Bioremediation of crude oil derivatives in soils naturally and artificially polluted with the use of maize as the test plant part I. pahs degradation

• Autorzy: Galazka A. , Krol M. , Perzynski A.

Warianty tytułu

PL

Bioremediacja substancji ropopochodnych w glebach naturalnie i sztucznie skażonych z wykorzystaniem kukurydzy jako rośliny testowej cz. I. stopień rozkładu wwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Contamination of soils artificially polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and soils aged polluted with crude oil in the phytoremediation process were compared. The plant used in the tests was maize (Zea mays L.). In chamber tests with soils artificially polluted (chernozem, calcareous rendzina, and lessives), selected three PAHs (anthracene, phenanthrene, and pyrene) were used at the doses of 100, 500, and 1000 mg·kg-1 d.m. of soil and diesel fuel at the doses of 0.1%, 0.5%, and 1% (v/v). The soil naturally, aged polluted with crude oil chosen for the experiment was brown soil from crude oil refinery. Additionally, in the bioremediation process, the inoculation of plants with the mixture of bacteria strains Azospirillum and Pseudomonas stutzeri was used in the amount of 1 ml·500 g-1 of soil. Chamber pot-tests were carried out in controlled conditions (temperature, humidity) during four weeks of plant growth period. Physical properties of soils polluted with PAHs, diesel fuel, and crude oil and the degree of PAHs degradation were analyzed in the study. The amounts of anthracene, phenanthrene, and pyrene were determined in soils artificially polluted and Σ15 PAHs in soils artificially polluted with diesel fuel, as well as in brown soil aged polluted with crude oil. The obtained results showed a statistically important increase in the physical properties of soils polluted with PAHs, diesel fuel, and crude oil compared with the control and also an important decrease in the content of PAHs in soils (both artificially and aged polluted) inoculated with Azospirillum and Pseudomonas stutzeri after maize growth. The bioremediation processes were especially intensive in calcareous rendzina artificially polluted with PAHs and in brown soil aged polluted with crude oil.

PL

Badano wpływ kukurydzy (Zea mays L.) jako rośliny fitoremediacyjnej na rozkład substancji ropopochodnych w glebach naturalnie i sztucznie skażonych substan-cjami ropopochodnymi. W procesie bioremediacji dodatkowo zastosowano szczepienie roślin bakteriami Azospirillum spp. i Pseudomonas stutzeri. Do badań w przypadku sztucznego skażenia gleb wybrano: antracen, fenantren i piren, które zastosowano w dawkach: 100, 500 oraz 1000 mg·kg-1 s.m. gleby oraz olej napędowy o stężeniu: 0,1; 0,5 i 1% (v/w) s.m. gleby. Glebę naturalnie skażoną ropą naftową stanowiła gleba brunatna pobrana z terenu kopalni ropy naftowej. Doświadczenia wazonowe prowadzono w kontrolowanych warunkach w fito-tronie, podczas 4-tygodniowego okresu wegetacji roślin. Oznaczono zawartość antracenu, fenantrenu i pirenu w glebach sztucznie skażonych oraz Σ15 WWA w przypadku skażenia gleb olejem napędowym i ropą naftową. Stwierdzono statystycznie istotne zmniejszenie za-wartości antracenu, fenantrenu i pirenu oraz Σ15 WWA w glebach zarówno sztucznie, jak i naturalnie skażonych substancjami ropopochodnymi w procesie fitoremediacji, szczególnie widoczne po zastosowaniu szczepienia roślin Azospirillum i Pseudomonas stutzeri. Szcze-pienie to pozytywnie oddziaływało na procesy rozkładu WWA w glebach sztucznie skażonych i w glebie naturalnie skażonej ropą naftową. Procesy bioremediacji zachodziły szczególnie intensywnie (wysoki stopień degradacji WWA) w rędzinie wapiennej i czarnoziemie skażonym WWA i olejem napędowym oraz w glebie brunatnej skażonej ropą naftową.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Agricultura
• Rocznik: 2010
• Tom: 09
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.13-24,fig.,ref.

Twórcy

autor

Galazka A.

• Department of Agricultural Microbiology of Institute of Soil Science and Plant Cultivation – National Research Institute in Pulawy, Czartoryskich 8, 24-100 Pulawy

autor

Krol M.

autor

Perzynski A.

