych, miejsca magazynowania oraz dystrybucji ropy i produktów ropopochodnych, bazy i obiekty wojskowe, transport lotniczy oraz miejsca przetwarzania odpadów ropopochodnych i zaolejonych. Do zanieczyszczeń środowiska może dochodzić długotrwale lub w sposób awaryjno-wyciekowy. Przyśpieszenie rozkładu substancji ropopochodnych w glebie uzyskuje się w procesach stymulacji czynnikami fizykochemicznymi i/lub biologicznymi. W celu oczyszczenia gruntów z produktów ropopochodnych stosuje się proces bioremediacji, który polega na wykorzystaniu szlaków i cykli metabolicznych współdziałających ze sobą mikroorganizmów do ograniczenia zanieczyszczeń lub ich transformacji w formy, które są mniej szkodliwe. Usuwanie zanieczyszczeń gruntów związkami ropopochodnymi może następować w miejscu skażenia (in situ) lub po usunięciu zanieczyszczonej gleby z jej naturalnego pochodzenia (ex situ).
EN
Diversified and specific components of petroleum and petrochemical products are a significant threat to the natural environment. Benzene, toluene, ethylobenzene and xylenes are aromatic hydrocarbons which can be found in petroleum. They are particularly harmful because of their carcinogenicity and toxicity for people and the ecosystem. The contamination of the soil environment with petroleum products is usually caused by oil extraction sites, refineries and petrochemical plants, transport, storage and distribution of oil and petroleum products, military bases and facilities, air transport and places where petroleum and oily waste is stored. The environment may be polluted successively in a long-term process or due to breakdowns resulting in leaks. Due to numerous dangers caused by petroleum products land decontamination has become a necessity. The decomposition of petroleum products in soil can be accelerated by stimulation with physiochemical and/or biological agents. Petroleum products can be eliminated in the process of land bioremediation, which consists in using the metabolic pathways and cycles of interacting microorganisms to reduce contaminations or transform them into less harmful products. Groups of microorganisms which participate in bioremediation are called biocenoses or consortiums of microorganisms. The elimination of petroleum products from soil can take place at the place of contamination (in situ) or after removal of contaminated soil from its natural location (ex situ).
Celem niniejszej pracy jest przybliżenie metod bioremediacji jako techniki przywracania równowagi biologicznej skażonych środowisk na podstawie najnowszej literatury. Bioremediację definiuje się jako technologię oczyszczania środowiska, polegającą na usuwaniu ze środowiska skażeń różnego typu za pomocą mikroorganizmów i ich enzymów zdolnych do degradacji ksenobiotyków. Usuwanie szkodliwych substancji może odbywać się w miejscu skażenia (in situ) bądź po usunięciu skażonej gleby z jej naturalnego położenia (ex situ). Należy wyróżnić trzy podstawowe metody bioremediacji, w których wykorzystywane są mikroorganizmy: naturalna bioremediacja, biostymulacja oraz bioaugmentacja. Pierwsza z nich polega na regularnym monitorowaniu tempa rozkładu mikrobiologicznego szkodliwych substancji bez ingerencji człowieka. Rozkład ksenobiotyków odbywa się poprzez naturalnie przebiegające reakcje fizyczno-chemiczne, aktywność enzymatyczną mikroorganizmów czy obieg pierwiastków w środowisku. W przypadku, gdy czas rozkładu zanieczyszczeń jest zbyt długi, należy zastosować biostymulację, polegającą na dostarczeniu niezbędnych składników odżywczych i/lub tlenu w celu przyspieszenia wzrostu, aktywności rodzimych populacji drobnoustrojów czy wyrównania stosunku C:N:P. Natomiast bioaugmentacja jest techniką zwiększania zdolności degradacji zanieczyszczonych środowisk poprzez dodanie wybranych szczepów bądź konsorcjów bakteryjnych.
