نشریه محیط زیست طبیعی

تشدید زیستی تجزیة هیدروکربن‌های نفتی خاک به روش درمحل با استفاده از کنسرسیوم میکروبی بومی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 گروه مهندسی شیمی و نفت، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

3 گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

چکیده

حذف آلاینده‌های نفتی از خاک با توجه به اثرات ناخوشایندی که بر انسان و سایر موجودات زنده می‌گذارند، یک ضرورت محیط زیستی است. پالایش زیستی یکی از بهترین روش­ های تیمار به‌لحاظ ملاحضات محیط زیستی و اقتصادی، برای حذف درمحل هیدرورکربن­ ها از خاک‌های آلوده است. در این روش، استفاده از میکروارگانیسم ­های بومی می‌تواند حداقل آشفتگی در زیست‌بوم خاک ایجاد کند بنابراین خاک تیمار‌شده، فعالیت زیستی خود را برای انجام امور کشاورزی، حفظ می‌نماید. در این پژوهش، امکان تجزیة زیستی هیدورکربن ­های نفتی از خاک­ های آلوده در حوضچه­ های گل حفاری موسوم به مادپیت واقع در منطقة بهره برداری نفت­ شهر استان کرمانشاه، توسط میکروارگانیسم­ های بومی انجام گرفت. به‌منظور ارزیابی تحریک زیستی، دو تیمار شخم تنها و شخم همراه با kg/m2 0/1 اوره به‌عنوان منبع تأمین­ کنندة نیتروژن اعمال شد. به‌منظور ارزیابی تشدید زیستی علاوه بر شخم و افزودن اوره، سوسپانسیون کنسرسیوم میکروبی بومی (متشکل از گونه ­های باکتریایی Bacillus thuringiensis و  Arthrobacter citreus و گونة مخمر تولید‌کنندة بیوسورفکتانت Candida catenulata به مقدار mL/m2 100 به خاک افزوده شد. نتایج نشان داد که در تیمار تحریک زیستی با انجام شخم زدن و افزودن اوره در مقایسه با شاهد، درصد حذف هیدروکربن­ های نفتی از %10/73 به %53/83 طی مدت 120 روز افزایش می­ یابد. همچنین فرآیند تشدید زیستی توانست در حذف مؤثر ترکیبات نفتی به‌میزان %74 طی مدت مشابه مؤثر باشد. حذف قسمت عمدة هیدروکربن­ های سنگین  (C12<)، و سرعت تجزیة زیستی بالاتر از مزایای استفاده از فرآیند تشدید زیستی توسط کنسرسیوم میکروبی در کار حاضر بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Bioaugmentation of in-situ degradation of petroleum hydrocarbon from soil by indigenous microbial consortium

نویسندگان [English]

  • Zahra Hozhabri 1
  • Alireza Habibi 2
  • Ali Beheshti Ale Agha 1
  • Rouhallah Sharifi 3

1 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Razi University, Kermanshah, Iran.

2 Department of Petroleum and Chemical Engineering, Faulty of Enginnering, Razi University, Kermanshah, Iran.

3 Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Razi University, Kermanshah, Iran.

چکیده [English]

