Efektywność biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w zestarzałym odpadzie z dołu urobkowego

Podobne dokumenty
NAFTA-GAZ, ROK LXX, Nr 6 / 2014

Wprowadzenie. micznych i mineralogicznych odpadu z wytypowanych do oczyszczania dołów urobkowych oraz analiz chromatograficznych

Wykorzystanie testów respirometrycznych do oceny efektywności biodegradacji osadów z instalacji kopalnianych

Program funkcjonalno-użytkowy

Program funkcjonalno-użytkowy

ul. ILJI MIECZNIKOWA 1, WARSZAWA RAPORT

ul. ILJI MIECZNIKOWA 1, WARSZAWA RAPORT

Conception of reuse of the waste from onshore and offshore in the aspect of

Nasze innowacje REMEDIACJA ŚRODOWISKA WODNO- GRUNTOWEGO

Badanie szybkości biodegradacji substancji ropopochodnych w odpadach wiertniczych

Zanieczyszczenia organiczne takie jak WWA czy pestycydy są dużym zagrożeniem zarówno dla środowiska jak i zdrowia i życia człowieka.

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

OFERTA TEMATÓW PROJEKTÓW DYPLOMOWYCH (MAGISTERSKICH) do zrealizowania w Katedrze INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ

Opracowanie metodyki oznaczania BTEX w próbkach gleb z wykorzystaniem chromatografii gazowej z przystawką headspace

NAFTA-GAZ, ROK LXXII, Nr 9 / 2016

Tytuł prezentacji. Możliwość wykorzystania biowęgla w rekultywacji gleb zanieczyszczonych. metalami ciężkimi

PRZEGLĄD METOD REMEDIACJI I PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE BIOREMEDIACJI W LIKWIDACJI ZANIECZYSZCZEŃ WĘGLOWODORAMI

Zastosowanie biopreparatów w procesie oczyszczania ścieków

BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

Recenzent naukowy: prof. dr hab. in. Korneliusz Miksch prof. dr hab. in. Józef Raczkowski

Konferencja finałowa COBRAMAN Zarządzanie terenami poprzemysłowymi w mieście.

OPIS PRZEDMIOTÓW REALIZOWANYCH W KATEDRZE MIKROBIOLOGII ŚRODOWISKOWEJ

Charakterystyka biorekultywacji gleb skażonych produktami ropopochodnymi metodą pryzmowania ex situ

Rekultywacja metodą bioremediacyjną za pomocą produktów Eco Tabs TM stawu miejskiego przy ulicy Dworcowej w Hajnówce

REKULTYWACJA TERENU WYLEWISKA ODPADÓW Z ODWIERTÓW WYDOBYWCZYCH ROPY NAFTOWEJ

Badanie procesów dyfuzji i rozpuszczania się gazu ziemnego w strefie kontaktu z ropą naftową

BADANIA ZRÓŻNICOWANIA RYZYKA WYPADKÓW PRZY PRACY NA PRZYKŁADZIE ANALIZY STATYSTYKI WYPADKÓW DLA BRANŻY GÓRNICTWA I POLSKI

Potencjał metanowy wybranych substratów

WYBRANE METODY BIOREMEDIACJI IN SITU Z WYKORZYSTANIEM MIKROORGANIZMÓW

Zastosowanie testów toksykologicznych w przemyśle naftowym

Zanieczyszczenia naftowe w gruncie. pod redakcją Jana Surygały

Zleceniodawca: Eco Life System Sp. z o. o., ul. Królewiecka 5 lok. 3, Mrągowo

Usuwanie zanieczyszczeń naftowych z gruntu metodą pryzmowania

Autor. Patrycja Malucha ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 646

DSR-II Poznań, dnia 12 grudnia 2017 r. za dowodem doręczenia DECYZJA ORZEKAM

Zlecający: Allcon Budownictwo spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. z siedzibą w Gdyni, ul. Łużycka 6

Biowęgiel w remediacji zanieczyszczeń w środowisku gruntowo-wodnym

Proceedings of ECOpole DOI: /proc (2) ;6(2)

PORÓWNANIE METODY BIOSANACJI GLEBY Z OLEJU NAPĘDOWEGO Z INNYMI METODAMI

FOLIA POMERANAE UNIVERSITATIS TECHNOLOGIAE STETINENSIS Folia Pomer. Univ. Technol. Stetin., Agric., Aliment., Pisc., Zootech. 2014, 309 (29), 53 58


5. REEMISJA ZWIĄZKÓW RTĘCI W CZASIE UNIESZKODLIWIANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Zagospodarowanie odpadów wiertniczych w aspekcie ochrony środowiska naturalnego

Rodzaje i wielkości zanieczyszczeń lotniska powojskowego w miejscowości Krzywa. Prowadzona w południowej części lotniska gospodarka paliwami płynnymi

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 589

BIODEGRADACJA WYBRANYCH PRODUKTÓW NAFTOWYCH W ZMIENNYCH WARUNKACH TEMPERATURY I PH ŚRODOWISKA. Małgorzata Hawrot-Paw **

Teresa Steliga*, Piotr Kapusta**, Anna Turkiewicz**, Piotr Jakubowicz*

Ocena składu zanieczyszczeń gleb skażonych TPH i WWA pod kątem opracowania technologii ich bioremediacji

CERTYFIKOWANE MATERIAŁY ODNIESIENIA - WWA I PCB W GLEBIE I TKANCE KORMORANA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 463

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1044

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 646

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 814

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1044

BADANIE I OCENA STANU ZANIECZYSZCZENIA GRUNTU

Inżynieria Środowiska II stopnia (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) dr hab. Lidia Dąbek, prof. PŚk.