EN
The study bioremediation is defined as a biological method of purification of the environment, which consists in removing soil contaminants by means of microorganisms and their enzymes, which are capable of degrading xenobiotics. Harmful substances can be removed at the site of contamination (in situ) or after removal of contaminated soil from its natural location (ex situ). There are three basic methods of bioremediation with microorganisms: natural bioremediation, biostimulation and bioaugmentation. The first method consists in regular monitoring of the rate of microbial decomposition of harmful substances without human intervention. The decomposition of xenobiotics is based on natural physicochemical reactions, the enzymatic activity of microorganisms and the circulation of elements in the environment. If the time of decomposition of contaminants is too long, biostimulation should be applied. This method consists in providing necessary nutrients and/or oxygen to accelerate the growth and activity of native microbial populations or to equalise C: N: P ratios. Bioaugmentation consists in increasing the degradation capacity of contaminated environments by adding selected bacterial strains or consortia.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dokonano oceny stanu fizyczno-chemicznego środowiska gruntowego na terenie obiektu dystrybucji docelowej paliw w aspekcie potencjalnej remediacji badanego terenu. Oznaczono wybrane właściwości fizyczne i chemiczne gleb, w tym zawartość lotnych węglowodorów aromatycznych (BTEX), sumy węglowodorów C6–C12 i C12–C35 oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Dodatkowo oznaczono liczebność bakterii heterotroficznych oraz aktywność naturalnej mikroflory. Stwierdzono, że głównym typem zanieczyszczeń środowiska gruntowego na badanym terenie są benzyny i oleje, jak również BTEX oraz naftalen. Uzyskane wyniki świadczą o wysokim potencjale biodegradacyjnym naturalnej mikroflory, a w kontekście przeprowadzonych analiz chemicznych wskazują na możliwość skutecznej bioremediacji poprzez biostymulację autochtonicznej mikroflory.
EN
C6–C12 and C12–C35 hydrocarbon fractions and aromatic hydrocarbons were sep. extd. from soil samples with MeOH, hexane and CH2Cl2, resp. Then exts. were analyzed by gas chromatog. coupled to a mass spectrometer, and the obtained results were compared with the permissible concn. of pollutants in the soil. In addn., the abundance of heterotrophic bacteria after incubation (room temp., time 72 h) and microflora activity (dehydrogenase, lipase, cellulase) were estd. for soil samples. For most of them, the contents of both hydrocarbon fractions as well as alkylbenzenes and naphthalene were above the permissible values while abundance of heterotrophic bacteria and microflora activity was slightly below for soil values without contaminations of petroleum products.
W artykule przedstawiono opracowaną w INiG – PIB kompleksową technologię oczyszczania metodą in-situ odpadów wiertniczych ze starych dołów urobkowych. Obejmuje ona drenaż melioracyjno-odciekowy, modyfikację struktury odpadu, bioremediację podstawową stymulowaną przez wapnowanie oraz wzbogacanie środowiska odpadu w składniki biogenne, inokulację biopreparatem opracowanym na bazie autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii, grzybów i drożdży. Rozbudowany monitoring procesów bioremediacyjnych pozwala na optymalizację ich przebiegu oraz ocenę efektywności działania opracowanych biopreparatów.
EN
The article presents a comprehensive treatment technology developed in INiG – PIB with in-situ method of aged drilling waste from old waste pits. Technology includes drainage, modification of the waste structure, basic bioremediation stimulated by liming and enrichment of the waste environment with biogenic components, inoculation with biopreparation developed on the basis of autochthonous non-pathogenic species of bacteria, fungi and yeast. Extended monitoring allows optimizing bioremediation processes and evaluating the effectiveness of the biopreparations.