Removals of petroleum contaminants from soil is an environmental necessity due to the negative impacts on human and other living organisms. In environmental and economic aspects, biodegradation is the best treating methods for in-situ removal of hydrocarbons from contaminated soil. In this method, application of indigenous microorganisms could minimize perturbation of the soil ecosystem, and thus the treated soil could maintain biological activities for agriculture prepuces after the treatment. In this study, the potential of removal of crude oil contamination from soil by biodegradation process was evaluated in mud pit zones in Naft Shahr resource. In order to evaluate biostimulation, two treatments were applied; plowing alone and plowing together with 0.1 kg/m2 of urea as a source of nitrogen. In order to evaluate bioagumentation, in addition to plowing and adding urea, a suspension of native microbial consortium (consisting of Bacillus thuringiensis, Arthrobacter citreus, and Candida catenulata (a biosurfactant producer yeast)) was added to the soil in an amount of 100 mL/m2. The results indicated that the total petroleum hydrocarbon (TPH) removal was increased from 10.73% to 53.83% after 120 days by the biostimulation treatment. Also, bioagumentation could remove up to 74% of TPH at the same conditions. In this study, removals of main heavy hydrocarbons (> C12) and higher biodegradation rate were the advantages of bioagumentation process by the microbial consortium.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Indigenous bacteria
  • Biodegradation
  • Removal of hydrocarbon pollutants
  • Microbial consortium
Abbasian, F., Lockington, R., Mallavarapu, M., Naidu, R., 2015. A comprehensive review of aliphatic hydrocarbon biodegradation by bacteria. Applied Biochemistry and Biotechnology 176(3), 670-699.
Ahamed, F., Hasibullah, M., Ferdouse, J., Anwar, M. N., 2010. Microbial degradation of petroleum hydrocarbon. Bangladesh Journal of Microbiology 27(1), 10-13.
Babaei, F., Habibi, A., 2018. Fast biodegradation of diesel hydrocarbons at high concentration by the sophorolipid-producing yeast candida catenulata KP324968. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology 28(5), 240-254.‏
Baxi, N. N., Patel, S., Hansoti, D., 2019. An Arthrobacter citreus strain suitable for degrading ε-caprolactam in polyamide waste and accumulation of glutamic acid. AMB Express 9(1), 1-11.
Bento F.M., Camargo F.A., Okeke B.C., Frankenberger W.T., 2005. Comparative bioremediation of soils contaminated with diesel oil by natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation. Bioresouce Technology 96(9), 1049-1055.
Chandra, S., Sharma, R., Singh, K., Sharma, A., 2013. Application of bioremediation technology in the environment contaminated with petroleum hydrocarbon. Annals of Microbiology 63(2), 417-431.
Das, N., Chandran, P., 2011. Microbial degradation of petroleum hydrocarbon contaminants: an overview. Biotechnology Research International. Article ID 941810. 13 p.
Dongfeng Z., Weilin W., Yunbo Z., Qiyou L., Haibin Y., Chaocheng Z., 2011. Study on isolation, identification of a petroleum hydrocarbon degrading bacterium Bacillus fusiformis sp. and influence of environmental factors on degradation efficiency. Environment Protection 13(4), 74-82.
Ebadi, A., Sima, N.A.K., Olamaee, M., Hashemi, M., Nasrabadi, R.G., 2017. Effective bioremediation of a petroleum-polluted saline soil by a surfactant-producing Pseudomonas aeruginosa consortium. Journal of Advanced Research 8(6), 627-633.
Eskandari, S., Hoodaji, M., Tahmourespour, A., Abdollahi, A., Mohammadian-Baghi, T., Eslamian, S., Ostad-Ali-Askari, K., 2017. Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons by Bacillus Licheniformis ATHE9 and Bacillus Mojavensis ATHE13 as newly strains isolated from oil-contaminated soil. Journal of Geography, Environment and Earth Science International 11(2), 1-11.‏
Fan, T., Buckley, J.S., 2002. Rapid and accurate SARA analysis of medium gravity crude oils. Energy and Fuels 16(6), 1571-1575.
Feng, L., Jiang X., Huang, Y., Wen, D., Fu, T., Fu, R., 2021. Petroleum hydrocarbon-contaminated soil bioremediation assisted by isolated bacterial consortium and sophorolipid. Environmental Pollution, 273, 116476.
Ferreira, L., Rosales, E., Danko, A. S., Sanromán, M. A., Pazos, M. M., 2016. Bacillus thuringiensis a promising bacterium for degrading emerging pollutants. Process Safety and Environmental Protection 101, 19-26.‏
Habibi, A., Babaei, F., 2017. Biological treatment of real oilfield-produced water by bioaugmentation with sophorolipid-producing Candida catenulata. Environmental Processes 4(4), 891-906.
Haque, S., Sirvastava, N., Bahadur Pal, D., Alkhanani, M.F., Almalki, A.H., Areeshi, M.Y., Naidu, R., Gupta, V.K., 2022. Functional microbiome strategies for the bioremediation of petroleum-hydrocarbon and heavy metal contaminated soils: a review. Science of The Total Environment 833, 155222.
Hamby D.M., 1996. Site remediation techniques supporting environmental restoration activities: a review. Science of the Total Environment 191(3), 203-224.
Hassanshahian, M., Emtiazi, G., Cappello, S., 2012. Isolation and characterization of crude-oil-degrading bacteria from the Persian Gulf and the Caspian Sea. Marine Pollution Bulletin 64(1), 7-12.
Hassanshahian, M., Boroujeni, N.A., 2016. Enrichment and identification of naphthalene-degrading bacteria from the Persian Gulf. Marine Pollution Bulletin 107(1), 59-65.
Joo H. S., Ndegwa P. M., Shoda M., Phae. C., 2008. Bioremediation of oil-contaminated soil using Candida catenulata and food waste. Environmental Pollution 156, 891-896
Malina G., Zawierucha I., 2007. Potential of bioaugmentation and biostimulation for enhancing intrinsic biodegradation in oil hydrocarbon–contaminated soil. Bioremediation Journal 11(3), 141-147.
Rahbari-Sisakht, M., Pouranfard, A., Darvishi, P., Fauzi Ismail, A., 2017. Biosurfactant production for enhancing the treatment of produced water and bioremediation of oily sludge under the conditions of Gachsaran oil field. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 92(5), 1053-1064.
Rahman, K.S.M., Banat, I.M., Thahira, J., Thayumanavan, T., Lakshamanaperumalsamy, P., 2002. Bioremediation of gasoline contaminated soil by a bacterial consortium amended with poultry litter, coir pith and rhamnolipid biosurfactant. Bioresource Technology 81, 25-32.
Sun, S.. Su, Y., Chen, S., Cui, W., Zhao C., Liu Q., 2022. Bioremediation of oil-contaminated soil: exporaing the potential of endogenous hydrocarbon degrader Enterobacter sp. SAVR S-1. Applied Soil Ecology 173, 104387.
Varjani, S.J., Upasani, V.N., 2016. Biodegradation of petroleum hydrocarbons by oleophilic strain of Pseudomonas aeruginosa NCIM 5514. Bioresouce Technology 222, 195-201.
Varjani, S., Upasani, V.N., 2019. Influence of abiotic factors, natural attenuation, bioaugmentation and nutrient supplementation on bioremediation of petroleum crude contaminated agricultural soil. Journal of Environmental Management 245, 358-366.
Wang, Y., Wu, S., Wang, H., Dong, Y., Li, X., Wang, S., Fan, H., Zhuang, X., 2022. Optimization of conditions for a surfactant-producing strain and application to petroleum hydrocarbon-contaminated soil bioremediation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 213, 112428.
Zhen, L., Hu, T., Lv, R., Wu, Y., Chang, F., Jia, F., Gu, J., 2021. Succession of microbial communities and synergetic effects during bioremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil enhanced by chemical oxidation. Journal of Hazardous Materials 410, 124869.
 
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 76، شماره 1
اردیبهشت 1402
صفحه 93-103