ZAKRES: AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1214

WYKORZYSTANIE BATERII BIOTESTÓW W OCENIE TOKSYCZNOŚCI GLEBY ZANIECZYSZCZONEJ BENZYNĄ PO PRZEPROWADZENIU REMEDIACJI

Zastosowanie biopreparatów w procesie oczyszczania wód i ścieków

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

prof. dr hab. Tadeusz Filipek, dr Monika Skowrońska Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Zakład Biologii Sanitarnej i Ekotechniki ĆWICZENIE 9 FITOROMEDIACJA I MIKROBIOLOGICZNA REMEDIACJA ŚRODOWISK SKAŻONYCH

Analiza zagrożeń emisją biogazu na terenie po zrekultywowanym składowisku odpadów komunalnych w Krośnie

OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO

WPŁYW RAMNOLIPIDU, PRODUKOWANEGO PRZEZ PSEUDOMONAS PS-17, NA BIODEGRADACJĘ SMOŁY POGAZOWEJ

Międzynarodowa Konferencja Doświadczenia w transgranicznym postępowaniu ze starymi zanieczyszczeniami, Drezno, r.

Wykorzystaniem biowęgla jako podłoża w produkcji szklarniowej ogórka i pomidora

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia r.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 396

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 814

Badania środowiskowe w procesie poszukiwania i rozpoznawania gazu z formacji łupkowych

Procesy biotransformacji

Monitoring cieków w Gminie Gdańsk w roku 2011

NGUYEN THI BICH LOC * EFEKTYWNOŚĆ METODY IN-SITU W USUWANIU ZANIECZYSZCZEŃ ROPOPOCHODNYCH

AtriGran szybko i bezpiecznie podnosi ph gleby. AtriGran błyskawicznie udostępnia wapń. AtriGran usprawnia pobieranie makroskładników z gleby

WPŁYW OLEJU NAPĘDOWEGO NA LICZEBNOŚĆ WYBRANYCH GRUP MIKROORGANIZMÓW GLEBOWYCH

Innowacyjna technologia stabilizacji odpadów niebezpiecznych ENVIROMIX

KLASYFIKACJA JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH W 2004 ROKU

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 646

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

KARETKA POGOTOWIA JAKO SIEDLISKO GRZYBÓW

Kierunek i poziom studiów: Biotechnologia, poziom pierwszy Sylabus modułu: Metody biotechnologiczne w ochronie środowiska (1BT_27)

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI KATEDRA BIOTECHNOLOGII ŚRODOWISKOWEJ. Mgr inż. Piotr Banaszek

SKUTKI SUSZY W GLEBIE

Wrocław, 19 maja 2018 r.

Prawdziwy rozwój człowieka, zwierzęcia i roślin zależy od gleby Hipokrates

Uwarunkowania prawne obejmujące zagadnienia dotyczące wprowadzania ścieków komunalnych do środowiska

Biogazownie w Polsce i UE technologie, opłacalność, realizacje. Anna Kamińska-Bisior

EFEKTY BIOLOGICZNEJ REKULTYWACJI BYŁEGO ZŁOŻA KRUSZYWA BUDOWLANEGO DOBROSZÓW WIELKI" W WOJEWÓDZTWIE LUBUSKIM

STAN WŁAŚCIWOŚCI AGROCHEMICZNYCH GLEB I ZANIECZYSZCZEŃ METALAMI CIĘŻKIMI GRUNTÓW NA UŻYTKACH ROLNYCH STAROSTWA POWIATOWEGO RACIBÓRZ W GMINIE NĘDZA

GRZYBY EKTOMIKORYZOWE I BIOSTABILIZACJA TRUDNOODNAWIALNYCH. Akademia Jana Długosza Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Częstochowa

L.p. Wykaz czynności Woda lub ścieki Gleby, odpady, osady, materiał roślinny wk. Powietrzeimisja. Powietrzeemisja

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 814

Rekultywacja metodą bioremediacyjną za pomocą produktów Eco TabsTM STAWU W STARYM OGRODZIE W RADOMIU

Rola oczyszczalni ścieków w w eliminowaniu ciekach

Preparat RECULTIV wprowadzony do gleby powoduje: Doświadczalnictwo prowadzone przez KSC SA w latach 2011 i 2012 aplikacja doglebowa

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1554

wiedza o gazie z łupków w Europie

Transkrypt:

NAFTA-GAZ, ROK LXXIV, Nr 10 / 2018 DOI: 10.18668/NG.2018.10.07 Teresa Steliga, Piotr Jakubowicz, Piotr Kapusta, Katarzyna Wojtowicz Efektywność biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w zestarzałym odpadzie z dołu urobkowego 752 W artykule przedstawiono ocenę efektywności biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w trakcie etapowego oczyszczania zestarzałego odpadu, który zdeponowano w dole urobkowym G-70. Odpad z dołu urobkowego G-70 był silnie zanieczyszczony substancjami ropopochodnymi (TPH) (14 258 120 380 mg/kg s.m.) i BTEX (68,9 92,7 mg/kg s.m). Etapowa technologia oczyszczania odpadów wiertniczych metodą in situ obejmuje: wstępną remediację, modyfikację struktury odpadu, bioremediację podstawową stymulowaną przez wapnowanie i nawożenie (wzbogacanie środowiska odpadu w składniki biogenne) oraz inokulację biopreparatami opracowanymi autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii, grzybów i drożdży. Rozbudowany monitoring procesów bioremediacyjnych oparty na chromatograficznych analizach zanieczyszczeń ropopochodnych i badaniach parametrów fizyczno-chemicznych oraz mikrobiologicznych (całkowita liczba mikroorganizmów, liczba mikroorganizmów rozkładających węglowodory ropopochodne, liczba grzybów, identyfikacja rodzajowa i gatunkowa bakterii i grzybów oraz aktywność dehydrogenazowa) w pełni pozwala na optymalizację ich przebiegu oraz ocenę efektywności opracowanych biopreparatów. Po przeprowadzeniu w roku dwóch serii inokulacji biopreparatem autochtonicznych niepatogennych gatunków bakterii (G-70-1) najszybciej zachodziła biodegradacja węglowodorów alifatycznych o długości łańcucha nc 9 nc 20 w zakresie: 47,8 69,6%, zaś w przypadku węglowodorów o długości łańcucha nc 21 nc 36 w zakresie: 25,7 51,4%. Uzyskano także obniżenie zawartości BTEX o 53,9%. Wzbogacenie biopreparatu (G-70-1) o autochtoniczne niepatogenne gatunki grzybów i drożdży (G-70-2) oraz przeprowadzenie w II roku oczyszczania trzech serii inokulacji przyczyniły się do wzrostu stopnia biodegradacji węglowodorów z zakresu nc 9 nc 22 o 51,3 79,5%, węglowodorów cięższych nc 23 nc 36 o 39,6 54,4% oraz BTEX o 79,8%. Po zakończeniu oczyszczania sumaryczna zawartość węglowodorów ropopochodnych w odpadzie wynosiła poniżej 1000 mg TPH/kg s.m., co pozwoliło na przywrócenie aktywności biologicznej na tym terenie. Słowa kluczowe: odpady wiertnicze, doły urobkowe, węglowodory ropopochodne, bioremediacja, biodegradacja, inokulacja. Effectiveness of biodegradation of petroleum pollutants in weathered drill waste The article presents an assessment of the biodegradation efficiency of petroleum hydrocarbons during the treatment of weathered drilling waste, which was deposited in the G-70 waste pit. The waste was strongly contaminated with hydrocarbons TPH (14 258 120 380 mg/kg dry mass) and BTEX (68.9 92.7 mg/kg dry mass). Stage technology of drilling waste treatment with an in-situ method includes: initial remediation, modification of waste structure, basic bioremediation stimulated by liming and fertilization (enrichment of waste with biogenic components), and inoculation with biopreparation based on autochthonous non-pathogenic bacteria, fungi and yeast. Extended monitoring of the bioremediation, based on chromatographic analyses of petroleum hydrocarbons, physicochemical tests and microbiological research (total number of microorganisms, number of microorganisms decomposed of hydrocarbons, number of fungi, genus and species identification of bacteria as well as fungi and dehydrogenases activity), enables optimization of their course and assessment of developed biopreparations effectiveness. During two series of inoculation with G-70-1 biopreparation done in the first year of treatment, biodegradation was the most effective in the case of aliphatic hydrocarbons of nc 9 nc 20 chain (47.8 69.6%) whereas it was slightly lower for those of nc 21 nc 36 (25.7 51.4%). Aromatic compounds (BTEX) were degraded by 53.9%. Application of biopreparation, enhanced with fungi and yeast (G-70-2) during the second year of treatment (3 series of inoculation), resulted in TPH decrease for hydrocarbons: nc 9 nc 22 by 51.3 79.5%, for nc 23 nc 36 by 39.6 54.4% and BTEX by 79.8%. After the treatment, TPH level was reduced below 1000 mg/kg dry mass and conditions were created for the restoration of biological activity. Key words: drilling waste, drilling pit, petroleum hydrocarbons, bioremediation, biodegradation, inoculation.