Grzyby wykazują wiele cech przydatnych w inżynierii środowiska, dających im przewagę nad bakteriami. Udowodniono, że potrafią one rozkładać wiele skomplikowanych związków organicznych, także ksenobiotyków, takich jak trudnobiodegradowalne wielopierścieniowe związki aromatyczne, polichlorowane węglowodory, dioksyny, pestycydy oraz pozostałości materiałów wybuchowych. Ważną rolę w naturalnej regulacji liczebności populacji roślin odgrywają pasożytnicze gatunki grzybów, a gatunki symbiotyczne są niezbędne do prawidłowego rozwoju i wzrostu wielu gatunków roślin. Ich różnorodność taksonomiczna, genetyczna i funkcjonalna jest ogromna i stanowi obszerne źródło organizmów użytecznych w procesie bioremediacji. W dokonanym przeglądzie piśmiennictwa wykazano, że różne gatunki grzybów mogą znaleźć zastosowanie w remediacji środowiska gruntowo-wodnego oraz w oczyszczaniu ścieków i gazów odlotowych. Jednakże dotychczasowe badania nad wykorzystaniem grzybów najczęściej były prowadzone w skali laboratoryjnej. Eksperymenty w skali półtechnicznej i polowej wykazały, że na obecnym etapie praktyczne wykorzystanie grzybów w systemach inżynierii środowiska nie jest ekonomicznie uzasadnione. Problemem, który wymaga rozwiązania jest utrzymanie dominacji szczepów grzybów o wysokiej aktywności degradacyjnej w otwartych układach oczyszczających w warunkach konkurencji ze strony mikroorganizmów autochtonicznych. Duże nadzieje wiąże się z jednoczesnym wykorzystaniem w układach oczyszczania środowiska grzybów i bakterii, których skuteczność biodegradacyjna może się wzajemnie uzupełniać. Aby w pełni wykorzystać specyficzne walory grzybów niezbędne są badania przesiewowe w celu izolacji szczepów o szerszych zdolnościach metabolicznych, a także udoskonalanie szczepów metodami in vitro. Podobnie przyszłościowe jest wykorzystanie w bioremediacji immobilizowanych enzymów grzybowych. Rozwój technik molekularnych pozwoli na zmniejszenie nadal jeszcze wysokich kosztów wytwarzania, oczyszczenia i immobilizacji enzymów na odpowiednich nośnikach.
EN
Fungi possess many features useful to environmental engineering, which gives them an advantage over bacteria. Their ability to decompose many complex organic compounds, including xenobiotics, such as difficult to biodegrade polycyclic aromatic compounds, polychlorinated hydrocarbons, dioxins, pesticides and explosive residues has been documented. Parasitic fungi species play an important role as natural regulators of plant population size, while symbiotic species are essential to proper development and growth of many plant species. The enormous taxonomic, genetic and functional diversity of fungi constitutes a rich source of organisms useful in bioremediation process. The literature review demonstrated that various types of fungi could be employed in remediation of soil-water environment as well as in treatment of wastewater and waste gases. However, most often current studies on fungal applications are carried out on a laboratory scale. At the current stage, as demonstrated by semi-technical and field-scale experiments, practical use of fungi in environmental engineering systems is not economically justified. Maintenance of dominance of fungal strains with high degradation activity in open purification systems in competition with indigenous microorganisms remains an open problem. Great promises are held out for simultaneous use of fungal and bacterial environments in treatment systems, as their biodegradation effectiveness may complement each other. Improvement of strains by the in vitro methods and screening tests to isolate strains with broader metabolic abilities are necessary in order to take full advantage of the specific benefits of fungi. Similarly, use of immobilized fungal enzymes in bioremediation offers good prospects for the future. Development of molecular techniques will allow for reduction of persistently high costs of enzyme production, purification and immobilization on appropriate carriers.
Obecność różnorodnych zanieczyszczeń w odpadach przemysłowych oraz możliwość zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podziemnych oraz gleby substancjami toksycznymi, które nie są wymieniane w obowiązujących wykazach środków toksycznych, stwarza konieczność przeprowadzania badań własności toksycznych gleby, wód i odpadów z wykorzystaniem testów toksykologicznych bezpośredniego kontaktu. Omówiono badania zmian toksyczności zachodzących podczas procesów bioremediacji zastarzałych odpadów wiertniczych z dołu urobkowego. Przedstawiono także wyniki badań toksyczności płynów do hydraulicznego szczelinowania i uzyskiwanych płynów pozabiegowych. Przeprowadzone próby zastosowania nowoczesnych testów toksykologicznych (Microtox, MARA, test Amesa, testy typu toxkit) w przemyśle naftowym dowodzą, że uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę do oceny zagrożeń stwarzanych dla środowiska oraz być pomocne przy wyborze metod zapobiegania skażeniom oraz zagospodarowania różnorodnych materiałów i odpadów generowanych przez przemysł.
