PL209361B1 - Sposób fitoremediacji gleb z produktów ropopochodnych metodą ,,in situ", wspomaganej biopreparatem bakteryjnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób fitoremediacji gleb z produktów ropopochodnych metodą „in situ wspomaganej biopreparatem bakteryjnym.

Proces degradacji węglowodorów ropopochodnych przebiega głównie przy udziale mikroorganizmów glebowych. Zespół mikroorganizmów glebowych składa się z przedstawicieli różnych gatunków bakterii heterotroficznych, grzybów, promieniowców oraz pierwotniaków. Stosunki ilościowe tych organizmów układają się zmiennie, w zależności od czynników środowiskowych. Drobnoustroje gromadzą się przede wszystkim w powierzchniowej warstwie gleby oraz wokół korzeni roślin. Tam bowiem znajduje się najwięcej tlenu i substancji odżywczych. Wg niektórych autorów w 1 gramie żyznej gleby może znajdować się około 13000 różnych gatunków mikroorganizmów. Spośród tak wielkiej ilości mikroorganizmów zaledwie 0,1 + 0,3% to organizmy zdolne do rozkładu węglowodorów. W wielu metodach bioremediacyjnych wykorzystuje się różnego rodzaju szczepionki bakteryjne w celu podniesienia efektywności tych procesów. Nie ma uniwersalnych szczepów bakterii zdolnych do rozkładu wszystkich rodzajów zanieczyszczeń i skutecznych w każdych warunkach środowiska. Dostępne na rynku preparaty handlowe, w większości przypadków nie spełniają pokładanych w nich oczekiwań, co wynika m.in. z faktu, że zawierają one obce drobnoustroje (często pochodzące z innych stref klimatycznych), źle adaptujące się do istniejących warunków. Szczepy pochodzące z biopreparatów handlowych po wprowadzeniu do środowiska glebowego najczęściej są z niego wypierane przez mikroorganizmy autochtoniczne. Istnieją tysiące opisów patentowych dotyczących sposobów mikrobiologicznego rozkładu zanieczyszczeń ropopochodnych. Największą ich wadą jest ograniczony zakres stosowania, powolny rozkład zanieczyszczeń trwający od 2-5 lat, niski procent usunięcia wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, a zwłaszcza tych z 4, 5 i 6 pierścieniami w cząsteczce. Celowym jest zatem przygotowanie biopreparatów otrzymanych z autochtonicznych mikroorganizmów zasiedlających glebę poddawaną procesowi remediacji.

Z polskiego opisu patentowego PL 180 141 znany jest sposób mikrobiologicznej remediacji gruntów z produktów naftowych, zarówno metodą „in situ, jak i „ex situ, w którym to sposobie do zanieczyszczonego gruntu wprowadza się mikroorganizmy zdolne do rozkładu tych produktów; jako mikroorganizmy stosuje się autochtoniczne bakterie, z których eliminuje się organizmy patogenne.

W procesie bioremediacji związków organicznych zasadnicze znaczenie mają rośliny, które same nie uczestniczą bezpośrednio w rozkładzie tych zanieczyszczeń, ale dzięki wytwarzaniu specyficznych wydzielin korzeniowych mogą stymulować rozwój określonych grup mikroorganizmów, w tym również mikroorganizmów zdolnych do degradacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.

Sposób według wynalazku polega na tym, że jako preparat bakteryjny stosuje się autochtoniczne bakterie pobrane z próbek gruntu przeznaczonego do oczyszczania, z których izoluje się dominujące, o najwyższej zdolności do rozkładu węglowodorów, a jednocześnie nie wykazujące antagonizmu pomiędzy sobą i właściwości chorobotwórczych, namnaża się je na podłożu minimalnym z dodatkiem sterylnego wyciągu glebowego uzyskanego z gruntu przeznaczonego do oczyszczania i wprowadza do zanieczyszczonego gruntu w ilości minimalnej co najmniej 10¹¹ komórek/kg suchej masy oczyszczanego gruntu. Namnożone bakterie wprowadza się do gruntu poprzez jego zraszanie. Po wprowadzeniu bakterii obsiewa się rekultywowany teren roślinami.

Zaletą fitoremediacji wspomaganej biopreparatem bakteryjnym uzyskanym z rodzimych mikroorganizmów jest przyspieszenie biodegradacji zanieczyszczeń organicznych przez mikroorganizmy ryzosferowe bez okresu dodatkowej ich adaptacji. Kolejnym atutem jest zastosowanie szczepionki bakteryjnej w postaci inokulum co stwarza możliwość wprowadzania jej do podłoża w formie roztworu podawanego przez linie kroplujące lub za pomocą opryskiwaczy (dodatkowo w razie potrzeby można przy użyciu tej samej instalacji wprowadzić substancje pożywkowe). Obsadzenie terenu roślinami z dodatkiem szczepionek bakteryjnych nie tylko wspomaga proces biodegradacji zanieczyszczeń, przyczynia się do ochrony rekultywowanego terenu przed dalszą erozją, jak również posiada estetyczne walory krajobrazowe.