artykuły Wprowadzenie Odpady wiertnicze powstałe przy wierceniu płytkich otworów (poniżej 1000 m p.p.t.) w kopalniach z terenu Podkarpacia, które były składowane w dołach urobkowych, zawierają urobek skalny (ziemię) reprezentujący cały przewiercony profil geologiczny w postaci utworów czwartorzędowych i trzeciorzędowych, a także ropę z nawierconych warstw roponośnych w postaci zmieszanej i rozpuszczonej oraz zaadsorbowanej na powierzchni ziaren ziemi. Zanieczyszczenia ropopochodne w miarę upływu czasu ulegały przemianom na skutek procesów rozpuszczania, odparowywania czy biodegradacji, co miało wpływ na ich teraźniejszy skład [1, 15]. Opracowana koncepcja technologiczna oczyszczania zestarzałych odpadów wiertniczych z dołów urobkowych, obejmująca: drenaż melioracyjno-odciekowy, modyfikację struktury odpadu, bioremediację podstawową stymulowaną przez wapnowanie oraz wzbogacanie środowiska odpadu w składniki biogenne, inokulację biopreparatem opracowanym autochtonicznych niepatogennych bakterii, grzybów i drożdży, pozwala na stopniowe obniżanie poziomu zanieczyszczeń ropopochodnych w silnie skażonych odpadach, co z kolei umożliwia wprowadzanie kolejnych etapów oczyszczania opartych na metodach biologicznych. Wytyczne prowadzenia procesów oczyszczania w warunkach przemysłowych metodą in situ zostały opracowane na podstawie przeprowadzonych badań w skali półtechnicznej metodą pryzmowania ex situ [1, 4, 7, 9, 15, 17]. Zanieczyszczenia ropopochodne stanowią skomplikowany, wieloskładnikowy układ i z tego względu do ich rozkładu wskazane jest zastosowanie mieszaniny kultur bakteryjnych o rozbudowanym aparacie enzymatycznym. W celu uniknięcia antagonistycznego oddziaływania mikroflory autochtonicznej zasiedlającej odpad na wprowadzane obce kultury drobnoustrojów, nieprzystosowane do danego środowiska, preferuje się sporządzenie konsorcjów bakteryjnych uprzednio wyizolowanych z gleby mikroorganizmów autochtonicznych [1, 3, 6, 7, 11, 12, 14]. Proces oczyszczania w warunkach przemysłowych (metoda in situ) odpadów wiertniczych zdeponowanych w starych dołach urobkowych z zanieczyszczeń ropopochodnych poddano rozszerzonemu monitoringowi, obejmującemu: analizy parametrów fizyczno-chemicznych i mikrobiologicznych oraz oznaczenia chromatograficzne składu zanieczyszczeń ropopochodnych, co pozwoliło na pełną optymalizację przebiegu procesów biodegradacji. Dół urobkowy G-70, pochodzący z lat 1944 1953, zawierał 1100 m 3 odpadu, który charakteryzował się zróżnicowaną zawartością substancji ropopochodnych (TPH total petroleum hydrocarbons) w warstwie powierzchniowej (14 258 120 380 g TPH/kg s.m.) (rysunek 1). Na głębokości 80 cm p.p.t. odnotowano nadal wysoką zawartość zanieczyszczeń ropopochodnych: 8360 60 410 mg TPH/kg s.m. Dopiero na głębokości 140 cm p.p.t. zawartość zanieczyszczeń ropopochodnych znacznie się obniża, gdyż zawiera się w przedziale 2017 5147 mg TPH/kg s.m. Analiza chromatograficzna zanieczyszczeń ropopochodnych z odpadu wykazała obecność węglowodorów monoaromatycznych (BTEX) w zakresie 68,9 92,7 mg/kg s.m. oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) [5] w nieznacznych ilościach: 1,601 2,048 mg/kg s.m. Ponadto odpad charakteryzował się wysoką zawartością minerałów ilastych (27 52%), zawartością metali ciężkich na poziomie nieprzekraczającym dopuszczalnej normy, stosunkiem substancji biogennych (azotu i fosforu) w zakresie (N:P = 1,4:1 1,2:1), przewodnością elektryczną ekstraktu wodnego w przedziale 254 369 μs/cm, chemicznym zapotrzebowaniem tlenu ekstraktu wodnego odpadu w zakresie ChZT (Cr) = 398 488 mg O 2 /dm 3 oraz odczynem ekstraktu wodnego Charakterystyka materiału badawczego długość [m] 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 na poziomie 6,62 6,91. Na podstawie przeprowadzonych analiz oraz przeglądu danych archiwalnych można stwierdzić, że odpad z dołu urobkowego G-70 można zakwalifikować do grupy odpadów o kodzie ex 17 05 03 * gleba i ziemia zanieczyszczona substancjami ropopochodnymi i zgodnie z obowiązującymi przepisami można go przeznaczyć do oczyszczania metodą in situ. 2 1 8 7 6 5 4 3 14 13 12 11 10 9 20 19 18 17 16 15 26 25 24 23 22 21 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 Rys. 1. Rozkład zanieczyszczeń ropopochodnych na terenie dołu urobkowego G-70 w warstwie powierzchniowej 0 80 m p.p.t. 33 32 31 30 29 28 27 39 38 37 42 36 35 41 40 34 długość [m] TPH 110000 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 Nafta-Gaz, nr 10/2018 753