EN
The presence of various pollutants in industrial waste and the possibility of surface and underground waters, and soil contamination with unknown substances (not listed as toxic substances) creates the necessity to examine soil, water and waste toxic properties with the use of toxicological tests of direct contact. Described are studies of soil toxicity changes during bioremediation of old drilling wastes. The data of toxicity tests of hydraulic fracturing fluids and flowback waters is also presented. Practical application of innovative toxicological tests (Microtox, MARA, AMES, and toxkit-type tests) carried out in the oil industry, have proven, that the data can be used to assess the environmental threat. They can also be helpful in the selection of methods for preventing contamination and management of different materials and waste generated by oil industry.
W artykule opisano proces opracowania metodyki jakościowego i ilościowego oznaczania węglowodorów monoaromatycznych, do których należą benzen, toluen, etylobenzen i izomery ksylenu (BTEX), w próbkach gleby. Optymalizacja metodyki polegała na wykonaniu szeregu analiz wzorcowych i rzeczywistych próbek gleb skażonych jednopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi. Do oznaczania węglowodorów z grupy BTEX zastosowano metodę chromatografii gazowej z ekstrakcją do fazy nadpowierzchniowej, która pozwala w szybki i prosty sposób uzyskać informację o zawartości BTEX w próbkach środowiskowych, z pominięciem długotrwałego etapu przygotowania próbki. Opracowana metodyka została przetestowana na rzeczywistych próbkach gleb pobranych z terenów kopalń ropy naftowej, na których występowały doły urobkowe zawierające zastarzały odpad wiertniczy zanieczyszczony substancjami ropopochodnymi. Opracowaną metodykę wykorzystano również w kontroli przebiegu procesu bioremediacji substancji ropopochodnych w glebie (ex situ).
EN
The article describes the process of developing qualitative and quantitative methods for the determination of monoaromatic hydrocarbons such as: benzene, toluene, ethylobenzene and xylene isomers (BTEX) in soil samples. Optimalization of the methodology consisted in carrying out a series of measurements for standard and real samples of soils, contaminated with monocyclic aromatic hydrocarbons. For the determination of BTEX hydrocarbons, a gas chromatographic method with extraction to the superficial phase was used, which allows to quickly and easily obtain the BTEX content of the environmental samples bypassing the long sample preparation stage. The developed methodology was tested on real soil samples taken from waste pits containing old drill waste contaminated with petroleum substances. The methodology was also used in the control of the process of bioremediation of petroleum substances in the soil (ex situ method).
W artykule przedstawiono ocenę efektywności biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w trakcie etapowego oczyszczania zestarzałego odpadu, który zdeponowano w dole urobkowym G-70. Odpad z dołu urobkowego G-70 był silnie zanieczyszczony substancjami ropopochodnymi (TPH) (14 258÷120 380 mg/kg s.m.) i BTEX (68,9÷92,7 mg/kg s.m). Etapowa technologia oczyszczania odpadów wiertniczych metodą in situ obejmuje: wstępną remediację, modyfikację struktury odpadu, bioremediację podstawową stymulowaną przez wapnowanie i nawożenie (wzbogacanie środowiska odpadu w składniki biogenne) oraz inokulację biopreparatami opracowanymi na bazie autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii, grzybów i drożdży. Rozbudowany monitoring procesów bioremediacyjnych oparty na chromatograficznych analizach zanieczyszczeń ropopochodnych i badaniach parametrów fizyczno-chemicznych oraz mikrobiologicznych (całkowita liczba mikroorganizmów, liczba mikroorganizmów rozkładających węglowodory ropopochodne, liczba grzybów, identyfikacja rodzajowa i gatunkowa bakterii i grzybów oraz aktywność dehydrogenazowa) w pełni pozwala na optymalizację ich przebiegu oraz ocenę efektywności opracowanych biopreparatów. Po przeprowadzeniu w roku dwóch serii inokulacji biopreparatem na bazie autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii (G-70-1) najszybciej zachodziła biodegradacja węglowodorów alifatycznych o długości łańcucha nC9–nC20 w zakresie: 47,8÷69,6%, zaś w przypadku węglowodorów o długości łańcucha nC21–nC36 w zakresie: 25,7÷51,4%. Uzyskano także obniżenie zawartości BTEX o 53,9%. Wzbogacenie biopreparatu (G-70-1) o autochtoniczne niepatogenne gatunki grzybów i drożdży (G-70-2) oraz przeprowadzenie w II roku oczyszczania trzech serii inokulacji przyczyniły się do wzrostu stopnia biodegradacji węglowodorów z zakresu nC9–nC22 o 51,3÷79,5%, węglowodorów cięższych nC23–nC36 o 39,6÷54,4% oraz BTEX o 79,8%. Po zakończeniu oczyszczania sumaryczna zawartość węglowodorów ropopochodnych w odpadzie wynosiła poniżej 1000 mg TPH/kg s.m., co pozwoliło na przywrócenie aktywności biologicznej na tym terenie.
