Badania fitoremediacji gleby zanieczyszczonej węglowodorami ropopochodnymi z zastosowaniem Glechoma hederacea

• Autorzy: Wojtowicz, Katarzyna , Jakubowicz, Piotr

Warianty tytułu

EN

Phytoremediation studies of soil contaminated with petroleum hydrocarbons using Glechoma hederacea

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z fitoremediacją gleb zanieczyszczonych węglowodorami ropopochodnymi za pomocą Glechoma hederacea (bluszczyk kurdybanek) jako fitoremedianta. Materiał badawczy stanowiła gleba pobrana z terenu dołu urobkowego charakteryzująca się podwyższonym stężeniem TPH (całkowita zawartość węglowodorów) – 3789,12 mg/kg s.m. oraz WWA (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) – 7,53 mg/kg s.m. Badania fitoremediacji prowadzono w trzech układach: układ 1 – gleba wyjściowa GW + Glechoma hederacea, układ 2 – gleba wyjściowa GW + Glechoma hederacea + + bioaugmentacja biopreparatem (specjalistyczne konsorcjum mikrobiologiczne), układ 3 – gleba wyjściowa GW + Glechoma hederacea + + bioaugmentacja biopreparatem z dodatkiem γ-PGA (kwas γ-poliglutaminowy) przez sześć miesięcy w warunkach atmosferycznych. Dodatkowo zbadano skuteczność samooczyszczania gleby. Oceny efektywności stosowanych zabiegów fitoremediacyjnych dokonano na podstawie analiz chromatograficznych oraz toksykologicznych. Rezultaty badawcze wykazały, że zastosowanie metod kombinowanych (fitoremediacja wspomagana bioaugmentacją – układy 2 i 3) pozwalało na zwiększenie skuteczności procesu oczyszczania gleb zanieczyszczonych węglowodorami ropopochodnymi. Przeprowadzone analizy chromatograficzne wykazały, że stopień biodegradacji TPH po zakończeniu testu w układzie 1 wynosił 35,52%, natomiast WWA – 27,66%. Wspomaganie procesu fitoremediacji z wykorzystaniem Glechoma hederacea inokulacją biopreparatem (układ 2) wpłynęło na wzrost efektywności biodegradacji TPH (65,48%) i WWA (62,93%). Ponadto inokulacja gleby biopreparatem z dodatkiem γ-PGA (układ 3) spowodowała obniżenie zawartości TPH w badanej glebie o 74,90% oraz WWA o 73,85%. Skuteczność zabiegów fitoremediacji z zastosowaniem Glechoma hederacea uzupełniono o monitoring toksykologiczny z użyciem trzech testów toksykologicznych: Phytotoxkit™, Ostracodtoxkit F™ oraz Microtox®STP.

EN

The article presents issues related to the phytoremediation of soils contaminated with petroleum hydrocarbons using Glechoma hederacea as a phytoremediation plant. The research material consisted of soil taken from a drill waste pit, characterized by an elevated TPH (total hydrocarbon content) concentration of 3789.12 mg/kg d. m. and PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) 7.53 mg/kg d.m. Phytoremediation studies were carried out in three research systems: system 1 – initial soil GW + Glechoma hederacea, system 2 – initial soil GW + Glechoma hederacea + bioaugmentation with a biopreparation (a specialized microbial consortium), system 3 – initial soil GW + Glechoma hederacea + biopreparation with the addition of ƴ-PGA (ƴ-polyglutamic acid) for six months under atmospheric conditions. Additionally, the effectiveness of soil self-cleaning was tested. The effectiveness of the phytoremediation treatments used was assessed based on chromatographic and toxicological analyses. The research results proved that the use of combined methods (phytoremediation supported by bioaugmentation – systems 2 and 3) allows to increase the effectiveness of the treatment process of soils contaminated with petroleum hydrocarbons. The chromatographic analyses performed showed that the degree of biodegradation of TPH after the test in system 1 was 35.52%, and that of PAHs was 27.66%. Supporting the phytoremediation process using Glechoma hederacea and inoculation with a biopreparation (system 2) increased the efficiency of biodegradation of TPH (65.48%) and PAHs (62.93%). Moreover, inoculation of soil with a biopreparation with addition of γ-PGA (system 3) resulted in reduction of TPH content in the tested soil by 74.90% and PAH content by 73.85%. The effectiveness of the applied phytoremediation treatments using Glechoma hederacea was supplemented with toxicological monitoring using three toxicological tests: PhytotoxkitTM, Ostracodtoxkit FTM and Microtox®STP.