Wynalazek pozwala na jeszcze bardziej efektywny sposób remediacji zanieczyszczeń organicznych z gruntów, wspomaga wzrost i rozwój mikroorganizmów zdolnych do degradacji zanieczyszczeń ropopochodnych.

PL 209 361 B1

Wynalazek objaśnia przykład:

P r z y k ł a d:

Z gruntu pochodzącego z rafinerii, zanieczyszczonego produktami naftowymi, pobrano do badań laboratoryjnych 1000 g próbki.

Aby porównać efektywność usuwania zanieczyszczeń zastosowano rożne wersje eksperymentu

Schemat prowadzenia badań przedstawiono poniżej:

• Gleba, • Gleba + biopreparat bakteryjny, • Gleba + roś lina, • Gleba + roś lina + biopreparat bakteryjny.

Biopreparat bakteryjny uzyskano w następujący sposób:

gramów oczyszczanego gruntu wprowadzono do sterylnej soli fizjologicznej (90 cm³) i tak powstałą zawiesinę wytrząsano przez 72 godziny w temp. 20°C; po sedymentacji pobrano 10 cm³ cieczy nadosadowej, którą wprowadzono do kolby ze sterylnym podłożem YS z dodatkiem 1% produktów naftowych i inkubowano przez 72 godziny w temp. 20°C. Z uzyskanej zawiesiny wykonano posiew metodą powierzchniową na podłoże stałe YS (z dodatkiem produktów naftowych); płytki Petriego inkubowano w temp. 20°C przez 72 godziny; spośród wyrosłych kolonii wybrano 10 dominujących, z których wyizolowano czyste kultury metodą wielokrotnego pasażowania.

Wykorzystując metodę testowania, wybrano szczepy najbardziej aktywne w stosunku do produktów naftowych i sprawdzono oddziaływania antagonistyczne pomiędzy nimi. Po 72 godzinach inkubacji spłukano skosy agarowe solą fizjologiczną uzyskane w ten sposób roztwory wymieszano i okreś lono ogólną liczebność komórek bakterii w 1 cm³ uzyskanej zawiesiny, traktowanej jako biopreparat bakteryjny. Liczba komórek bakterii w biopreparacie wynosiła 6-10⁹ komórek/1 cm³ zawiesiny. Do odpowiednich prób wprowadzono 50 cm³ biopreparatu/kg gleby.

Proces remediacji prowadzono w warunkach polowych przez 12 tygodni. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono, że wprowadzenie biopreparatu bakteryjnego spowodowało wzrost ilości bakterii mających zdolność degradacji węglowodorów 19 krotnie w porównaniu z samą glebą, a zastosowanie rośliny w połączeniu z biopreparatem bakteryjnym - 3000 razy (porównaniu z samą glebą). Jednocześnie stwierdzono, że po trzech miesiącach bioremediacji, obsianie gleby roślinami spowodowało wzrost stopnia usunięcia węglowodorów alifatycznych (w porównaniu do próbek bez roślin) średnio o ok. 25,6%. W próbkach gleb, w których zastosowano połączenie roślin z biopreparatem stwierdzono, że stopień rozkładu węglowodorów alifatycznych był średnio o 57% wyższy niż w próbkach kontrolnych. Stwierdzono również, że zastosowanie biopreparatu w połączeniu z roślinami podniosło efektywność usuwania frakcji ciężkich średnio 13,5 razy (w porównaniu do próbek bez roślin i biopreparatu). Podobne rezultaty otrzymano w przypadku wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób fitoremediacji gleb z produktów ropopochodnych metodą „in situ” wspomaganej biopreparatem bakteryjnym, w której wykorzystuje się specjalnie wyselekcjonowane rośliny odporne na zanieczyszczenia znajdujące się w rekultywowanym gruncie, znamienny tym, że jako preparat bakteryjny stosuje się autochtoniczne bakterie pobrane z próbek gruntu przeznaczonego do oczyszczania, z których izoluje się dominujące, o najwyższej zdolności do rozkładu węglowodorów, a jednocześnie nie wykazujące antagonizmu pomiędzy sobą i właściwości chorobotwórczych, namnaża się je na podłożu minimalnym z dodatkiem sterylnego wyciągu glebowego uzyskanego z gruntu przeznaczonego do oczyszczania i wprowadza do zanieczyszczonego gruntu w ilości minimalnej co najmniej 10¹¹ komórek/kg suchej masy oczyszczanego gruntu.
2. 2. Sposób fitoremediacji zastrz. 1, znamienny tym, że namnożone bakterie wprowadza się do gruntu poprzez jego zraszanie.
3. 3. Sposób fitoremediacji według zastrz. 1, znamienny tym, że po wprowadzeniu bakterii obsiewa się rekultywowany teren roślinami.