EN
The article presents an assessment of the biodegradation efficiency of petroleum hydrocarbons during the treatment of weathered drilling waste, which was deposited in the G-70 waste pit. The waste was strongly contaminated with hydrocarbons – TPH (14 258÷120 380 mg/kg dry mass) and BTEX (68.9÷92.7 mg/kg dry mass). Stage technology of drilling waste treatment with an in-situ method includes: initial remediation, modification of waste structure, basic bioremediation stimulated by liming and fertilization (enrichment of waste with biogenic components), and inoculation with biopreparation based on autochthonous nonpathogenic bacteria, fungi and yeast. Extended monitoring of the bioremediation, based on chromatographic analyses of petroleum hydrocarbons, physicochemical tests and microbiological research (total number of microorganisms, number of microorganisms decomposed of hydrocarbons, number of fungi, genus and species identification of bacteria as well as fungi and dehydrogenases activity), enables optimization of their course and assessment of developed biopreparations effectiveness. During two series of inoculation with G-70-1 biopreparation done in the first year of treatment, biodegradation was the most effective in the case of aliphatic hydrocarbons of nC9–nC20 chain (47.8÷69.6%) whereas it was slightly lower for those of nC21–nC36 (25.7÷51.4%). Aromatic compounds (BTEX) were degraded by 53.9%. Application of biopreparation, enhanced with fungi and yeast (G-70-2) during the second year of treatment (3 series of inoculation), resulted in TPH decrease for hydrocarbons: nC9–nC22 by 51.3÷79.5%, for nC23–nC36 by 39.6÷54.4% and BTEX by 79.8%. After the treatment, TPH level was reduced below 1000 mg/kg dry mass and conditions were created for the restoration of biological activity.
At present, the natural environment is heavily polluted by xenobiotics, which is a global problem. Among the wide range of pollutants present in the surrounding environment, particular attention should be paid to crude oil and its derivatives. Petroleum compounds include lubricants, fuels, bitumens etc. where the demand is enormous; therefore the contamination of the soil environment with oil-derived substances is inevitable. It is therefore necessary to take all actions aimed at environmental protection by reducing this type of pollution. One of the methods leading to lowering the concentration of oil products in the soil environment is bioremediation - a method that uses specific properties of microorganisms to break down petroleum into compounds that are less toxic to the environment. The aim of the experiment was to examine the degree of degradability of petroleum compounds present in soil by biopreparations constructed on the basis of bacteria and to assess the impact of Fenton’s reactions on bioremediation processes. Biopreparations were applied into contaminated soil in immobilized and non-immobilized form. In the conducted study biopreparations on the basis of P. putida and P. Fluorescens were tested for petroleum hydrocarbons contaminated soil. The CO2 amount was measured as an indicator of effective bioremediation process using Micro-Oxymax respirometer. Moreover, the kinetics of the degradation of petroleum hydrocarbons has also been investigated using Fenton’s reaction in the experiment and a modified reaction in the presence of siderophores and citric acid. It was found that the higher bioremediation potential properties have been demonstrated for biopreparation - alginate capsules with P. putida, P. fluorescens with modified Fenton reaction (citric acid + Fenton reagent). For these treatments the bioremediation kinetics of total petroleum hydrocarbons had the highest values.