Słowa kluczowe

PL

biopreparat; fitoremediacja; Glechoma hederacea; węglowodory ropopochodne; γ-PGA

EN

biopreparation; phytoremediation; Glechoma hederacea; petroleum hydrocarbons; γ-PGA

• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 6
• Strony: 352--360
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wojtowicz, Katarzyna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy,

autor

Jakubowicz, Piotr

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Afzal M., Yousaf S., Reichenauer T.G., Sessitsch A., 2012. The Inoculation Method Affects Colonization and Performance of Bacterial Inoculant Strains in the Phytoremediation of Soil Contaminated with Diesel Oil. International Journal of Phytoremediation, 14: 35–47. DOI: 10.1080/15226514.2011.552928.
• Barathi S., Vasudevan N., 2001. Utilization of Petroleum Hydrocarbons by Pseudomonas Fluorescens Isolated from a PetroleumContaminated Soil. Environment International, 26: 413–416. DOI: 10.1016/S0160-4120(01)00021-6.
• Cheng L., Wang Y., Cai Z., Liu J., Yu B., Zhou Q., 2017. Phytoremediation of Petroleum Hydrocarbon-Contaminated Saline-Alkali Soil by Wild Ornamental Iridaceae Species. International Journal of Phytoremediation, 19: 300–308. DOI:10.1080/15226514.2016.1225282.
• Gałązka A., Gałązka R., 2015. Phytoremediation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Soils Artificially Polluted Using Plant-Associated-Endophytic Bacteria and Dactylis glomerata as the Bioremediation Plant. Polish Journal of Microbiology,64: 241–252. DOI: 10.5604/01.3001.0009.2119.
• Guirado M., García-Delgado C., Pindado O., De La Torre B.O., Escolano O., Eymar E., Millán R., 2023. Bioremediation Study of a Hydrocarbon-Contaminated Soil by Profiling Aromatic and Aliphatic Chains. Applied Soil Ecology, 190: 104983. DOI:10.1016/j.apsoil.2023.104983.
• Kluk D., Steliga T., 2017. Efektywna metoda identyfikacji zanieczyszczeń ropopochodnych (TPH) i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w glebach. Nafta-Gaz, 73(7): 488–495. DOI: 10.18668/NG.2017.07.06 .
• Koshlaf E., Ball A.S., 2017. Soil Bioremediation Approaches for Petroleum Hydrocarbon Polluted Environments. AIMS Microbiology, 3: 25–49. DOI: 10.3934/microbiol.2017.1.25.
• Kubińska N., 2020. Phytoremediation as an Approach to Clean up Contaminated Soil, Including Petroleum Product Contamination. Nafta-Gaz, 76(5): 322–339. DOI: 10.18668/NG.2020.05.05.
• Lin M.-S., Huang C.-Y., Lin Y.-C., Lin S.-L., Hsiao Y.-H., Tu P.-C., Cheng P.-C., Cheng S.-F., 2022. Green Remediation Technology for Total Petroleum Hydrocarbon-Contaminated Soil. Agronomy,12: 2759. DOI: 10.3390/agronomy12112759.
• Mrozik A., Piotrowska-Seget Z., 2010. Bioaugmentation as a Strategy for Cleaning up of Soils Contaminated with Aromatic Compounds. Microbiological Research, 165: 363–375. DOI: 10.1016/j.micres.2009.08.001.
• Nwankwegu A.S., Orji M.U., Onwosi C.O., 2016. Studies on Organic and In-Organic Biostimulants in Bioremediation of DieselContaminated Arable Soil. Chemosphere, 162: 148–156. DOI:10.1016/j.chemosphere.2016.07.074.