Bibliografia

• Anderson T.A., Guthire E.A., Walton B.T., 1993. Bioremediation in the rhizosphere: plant roots and associated microbes clean contaminates soil. Environ. Sci. Technol. 27, 2630-2636.
• Andreoni V., Gianfreda L., 2007. Bioremediation and monitoring of aromatic-polluted habitats Appl. Microbiol. Biotechnol. 76, 287-308.
• Cemiglia C., 1992. Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Biodegradation 3, 351-368.
• Chauhan A., Fazlurrahman, Oakeshott J.G., Jain R.K., 2008. Bacterial metabolism of polycyclic aromatic hydrocarbons: strategies for bioremediation. Indian J. Microbiol. 48, 95-113.
• Curl E.A., Truelove B., 1986. The rhizosphere. Springer Verlag Heidelberg, Berlin.
• Dominiguez-Rosado E., Pichtel J., 2004a. Phytoremediation of soil contaminated with used motor oil: II. Greenhouse studies. Environ. Engin. Sci. 21(2), 169-180.
• Dominiguez-Rosado E., Pichtel J., Coughlin M., 2004b. Phytoremediation of soil contaminated with used motor oil: I. Enhanced microbial activities from laboratory and growth chamber studies. Environ. Engin. Sci. 21(2), 157-168.
• Dubas A. (ed.), 2004. Technologia produkcji kukurydzy [Maize production technology]. Wieś Jutra Warszawa [in Polish].
• Gałązka A., 2008. Ocena przydatności bakterii Azospirillum spp. i Pseudomonas stutzeri do bioremediacji gleb skażonych węglowodorami aromatycznymi [Assessment of bacteria Azospirillum spp. and Pseudomonas stutzeri usefulness for the bioremediation of soils polluted with aromatic hydrocarbons]. IUNG - PIB Puławy, rozpr. doktorska [in Polish].
• Gogoi B.K., Dutta N.N., Goswami P., Mohan T.R.K., 2003. A case study of bioremediation of petroleum-hydrocarbon contaminated soil at a crude oil spill. Adv. Environ. Res. 7, 757-782.
• Gunther T., Dornberger U., Fritsche W., 1996. Effects of ryegrass on biodegradation of hydrocarbons in soil. Chemosphere 33, 203-215.
• Huang X.D., El-Alawi Y., Penrose D.M., Glick B.R., Greenberg B.M., 2004. Responses of three grass species to creosote during phytoremediation. Environ. Poll. 130, 453-463.
• Johnsen A.R., Schmidt S., Hybholt T.K., Henriksen S., Jacobsen C.S., Andersen O., 2007. Strong impact on the Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) - degrading community of a PAH-polluted soilbut marginal effect on PAH degradation when priming with bioremediated soil dominated by Mycobacterium. Appl. Environ. Microbiol. 73(5), 1474-1480.
• Joner E.J., Leyval C., Colpaert J.V., 2006. Ectomycorrhizas impede phytoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) both within and beyond the rhizosphere. Environ. Poll. 142, 34-38.
• Joner E.J., Johannes A., Loibne A.P., de la Cruz M.A., Szolar O.H., Portal J.M., Leyval C., 2007. Rhizosphere effects on microbial community structure and dissipation and toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in spiked soil. Environ. Sci. Technol. 35, 2773-2777.
• Kabata-Pendias A., Piotrowska M., Motowicka-Terelak T., Maliszewska-Kordybach B., Filipiak K., Krakowiak A., Pietruch Cz., 1995. Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb; metale ciężkie, siarka, WWA [Fundamentals of the assessment of chemical soil pollution; heavy metals, sulphur, and PAHs]. Bibl. Monitoringu Środowiska Warszawa [in Polish].
• Kang S.H., Xing B.S., 2006. Phenanthrene sorption to sequentially extracted soil humic acids and humins. Environ. Sci. Technol. 39, 134-140.
• Król M.J., 2006. Wykorzystywanie przez wolno żyjące, ryzosferowe asymilatory azotu, węglowodorów aromatycznych jako substrat pierwotny podczas wiązania N2 [Use by free-living, rhizospheric nitrogen assimilators of aromatic hydrocarbons as a primary substrate during N2 fixation]. Grant własny 3 PO6S03724] [in Polish].
• Kurek E., Król M.J., Zielewicz-Dukowska J., Perzyński A., 2001. Rozkład produktów naftowych zanieczyszczających glebę przez bakterie wykorzystujące azot atmosferyczny [Degradation of oil products that pollute soil by bacteria which use atmospheric nitrogen]. Mat. Konf. Nauk. Tech. Ekologia w przemyśle rafineryjnym, Kielce, 153-162 [in Polish].
• Leigh M.B., Fletcher J.S., Fu X., Schmitz F.J., 2002. Root turnover: an important substrate of microbial substrates in rhizosphere remediation of recalcitrant contaminants. Environ. Sci. Tech. 36, 1579-1583.
• Liste H.-H., Aleksander M., 2000. Accumulation of phenanthrene and pyrene in rhizosphere soil. Chemosphere 40, 11-14.
• Liste H.-H., Felgentreu D., 2006. Crop growth, culturable bacteria, and degradation of petrol hydrocarbons (PHCs) in a long-term contaminated field soil. Appl. Soil Ecol. 31, 43-52.
• Marchenko A.I., Vorobyov A.V., Dyadischev N.R., Socolov M.S., 2001. Enhanced degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in plant rhizosphere. [In:] Biogeochemical processes and cycling of elements in the environment, Polish Society of Humic Substances Wrocław, 465-467.
• Muratova A., Hubner T., Tischer S., Turkovskaya O., Moder M., Kuschk P., 2003. Plant- rhizosphere-microflora association during phytoremediation of PAH-contaminated soil. Int. J. Phytoremediation 5(2), 137-151.
• Parales R.E., Bruce N.C., Schmid A., Wackett L.P., 2002. Biodegradation, Biotransformation, and Biocataslysis (B3). Appl. Environ. Microbiol. 68(10), 4699-4709.
• Parrish Z.D., Banks M.K., Schwab A.P., 2005. Assessment of contaminant lability during phytoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbon impacted soil. Environ. Poll. 137, 187-197.
• Pizzul L., del Pilar Castillo M., Stenstrom J., 2007. Effect of rapeseed oil on the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil by Rhodococcus wratislaviensis. Int. Biodet. Biodegr. 59, 111-118.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi, 2002 [Order by the Minister of the Environment on soil quality standards and ground quality standards, 2002]. Dz.U. Nr 165 poz. 1359 [in Polish].
• Smith M.J., Flowers T.H., Duncan H.J., Alder J., 2006. Effects of polycyclic aromatic hydrocarbons on germination and subsequent growth of grasses and legumes in freshly contaminated soil and soil with aged PAHs residues. Environ. Poll. 141, 519-525.
• Smreczak B., Maliszewska-Kordybach B., 2003. Seeds germination and root growth of selected plants in PAH contaminated soil. Fresenius Environ. Bull. 12, 946-949.