PL
Obecnie środowisko naturalne jest w znacznym stopniu zanieczyszczone przez ksenobiotyki, co stanowi problem o charakterze globalnym. Wśród szerokiej gamy zanieczyszczeń obecnych w otaczającym środowisku należy zwrócić szczególną uwagę na ropę naftową i jej pochodne. Do związków ropopochodnych zalicza się smary, paliwa, asfalty itd., na które zapotrzebowanie jest ogromne, w związku z tym skażenie środowiska glebowego substancjami będącymi pochodnymi ropy naftowej jest nieuniknione. Należy więc podejmować wszelkie działania mające na celu ochronę środowiska poprzez redukcję tego typu zanieczyszczeń. Jedną z metod prowadzących do obniżenia stężenia produktów ropy w środowisku glebowym jest bioremediacja - metoda wykorzystująca specyficzne właściwości mikroorganizmów do rozkładu ropy naftowej na związki mniej toksyczne dla środowiska. Celem doświadczenia było zbadanie stopnia zdolności rozkładu związków ropopochodnych obecnych w glebie przez biopreparaty skonstruowane na bazie bakterii oraz ocena wpływu reakcji Fentona na procesy bioremediacyjne. Biopreparaty mikrobiologiczne wprowadzono do zanieczyszczonej gleby w postaci immobilizowanej i nieimmobilizowanej. W przeprowadzonym badaniu testowano biopreparaty opracowane na bazie mikroorganizmów P. putida i P. fluorescens na glebie zanieczyszczonej węglowodorami ropopochodnymi. Podczas badania mierzono ilość CO2 jako wskaźnik skutecznego procesu bipremedacji z użyciem respitometru Micro-Oxymax. Ponadto zbadano również kinetykę degradacji węglowodorów ropopochodnych, stosując reakcję Fentona i jej modyfikację w obecności sideroforów i kwasu cytrynowego. Stwierdzono, że wyższe właściwości potencjału bioremediacji wykazano dla biopreparatów – kapsułki alginianowe z P. putida, P. fluorescens ze zmodyfikowaną reakcją Fentona (kwas cytrynowy + odczynnik Fentona). W przypadku tych zabiegów odnotowano najwyższe wartości parametrów kinetyki rozkładu węglowodorów ropopochodnych.
The increasing use of petroleum derivatives as a result of industrial development and urbanization has a negative impact on the natural environment. Due to their toxic and carcinogenic effects, these compounds have a negative impact on living organisms and plants, and also contribute to changes in soil properties and composition, and the abundance of microorganisms present in this soil. Sources of pollution with petroleum derivatives to the soil environment are mostly refinery and petrochemical plants, crude oil extraction sites, storage and distribution sites for petroleum products, transport of crude oil, and traffic accidents. Remediation of an area polluted with petroleum derivatives can be done by their decomposition, transformation into less toxic reactive and mobile forms, or by total elimination. Chemical, physical and biological methods are used for this purpose. In the biological methods, the most important role is played by microorganisms capable of using hydrocarbons as a source of carbon and energy.
PL
Wzrost wykorzystania związków ropopochodnych na skutek rozwoju przemysłu i urbanizacji wpływa negatywnie na środowisko przyrodnicze. Związki te ze względu na właściwości toksyczne i kancerogenne wykazują negatywny wpływ na żywe organizmy, rośliny, a także przyczyniają się do zmiany właściwości i składu gleby oraz liczebności obecnych tam mikroorganizmów. Źródłami skażenia związkami ropopochodnymi środowiska gruntowego najczęściej są: zakłady rafineryjne i petrochemiczne, miejsca wydobywania ropy naftowej, miejsca magazynowania i dystrybucji produktów ropopochodnych, transport ropy naftowej, kolizje drogowe. Remediację terenu zanieczyszczonego związkami ropopochodnymi można dokonać poprzez ich rozkład, przekształcenie w formy mniej toksyczne, reaktywne, mobilne lub całkowitą ich eliminację. W tym celu wykorzystywane są metody chemiczne, fizyczne oraz biologiczne. W metodach biologicznych największą rolę odgrywają mikroorganizmy zdolne do wykorzystania węglowodorów w charakterze źródła węgla i energii.