NAFTA-GAZ Charakterystyka biopreparatów W badaniach mikrobiologicznych, mających za zadanie opracowanie profesjonalnego biopreparatu mikroorganizmów pochodzących z terenu oczyszczanego dołu urobkowego G-70, stwierdzono, że zakres mikrobiologicznych badań klasycznych należy rozszerzyć o badania opierające się na nowoczesnych technikach molekularnych, wykorzystywanych do określania różnorodności populacji mikroorganizmów w procesach bioremediacyjnych [3, 5, 8 10, 12, 17, 19, 20, 21]. W wyniku przeprowadzonych badań mikrobiologicznych próbek zanieczyszczonego odpadu z dołu urobkowego G-70 wyizolowano 16 szczepów bakterii, trzy szczepy grzybów, należące do rodzajów Trichoderma, Fusarium oraz Cryptococcus, a także dwa aktywne szczepy drożdży należące do rodzajów Pichia i Candida. Wśród wszystkich wyizolowanych mikroorganizmów dominowały bakterie z rzędu Actinomycetales (typ Actinobacteria). Szczególnie licznie reprezentowany był rodzaj Rhodococcus. Cechę charakterystyczną wyizolowanych szczepów stanowiła zdolność wykorzystywania nie tylko węglowodorów alifatycznych, ale też aromatycznych. W celu dokładniejszej identyfikacji mikroorganizmów wchodzących w skład opracowanych biopreparatów przeprowadzona została reakcja łańcuchowej polimerazy PCR i analiza sekwencji kodujących genu 16S rrna u bakterii i 18S rrna u grzybów. Otrzymane dane porównano z danymi dostępnymi w GenBanku za pomocą programu BLAST. Dla oczyszczanego dołu urobkowego G-70 opracowano dwa biopreparaty, tj.: biopreparat bakterii autochtonicznych (G-70-1), który zawierał następujące gatunki bakterii: Arthrobacter sulfonivorans, Burkholderia phenazinium, Gordonia rubripertincta, Dietzia aerolata, Mycobacterium vanbaalenii, Microbacterium oleivorans, Pseudomonas oryzihabitants, Pseudomonas fluorescens, Rhodococcus erythropolis, Rhodococcus ruber, Rhodococcus wratislaviensis, Staphylococcus warneri, Stenotrophomonas rhizophila, Streptomyces aureus; biopreparat G-70-2, który powstał w wyniku zmodyfikowania biopreparatu G-70-1 poprzez wzbogacenie go o wyizolowane gatunki grzybów i drożdży: Trichoderma asperellum, Cryptococcus terreus, Candida keroseneae, Pichia galeiformis. Przy opracowaniu profesjonalnego biopreparatu szczególną uwagę zwrócono na bezpieczeństwo jego stosowania. Badania molekularne pozwalały na określenie przynależności gatunkowej wyizolowanych mikroorganizmów, co umożliwiło, opierając się na liście klasyfikacji stosowanej przez American Type Culture Collection (ATCC) (Biosafety Level-1 nie są znane przypadki wywołania chorób u zdrowych dorosłych ludzi), wyeliminowanie z opracowanego biopreparatu mikroorganizmów należących do gatunków patogennych. Opracowane biopreparaty zostały przetestowane w badaniach laboratoryjnych (metoda pryzmowania ex situ), które potwierdziły zasadność ich stosowania w warunkach przemysłowych (metoda in situ). Omówienie prac bioremediacyjnych na terenie dołu urobkowego G-70 metodą in situ Przebieg procesów bioremediacyjnych zilustrowano na rysunku 2, zaś zestawienie analiz chemicznych i badań monitoringowych, obejmujących kolejne etapy procesu oczyszczania na terenie dołu urobkowego G-70, przedstawiono w tablicy 1. Proces wstępnej remediacji, polegający na drenażu melioracyjno-odciekowym, przeprowadzony w pierwszym roku oczyszczania terenu dołu urobkowego G-70, przyczynił się do obniżenia zawartości zanieczyszczeń ropopochodnych do poziomu 39 776 mg TPH/kg s.m. Pomimo znacznego obniżenia TPH na terenie dołu urobkowego G-70 nadal stwierdzono wysoki poziom zanieczyszczeń, który na głębokości 0,80 m p.p.t. wynosił 15 589 10 567 mg TPH/kg s.m. W warstwie na głębokości 1,8 m p.p.t. wartość TPH zbliżała się do standardów glebowych. Obniżenie zawartości zanieczyszczeń ropopochodnych było szczególnie widoczne w przypadku węglowodorów z zakresu nc 6 nc 17 i wynosiło 68,0 76,8%. Nieznacznie niższe zanotowano dla nc 18 nc 24 na poziomie 42,6 61,3%, natomiast dla cięższych węglowodorów nc 25 nc 36 kształtowało się ono w zakresie 24,1 34,8%. Proces bioremediacji stymulowanej substancjami biogennymi, których proporcje ustalono w trakcie przeprowadzonych badań laboratoryjnych (C:N:P = 100:1:4), przyczynił się do obniżenia poziomu zanieczyszczeń ropopochodnych w ciągu 20 dni do 28 641 mg/kg s.m., co stanowi 27,9% redukcji. Odnotowano także nieznaczne obniżenie zawartości BTEX, WWA oraz fenoli. Proces prowadzono stopniowo, dozując substancje biogenne w postaci nawozu mineralnego Azofoska w taki sposób, aby w końcowej fazie prac osiągnąć zakładane proporcje ilości azotu do fosforu. W celu uzyskania pożądanych wyników konieczne było skorygowanie odczynu gleby poprzez dawkowanie wapna nawozowego, także w ustalonych laboratoryjnie dawkach, oraz utrzymywanie zbliżonych do optymalnych warunków środowiskowych (wilgotność) [2, 4]. Analiza chromatograficzna prowadzona podczas procesu umożliwiła określenie podatności na biodegradację poszczególnych grup węglowodorów, a mianowicie: zawartość węglowodorów alifatycznych o długości łańcucha węglowego od nc 9 do nc 19 uległa obniżeniu w granicach 30,5 38,4%, a w przypadku 754 Nafta-Gaz, nr 10/2018