• Ptaszek N., Pacwa-Płociniczak M., Noszczyńska M., Płociniczak T., 2020. Comparative Study on Multiway Enhanced Bio- and Phytoremediation of Aged Petroleum-Contaminated Soil. Agronomy,10: 947. DOI: 10.3390/agronomy10070947.
• Shehzadi M., Afzal M., Khan M.U., Islam E., Mobin A., Anwar S., Khan Q.M., 2014. Enhanced Degradation of Textile Effluent in Constructed Wetland System Using Typha Domingensis and Textile Effluent-Degrading Endophytic Bacteria. Water Research, 58: 152–159. DOI: 10.1016/j.watres.2014.03.064.
• Simmer R.A., Schnoor J.L., 2022. Phytoremediation, Bioaugmentation, and the Plant Microbiome. Environmental Science Technology,56: 16602–16610. DOI: 10.1021/acs.est.2c05970.
• Steliga T., Wojtowicz K., Kapusta P., Brzeszcz J., 2020. Assessment of Biodegradation Efficiency of Polychlorinated Biphenyls (PCBs) and Petroleum Hydrocarbons (TPH) in Soil Using Three Individual Bacterial Strains and Their Mixed Culture. Molecules, 25: 709. DOI: 10.3390/molecules25030709.
• Sui X., Wang X., Li Y., Ji H., 2021. Remediation of PetroleumContaminated Soils with Microbial and Microbial Combined Methods: Advances, Mechanisms, and Challenges. Sustainability,13: 9267. DOI: 10.3390/su13169267.
• Varjani S.J., 2017. Microbial Degradation of Petroleum Hydrocarbons. Bioresource Technology, 223: 277–286. DOI: 10.1016/j.biortech.2016.10.037.
• Weyens N., Lelie D. van der, Taghavi S., Newman L., Vangronsveld J., 2009. Exploiting Plant–Microbe Partnerships to Improve Biomass Production and Remediation. Trends in Biotechnology, 27: 591–598.DOI: 10.1016/j.tibtech.2009.07.006.
• Wojtowicz K., 2022. Opracowanie metodyki oznaczania WWA w próbkach gleb z wykorzystaniem chromatografii cieczowej HPLC. Nafta-Gaz, 78(2): 141–153. DOI: 10.18668/NG.2022.02.06.
• Wojtowicz K., Steliga T., 2023. Zastosowanie Lotus corniculatus w badaniach biodegradacji TPH i WWA wspomaganej fitoremediacją. Nafta-Gaz, 79(7): 443–454. DOI: 10.18668/NG.2023.07.01.
• Wojtowicz K., Steliga T., Kapusta P., 2023a. Evaluation of the Effectiveness of Bioaugmentation-Assisted Phytoremediation of Soils Contaminated with Petroleum Hydrocarbons Using Echinacea purpurea. Applied Sciences, 13: 13077. DOI: 10.3390/app132413077.
• Wojtowicz K., Steliga T., Kapusta P., Brzeszcz J., 2023b. Oil-Contaminated Soil Remediation with Biodegradation by Autochthonous Microorganisms and Phytoremediation by Maize (Zea mays). Molecules, 28: 6104. DOI: 10.3390/molecules28166104.
• Wojtowicz K., Steliga T., Kapusta P., Brzeszcz J., Skalski T., 2022a. Evaluation of the Effectiveness of the Biopreparation in Combination with the Polymer γ-PGA for the Biodegradation of Petroleum Contaminants in Soil. Materials, 15: 400. DOI: 10.3390/ma15020400.
• Wojtowicz K., Steliga T., Skalski T., 2022b. Badania laboratoryjne wpływu dodatku γ-PGA na efektywność biodegradacji węglowodorów ropopochodnych. Nafta-Gaz, 78(9): 668–678. DOI:10.18668/NG.2022.09.04.
• Wu M., Li W., Dick W.A., Ye X., Chen K., Kost D., Chen L., 2017. Bioremediation of Hydrocarbon Degradation in a PetroleumContaminated Soil and Microbial Population and Activity Determination. Chemosphere, 169: 124–130. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.11.059.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2024.06.04