Abiotic and biotic stressors induce a strong cellular response in plants, resulting in significant changes in plant cells metabolism. Knowledge in this area can help to develop very specific methods of stress decrease. For this purpose, it is necessary to find sensitive and accurate tools that will allow to estimate the level of stress in cells. The largest group of substances involved in stress response are proteins. The study of changes in the protein profile can yield the most answers concerning the different mechanisms of soil microflora tolerance and the adaptation of plants to unfavorable conditions. The knowledge of these mechanisms can significantly support the assisted phytoremediation of soils. The aim of the study was to investigate the effect of abiotic factors on plant stress response in Lupinus luteus grown on soil contaminated with heavy metals and amended with organic additives. The aim of the study was to determine the level of plant stress based on tests of plant stress proteins presence and a specific peroxidase activity in plants grown on soil contaminated with heavy metals (HMs). An acrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) has been used in the study to separate specific proteins fractions (metallothioneins), accompanying stress factors. The results of peroxidase activity indicated that the organic soil amendments have an impact on reducing plant stress. The lowest dose of soil amendments reduced the amount of peroxidase by almost half in roots. This proves that adequate soil supplementation helps plants to tolerate stress. The SDS-PAGE analysis suggests that in the most stressful conditions the protein profile is significantly different from control and indicates additional small protein products in the range of 7÷20 kDa indicating, in accordance with the literature, presence of metallothioneins as response to plant stress. The applied methodology confirms that organic soil amendments reduced the level of HMs plants stress after organic amendments soil application.
PL
Abiotyczne i biotyczne czynniki stresogenne wywołują silną odpowiedź komórkową u roślin, powodując istotne zmiany w metabolizmie komórek roślinnych. Pogłębienie wiedzy w tym zakresie może przyczynić się do opracowania metod zmniejszania reakcji stresowych roślin, a tym samym może zwiększyć odporność roślin na niekorzystne warunki glebowe. Konieczne jest więc stworzenie precyzyjnych narzędzi do szacowania poziomu stresu w komórkach. Największą grupę substancji zaangażowanych w reakcję na stres u roślin stanowią białka. Badanie zmian w profilu białkowym może dostarczyć odpowiedzi dotyczących poznania mechanizmów tolerancji mikroflory glebowej i przystosowania roślin do niekorzystnych warunków. Znajomość tych mechanizmów może w znacznym stopniu wpływać korzystnie na wspomaganą fitoremediację gleb. Celem pracy było zbadanie wpływu czynników abiotycznych na odpowiedź stresową roślin Lupinus luteus, uprawianych na glebie zanieczyszczonej metalami ciężkimi i wzbogaconej glebowymi dodatkami organicznymi. W pracy badano poziom stresu roślinnego na podstawie testów obecności roślinnych białek stresowych i aktywności peroksydazy w roślinach uprawianych na glebie zanieczyszczonej metalami ciężkimi (HM). W badaniu wykorzystano akryloamidową elektroforezę żelową (SDS-PAGE) do rozdzielenia frakcji białek roślinnych (metalotionein), towarzyszących czynnikom stresowym. Wyniki pomiaru aktywności peroksydazy wskazują na zmniejszenie stresu roślinnego, po wprowadzeniu do gleby zanieczyszczonej metalami dodatków organicznych. Najniższa dawka zastosowanych organicznych dodatków glebowych zmniejszyła aktywność peroksydazy o połowę w tkankach korzeni roślin. Dowodzi to, że odpowiednia suplementacja gleby pomaga roślinom tolerować stres. Wyniki analizy SDS-PAGE sugerują, że w najbardziej stresujących warunkach profil białka znacząco różni się od kontroli i wskazuje na pojawienie się dodatkowych, niskocząsteczkowych produktów białkowych w zakresie 7÷20 kDa. Zgodnie z dostępną literaturą, wyniki wskazują na obecność metalotionein w odpowiedzi na ekspozycję roślin na metale ciężkie. Przeprowadzone badania potwierdzają, że wprowadzone do gleby zanieczyszczonej metalami ciężkimi dodatki organiczne, zmniejszyły wskaźniki stresu roślinnego.