artykuły Wstępne osuszenie terenu dołu urobkowego bakterii autochtonicznych: Seria II (30 dni) Bioremediacja podstawowa (20 dni) jesień kontrola parametrów prowadzenia procesu bakterii, grzybów i drożdży: Seria I (40 dni) wiosna I rok oczyszczania Remediacja wstępna drenaż melioracyjno-odciekowy wiosna I rok oczyszczania bakterii autochtonicznych: Seria I (40 dni) Bioremediacja podstawowa (20 dni) II rok oczyszczania bakterii, grzybów i drożdży: Seria II (50 dni) lato lato kontrola parametrów prowadzenia procesu Wyplantowanie i ukształtowanie rzeźby rekultywowanego obszaru zgodnie ze spadkiem terenu, nawiezienie żyznej ziemi i odtworzenie struktury glebowej, wysianie nasion traw węglowodorów ciężkich (nc 20 nc 36 ) w zakresie 10,5 23,1% (rysunek 3). Analiza parametrów mikrobiologicznych wskazywała na wzrost liczebności bakterii skorelowany ze wzrostem aktywności dehydrogenazowej, co dowodzi wzrostu aktywności biologicznej gleby (odpadu) z dołu urobkowego G-70 (tablica 1). Najszybciej biodegradacji, przy równoczesnym zastosowaniu powierzchniowego zraszania i iniekcji wgłębnej biopreparatem G-70-1, uległy zanieczyszczenia ropopochodne w postaci węglowodorów alifatycznych o długości łańcucha nc 9 nc 20 w zakresie 47,8 69,3%, a dla węglowodorów cięższych z przedziału nc 21 nc 36 stopień redukcji zawierał się w granicach 25,7 51,4% (rysunek 3). W okresie letnim przeprowadzono inokulację w dwóch seriach (po 40 i 30 dni) biopreparatem G-70-1, sporządzonym bakterii autochtonicznych wyizolowanych z terenu dołu urobkowego G-70. Wykonany zabieg inokulacji biopreparatem G-70-1 pozwolił na znaczne obniżenie zanieczyszczeń ropopochodnych: z 28 641 do 10 046 mg/kg s.m. (tablica 1). Modyfikacja struktury gleby i ziemi (5 dni) bakterii, grzybów i drożdży Seria III (40 dni) Rys. 2. Schemat przebiegu procesów bioremediacyjnych na terenie dołu urobkowego G-70 jesień W wyniku przeprowadzonego procesu oczyszczania osiągnięto obniżenie zawartości fenoli z 8,4 mg/kg s.m. do 4,8 mg/kg s.m. Zawartość węglowodorów BTEX w procesie bioremediacji podstawowej uległa nieznacznemu obniżeniu o 12,4%. Znacznie wyższe obniżenie zawartości BTEX (o 45,5%) odnotowano podczas inokulacji biopreparatem G-70-1. W trakcie prowadzenia bioremediacji podstawowej zawartość wielopierścieniowych związków aromatycznych (WWA) uległa obniżeniu o 9,7%. G-70-1 przyczyniła się do redukcji zawartości WWA o kolejne 34,3% (tablica 1). Odnotowane obniżenie zawartości węglowodorów aromatycznych (BTEX, WWA) dowodzi, że w skład biopreparatu G-70-1 wchodzą bakterie posiadające również zdolności do biodegradacji tych związków, co potwierdzają przeprowadzone badania laboratoryjne. Do bakterii wchodzących w skład biopreparatu G-70-1, które cechują się zdolnościami biodegradacyjnymi węglowodorów aromatycznych, należą: Gordonia rubripertincta, Mycobacterium vanbaalenii, Pseudomonas fluorescens, Rhodococcus erythropolis [8 10, 13, 17, 18]. Realizację procesu oczyszczania w drugim roku rozpoczęto od bioremediacji podstawowej, stymulowanej przez stopniowe dozowanie substancji biogennych w proporcjach wyznaczonych na podstawie badań laboratoryjnych (C:N:P = 100:1:6). Proces bioremediacji podstawowej przyczynił się do obniżenia zawartości zanieczyszczeń ropopochodnych do poziomu 6931 mg TPH/kg s.m., co stanowi 29,4% redukcji ich zawartości. W trakcie prowadzonego procesu odnotowano zwiększenie liczebności bakterii degradujących węglowodory ropopochodne do poziomu 7,8 10 5 jtk/g s.m. (tablica 1). Wykonanie w okresie letnim trzech zabiegów inokulacji biopreparatem G-70-2, sporządzonym bakterii autochtonicznych, a następnie biopreparatem wzbogaconym o wyizolowane niepatogenne gatunki grzybów i drożdży umożliwiło obniżenie zawartości TPH na obszarze dołu urobkowego G-70 do poziomu 999 mg TPH/kg s.m. Ponadto odnotowano wzrost liczebności bakterii i grzybów degradujących węglowodory ropopochodne oraz zwiększenie aktywności dehydrogenazowej i celulazowej (tablica 1). Po przeprowadzonej inokulacji w drugim roku oczyszczania biopreparatem G-70-2 na obszarze dołu urobkowego Nafta-Gaz, nr 10/2018 755

NAFTA-GAZ Tablica 1. Zestawienie analiz chemicznych i mikrobiologicznych podczas etapowego procesu oczyszczania gleby i ziemi z terenu dołu urobkowego G-70 z interwału 0 50 cm p.p.t. (liczba próbek ujednoliconych n = 10 15) Czas trwania procesu [dni] Odczyn TPH BTEX WWA Fenole Aktywność dehydrogenazowa [μg TF/g. s.m./24 h] Remediacja wstępna I rok procesu oczyszczania Aktywność celulazowa [μg Gcl/ g. s.m./24 h] Liczba mikroorganizmów degradujących węglowodory ropopochodne [jtk/g s.m.] Grzyby [jtk/g s.m.] 6,94 39 776 29,4 1,184 8,4 9,1 6,9 1,7 10 4 2,2 10 2 Bioremediacja podstawowa I rok procesu oczyszczania 7 7,23 34 841 27,1 1,135 7,9 12,8 7,2 2,8 10 4 2,8 10 2 14 7,42 30 012 25,4 1,101 7,5 19,5 7,8 3,4 10 4 3,7 10 2 20 7,72 28 641 23,7 1,047 7,1 25,7 8,1 3,7 10 4 4,3 10 2 G-70-1 (I seria, I rok procesu oczyszczania) 30 7,65 25 144 21,5 0,947 6,9 30,1 8,4 9,1 10 4 5,8 10 2 40 7,59 21 587 19,5 0,899 6,4 35,2 8,9 7,8 10 4 7,41 10 2 50 7,54 18 124 17,1 0,812 6,2 39,1 9,3 1,4 10 5 9,1 10 2 60 7,51 16 048 16,7 0,791 6,0 43,1 9,9 1,3 10 5 1,1 10 3 G-70-1 (II seria, I rok procesu oczyszczania) 70 7,42 14 598 15,4 0,752 5,6 49,9 10,5 1,9 10 5 1,8 10 3 80 7,38 12 387 14,1 0,712 5,2 52,1 11,2 1,7 10 5 2,5 10 3 85 7,31 11 587 13,2 0,697 5,0 56,8 12,7 2,7 10 5 3,1 10 3 90 7,25 10 046 12,9 0,673 4,8 62,8 13,5 2,6 10 5 3,5 10 3 Bioremediacja podstawowa II rok procesu oczyszczania 235 7,59 8 924 12,3 0,690 4,6 66,3 16,9 3,9 10 5 3,8 10 3 245 7,72 7 824 11,9 0,643 4,3 69,4 19,8 6,5 10 5 4,3 10 3 255 7,81 6 931 11,6 0,637 4,1 73,1 21,5 7,8 10 5 4,4 10 3 G-70-1 (I seria, II rok procesu oczyszczania) 270 7,76 5 747 10,6 0,609 3,8 77,9 26,1 1,8 10 6 6,2 10 3 295 7,65 4 214 9,9 0,578 3,4 78,0 31,5 1,7 10 6 9,8 10 3 310 7,60 3 845 8,5 0,538 3,1 85,6 36,7 3,2 10 6 1,7 10 4 315 7,57 3 452 7,9 0,514 2,9 90,1 40,3 3,6 10 6 2,2 10 4 G-70-2 (II seria, II rok procesu oczyszczania) 325 7,51 3 124 7,1 0,624 2,6 96,7 49,3 5,1 10 6 4,8 10 4 340 7,45 2 616 6,3 0,582 2,2 101,1 53,1 4,9 10 6 6,0 10 4 355 7,39 2 098 5,4 0,549 1,8 107,3 60,3 6,2 10 6 6,6 10 4 375 7,35 1 844 5,2 0,398 1,6 111,2 66,1 6,1 10 6 6,8 10 4 G-70-2 (III seria, II rok procesu oczyszczania) 385 7,3 1 604 4,8 0,371 1,3 119,8 72,3 8,5 10 6 8,1 10 4 395 7,25 1 309 4,2 0,354 1,1 125,7 76,9 8,4 10 6 8,7 10 4 405 7,2 1 095 3,8 0,330 0,8 132,4 81,3 9,7 10 6 9,5 10 4 415 7,1 999 3,5 0,316 0,6 138,2 85,9 9,6 10 6 9,8 10 4 G-70 stopień obniżenia zawartości węglowodorów nc 9 nc 22 kształtował się na poziomie 51,3 79,5%, a dla węglowodorów nc 23 nc 36 wynosił 39,6 54,4% (rysunek 4). Zawartość BTEX uległa obniżeniu do 3,5 mg/kg s.m. (redukcja o 69,9%), natomiast zawartość WWA zmniejszyła się do niskiego pułapu wynoszącego 0,316 mg/kg s.m. Potwierdza to wcześniejszą hipotezę, że biopreparat G-70-1 należy zmodyfikować o wyizolowane z terenu dołu G-70 niepatogenne 756 Nafta-Gaz, nr 10/2018

