Transformacije zagađivača naftnog tipa u procesu simulacije biodegradacije u laboratorijskim aerobnim uslovima

Abstract

Nafta i proizvodi dobijeni njenom preradom, postaju zagađivači onog momenta kada se nađu u dodiru sa vazduhom, vodom ili zemljištem, tj. životnom sredinom. Kada se nađu u životnoj sredini, nafta i njeni derivati, podležu brojnim fizičkim, hemijskim promenama, a najintenzivnije transformacije se dešavaju usled delovanja mikroorganizama. Otpadne vode naftne industrije sadrže veliki broj organskih i neorganskih supstanci i samim tim predstavljaju jedan od najvećih zagađivača životne sredine. Cilj ovog rada bio je definisanje promena zagađivača naftnog tipa tj. stepena mikrobiološke razgradnje definisanog uzorka nafte u laboratorijskim uslovima, korišćenjem mikroorganizama izolovanih iz mulja i zemljišta uzorkovanih iz kanala u industrijskoj zoni Pančeva. Selekcijom na Mineralnoj neorganskoj podlozi, uz dodatak antibiotika i fungicida, izolovane su tri vrste konzorcijuma mikroorganizama, koji razlažu ugljovodonike nafte, u kojima su dominantni mikroorganizmi: bakterije, gljive i konzorcijum bakterija i gljiva. Poređenjem sastava ekstrakta sa kontrolnim probama nafte, uz simuliranu biodegradaciju gljivama, karakterističan je stalni pad koncentracija frakcija zasićenih ugljovodonika i stalni rast koncentracija frakcija aromatičnih ugljovodonika. Bakterije daju isti efekat kod alkanske frakcije, dok se trend u promeni koncentracija frakcija aromata, alkohola i masnih kiselina ne može uočiti. Slično se može reći i za promene u grupnom sastavu u toku simulirane biodegradacije kod konzorcijuma gljiva i bakterija koje su izolovane iz mulja. Tokom prvih 15 dana biodegradacionog procesa, pomoću mikroorganizama koji su izolovani iz zemljišta, došlo je do smanjenja za 38,9 % n-alkanske frakcije. Nakon 30 dana eksperimenta, došlo je do gubitka od 61,2 % n-alkana u odnosu na kontrolni uzorak. Pod uslovima koji su se koristili u ovom eksperimentu, došlo od značajne biodegradacije izoprenoida, nakon uklanjanja više od 80,0 % n-alkana. Posle 60 dana eksperimenta, uočena je gotovo potpuna degradacija n-alkana i izoprenoida. Na kraju eksperimenta, posle 75 dana eksperimenta biodegradacije konzorcijumom zimogenih mikroorganizama izolovanih iz zemljišta, n-alkani i izoprenoidi su potpuno biodegradovani. Biomarkeri tipa sterana i terpana ne podležu biodegradaciji, tako da je biodegradacija zasićenih ugljovodonika, pod datim uslovima, bila ograničena na aciklična alifatična jedinjenja (n-alkane i izoprenoide). Jedinjenja koja su se mogla identifikovati i kvantifikovati u svim ispitivanim uzorcima su fenantreni i njegovi derivati sa jednom i dve metil grupe. Najznačajnija promena u koncentraciji aromatičnh ugljovodonika, fenantrena i njegovih derivata sa jednom i dve metil grupe, uočena je kod fenantrena. Do kraja eksperimenta, 82,9 % fenantrena je degradirano. Konačno, na kraju eksperimenta, posle 75 dana izloženosti konzorcijumu zimogenih mikroorganizama izolovanih iz zemljišta, 74,7 % metilfenantrena je degradovano. Pod uslovima koji su se koristili u ovom eksperimentu, zimogeni mikroorganizmi imaju visok bioremedijacioni potencijal u degradaciji fenantrena i metilfenantrena. Tokom eksperimenta biodegradacije nema značajnih promena u koncentraciji dimetilfenantrena. Posle 75 dana, koncentracije ovih jedinjenja se smanjuju za samo 2,3 %, ostavljajući ih u gotovo nepromenjenom iznosu u odnosu na kontrolni uzorak. Dakle, zimogeni mikroorganizmi izolovani iz zemljišta imaju niski bioremedijacioni potencijal za degradaciju dimetilfenantrena, pri datim uslovima i za dato vreme.

Petroleum and products from petroleum processing become pollutants from the moment they contact air, waters or soils, i.e. the environment. Once in the environment, petroleum and its derivatives undergo numerous physical and chemical changes, but the most intensive transformations occur as a consequence of microbial action. Petroleum industry waste waters contain large amounts of organic and inorganic substances, making them one of the biggest pollutors of the environment. The aim of this work was to define changes in oil-based pollutants, i.e. the degree of microbiological degradation of defined oil samples under laboratory conditions, using microorganisms isolated from sludge and soil sampled from a canal in the Pančevo industrial zone. Three types of consortia of microorganisms capable of degrading petroleum hydrocarbons were isolated by selection on a Mineral inorganic base supplemented with antibiotics and fungicides: bacteria, fungi, and a consortium of bacteria and fungi. Simulated biodegradation by fungi, measured by comparing test with control samples, was characterized by a steady decrease in the saturated hydrocarbon fractions, and a steady increase in the aromatic hydrocarbon fractions. Bacteria produced the same effects for the alkane fraction, but no changes were observed in the concentrations of the aromatic, alcohol or fatty acid fractions. The same can be said for changes in group composition during simulated biodegradation by a consortium of fungi and bacteria isolated from sludge. During the first 15 days of the biodegradation process, the microorganisms isolated from soil caused a 38.9 % reduction in the n-alkane fraction. After 30 days of treatment, there was a loss of 61.2 % of the n-alkane fraction compared to control samples. Under the conditions used in this study, there was significant biodegradation of isoprenoids after the removal of more than 80.0 % of the n alkane fraction. Almost complete degradation of n-alkane and isopreniods waobserved after 60 days of treatment. At the end of the study, after 75 days of biodegradation by a consortium of zymogenous microorganisms isolated from soil, n-alkanes and isoprenoids were completely biodegraded. Biomarkers of type steranes and terpanes are not susceptible to biodegradation, so biodegradation of saturated hydrocarbons under the given conditions was limited to acyclic aliphatic compounds (n-alkanes and isoprenoids). Phenanthrene and its derivatives with one or two methyl groups were identified and quantified in all samples examined. Among aromatic hydrocarbons, phenanthrene, and its derivatives with one or two methyl groups, the most significant changes in concentration were observed for phenanthrene. By the end of the study, 82.9 % of phenanthrene was degraded. Finally, at the end of the study, after 75 days of exposure to a consortium of zymogenous microorganisms isolated from soil, 74.7 % of methylphenanthrene was degraded. Under the conditions used in this study, zymogenous microorganisms have great potential for the bioremediation of phenanthrenes and methyphenanthrenes. In contrast during this biodegradation study, there was no significant change in the concentration of dimethylphenanthrene. After 75 days, the concentrations of these compounds were reduced by only 2.3 % compared to the control sample. Therefore, under the given conditions and for the given time, zymogenous microorganisms isolated from soil had little potential for bioremediation of dimethylphenanthrene.