Soil degradation generates the need for reclamation measures. Bioaugmentation represents a promising method to treat degraded soils. The introduction of microorganisms into the soil often requires immobilisation. Porous media, such as biochar, have been used for the purpose. The introduction of individual bacteria into the soil requires the choice of a suitable medium to ensure high bacterial survival rate and effective bioaugmentation. The possibility of immobilization of Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense and a bacterial consortium by means of encapsulation in alginate with the addition of biochar, nanosilica, perlite or vermiculite was analysed in the study. The best effects of B. subtilis immobilization were obtained with alginate with 5 ml of biochar, P. fluorescens - with 25% (v/v) perlite and vermiculite, while A. brasilense - with 25% (v/v) alginate and 50% (v/v) perlite. The most effective immobilization of the bacterial consortium was achieved using alginate with addition of 50% (v/v) of biochar.
PL
Degradacja gleb generuje konieczność podjęcia działań rekultywacyjnych. Bioaugmentacja stanowi obiecującą metodę oczyszczania gleb zdegradowanych. Wprowadzenie mikroorganizmów do gleby bardzo często wymaga zastosowania immobilizacji. Do tego celu wykorzystuje się porowate nośniki, takie jak biowęgiel. Wprowadzenie poszczególnych bakterii do gleby wymaga doboru odpowiedniego nośnika zapewniającego wysoką przeżywalność bakterii oraz umożliwiającego efektywną bioaugmentację. W niniejszej pracy określono możliwość immobilizacji Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense oraz konsorcjum bakteryjnego poprzez kapsułkowanie w alginianie z dodatkiem biowęgla, nanokrzemionki, perlitu lub wermikulitu. Najlepsze efekty immobilizacji B. subtilis uzyskano z zastosowaniem alginianu z dodatkiem 5 ml biowęgla, P. fluorescens z wykorzystaniem 25% (v/v) perlitu i wermikulitu, natomiast A. brasilense 25% (v/v) alginianu i 50% (v/v) perlitu. Najefektywniejszą immobilizację konsorcjum bakteryjnego uzyskano z wykorzystaniem alginianu z dodatkiem 50% (v/v) biowęgla.
Ze względu na powszechność i dostępność substancji ropopochodnych, stanowią one najczęstszą przyczynę zanieczyszczeń środowiska gruntowo-wodnego. Do usuwania zanieczyszczeń węglowodorami wykorzystuje się zarówno metody fizyczne, chemiczne oraz biologiczne. Porównując powyższe metody, to metody biologiczne są obecnie najczęściej stosowanymi w likwidacji węglowodorów zanieczyszczających środowisko gruntowo-wodne, zarówno w procesach remediacji metodą in-situ, tj. w miejscu występowania zanieczyszczenia jak również w remediacji ex-situ – polegającej na usunięciu zanieczyszczonej ziemi z miejsca skażenia i dalej przetwarzania w procesie odzysku. Metoda biologiczna powiązana z metodami fizycznymi została zastosowana do likwidacji zanieczyszczenia terenu poprzemysłowego zanieczyszczonego wskutek niewłaściwej gospodarki olejami w trakcie jego funkcjonowania oraz po zakończeniu działalności przemysłowej na przedmiotowym terenie. Do biologicznego oczyszczania gleby i ziemi zastosowano biopreparat oparty na bazie mikroorganizmów autochtonicznych. W trakcie realizacji procesu oczyszczania monitorowano spadek zawartości węglowodorów i skuteczność zastosowanego biopreparatu.
EN
Due to the widespread availability of petroleum derivatives, they are the most common cause of soil and water pollution. Physical, chemical and biological methods are used to remove hydrocarbon pollution. Comparing the abovementioned methods, it can be stated that the biological ones are currently the most commonly used in the liquidation of hydrocarbons contaminating the soil and water environment, not only in the in-situ remediation process (in the place of contamination), but also in ex-situ remediation (the removal of contaminated soil from the site contamination and further processing in the recovery process). The biological method associated with physical methods was used to eliminate pollution of post-industrial land contaminated due to unsuitable oil management both during its existence and after the end of industrial activity in the area. For the soil and earth remediation, biopreparation based on indigenous microorganism was used. During the remediation process, the decrease in the hydrocarbon content and the effectiveness of the biopreparation used was observed.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.