artykuły gatunki grzybów (Trichoderma asperellum, Cryptococcus terreus) i drożdży (Candida keroseneae, Pichia galeiformis) zdolne do biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych [3, 6, 11, 16]. Zawartość n alkanów 5 500 5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 n C6 n C7 n C8 n C9 n C10 n C11 n c12 n C13 n C14 n C15 n C16 n C17 Pr n C18 F n C19 n C20 n C21 n C22 n C23 n C24 n C25 n C26 n C27 n C28 n C29 n C30 n C31 n C32 n C33 n C34 n C35 n C36 Rys. 3. Porównanie zawartości zidentyfikowanych n-alkanów w próbach odpadu z dołu urobkowego G-70 po kolejnych etapach oczyszczania metodą in situ (pierwszy rok bioremediacji) Próbka G 70 po remediacji wstępnej Próbka G 70 po inokulacji biopreparatem G 70 1 Próbka G 70 po bioremediacji podstawowej Zawartość n alkanów 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 n C6 n C7 n C8 n C9 n C10 n C11 n c12 n C13 n C14 n C15 n C16 n C17 Pr n C18 F n C19 n C20 n C21 n C22 n C23 n C24 n C25 n C26 n C27 n C28 n C29 n C30 n C31 n C32 n C33 n C34 n C35 n C36 Próbka G 70 po bioremediacji podstawowej Próbka G 70 po inokulacji G 70 2 (seria I) Próbka G 70 po inokulacji G 70 2 (seria II) Próbka G 70 po inokulacji G 70 2 (seria III) Rys. 4. Porównanie zawartości zidentyfikowanych n-alkanów w próbach odpadu z dołu urobkowego G-70 po kolejnych etapach oczyszczania metodą in situ (drugi rok bioremediacji) Podsumowanie Rekultywacja zestarzałych odpadów pochodzących z dołów urobkowych należy do kluczowych problemów ekologicznych, jakie stają przed branżą górnictwa nafty i gazu. Odpady te stwarzają duże zagrożenie dla ludzi i zwierząt, dlatego też należy dążyć do jak najszybszego podjęcia prac zmierzających do ich likwidacji. Do najważniejszych oryginalnych osiągnięć opracowanej technologii oczyszczania dołów urobkowych należy zaliczyć: przedstawienie nowego podejścia do oceny skuteczności biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w trakcie realizowanego procesu oczyszczania odpadów wiertniczych, polegającego na zastosowaniu metod chromatograficznego oznaczania zanieczyszczeń ropopochodnych w połączeniu z badaniami mikrobiologicznymi, opracowanie profesjonalnych niepatogennych biopreparatów zawierających wyselekcjonowany zespół mikroorganizmów autochtonicznych, charakteryzujących się zdolnością do szybkiej adaptacji w skażonym środowisku, wysoką aktywnością biochemiczną w biodegradacji węglowodorów pochodzących z ropy naftowej oraz szerokim spektrum działania, wprowadzenie grzybów i drożdży do składu biopreparatu, co pozwoliło na zwiększenie efektywności biodegradacji węglowodorów o dłuższych łańcuchach węglowych, a przede wszystkim węglowodorów aromatycznych BTEX i PAH. Prosimy cytować jako: Nafta-Gaz 2018, nr 10, s. 752 758, DOI: 10.18668/NG.2018.10.07 Artykuł nadesłano do Redakcji 4.07.2018 r. Zatwierdzono do druku 18.10.2018 r. Artykuł został opracowany na podstawie referatu wygłoszonego na Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej GEOPE- TROL 2018 pt.: Rozwój technik poszukiwania i eksploatacji złóż węglowodorów. Zakopane-Kościelisko, 17 20.09.2018 r. Nafta-Gaz, nr 10/2018 757

NAFTA-GAZ Literatura [1] Abou-Shanab R.A., Eraky M., Haddad A.M., Abdel-Gaffar A.B., Salem A.M.: Characterization of crude oil degrading bacteria isolated from contaminated soils surrounding gas stations. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2016, vol. 97, nr 5, s. 684 688. [2] Brzeszcz J., Kapusta P., Turkiewicz A.. Zastosowanie metod molekularnych w badaniach bioremediacji substancji ropopochodnych. Nafta-Gaz 2013, nr 11, s. 829 842. [3] Guarino C., Spada V., Sciarrillo R.: Assessment of three approaches of bioremediation (Natural Attenuation, Landfarming and Bioagumentation Assistited Landfarming) for a petroleum hydrocarbons contaminated soil. Chemosphere 2017, vol. 170, s. 10 16. [4] Jiang Y., Brassington K.J., Prpich G., Paton G.I., Semple K.T., Pollard S.T., Coulon F.: Insights into the biodegradation of weathered hydrocarbons in contaminated soils by bioaugmentation and nutrient stimulation. Chemosphere 2016, vol. 161, s. 300 307. [5] Kluk D., Steliga T.: Efektywna metoda identyfikacji zanieczyszczeń ropopochodnych (TPH) i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w glebach. Nafta-Gaz 2017, nr 7, s. 488-495, DOI: 10.18668/NG.2017.07.06. [6] Liado S., Gracia G., Solanas A.M., Vinas M.: Fungal and bacterial microbial community assessment during bioremediation assays in an aged creosote-polluted soil. Soil. Biol. Biochem. 2013, vol. 67, s. 114 123. [7] Polyaka Y.M., Bakina L.G., Chugunova M.V., Mayachkina N.V., Gerasimov A.O., Bure V.M.: Effect of remediation strategies on biological activity of oil-contaminated soil A field study. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2018, vol. 1265, s. 57 48. [8] Pugazhendi A., Qari H., Al-Badry Basahi J.M., Godon J.J., Dhavamani J.: Role of a halothermophilic bacterial consortium for the biodegradation of PAHs and the treatment of petroleum wastewater at extreme conditions. Int. Biodeterior. Biodegr. 2017, vol. 112, s. 44 54. [9] Roy A., Dutta A., Pal S., Gupta A., Sarkar J., Chatterjee A., Sah A., Sarkar P., Sar P., Kazy S.K.: Biostimulation and bioaugmentation of native microbial community accelerated bioremediation of oil refinery sludge. Bioresource Technology 2018, vol. 253, s. 22 32. [10] Safdari M.S., Kariminia H.R., Nejad Z.G., Fletcher T.H.: Study potential of indigenous pseudomonas aeruginosa and bacillus subtilis in bioremediation of diesel-contaminated water. Water, Air, & Soil Poll. 2017, vol. 228, nr 1, s. 37. [11] Safdari M.S., Kariminia H-R., Rahmati M., Fazlollahi F., Polaskod A., Mahendra S., Wilding V., Fletcher T.H.: Development of bioreactors for comparative study of natural attenuation, biostimulation, and bioaugmentation of petroleum-hydrocarbon contaminated soil. Journal of Hazardous Materials 2018, vol. 342, s. 270 278. [12] Sarkar J., Kazy S.K., Gupta A., Dutta A., Mohapatra B., Roy A., Bera P., Mitra A., Sar P.: Biostimulation of indigenous microbial community for bioremediation of petroleum refinery sludge. Front. Microbiol. 2016, vol. 7, s. 1 20. [13] Sarkar P., Roy A., Mohapatra B., Pal S., Kazy S.K., Maiti M.K., Sar P.: Enrichment and characterization of hydrocarbon-degrading bacteria from petroleum refinery waste as potent bioaugmentation agent for in situ bioremediation. Bioresource Technology 2017, vol. 242, s. 11 27. [14] Silva-Castro G.A., Rodriguez-Calvo A., Laguna J., Gonzalez- Lopez J., Calvo C.: Autochthonous microbial responses and hydrocarbons degradation in polluted soil during biostimulating treatments under different soil moisture. Assay in pilot plant. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2016, vol. 108, s. 91 98. [15] Steliga T.: Bioremediacja odpadów wiertniczych zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi ze starych dołów urobkowych. Prace Instytutu Nafty i Gazu 2009, nr 163, s. 1 331. [16] Steliga T.: Role of Fungi in Bioremediation of Petroleum Hydrocarbons in Drill Waste. Pol. J. Environ. Stud. 2012, vol. 21, nr 2, s. 471 479. [17] Steliga T., Jakubowicz P., Kapusta P.: Changes in toxicity during in situ bioremediation of weathered drill wastes contaminated with petroleum hydrocarbons. Bioresour. Technol. 2012, vol. 125, s. 1 10. [18] Varjani S.J.: Microbial degradation of petroleum hydrocarbons. Bioresource Technology 2017, vol. 223, s. 277 286. [19] Wu M., Dick W.A., Li W., Wang X., Yang Q., Wang T., Xu L., Zhang M., Chen L.: Bioaugmentation and biostimulation of hydrocarbon degradation and the microbialcommunity in a petroleum-contaminated soil. Int. Biodeter. Biodegr. 2016, vol. 107, s. 158 164. [20] Wu M., Li W., Dick W.A., Ye X., Chen K., Kost D., Chen L.: Bioremediation of hydrocarbon degradation in a petroleumcontaminated soil and microbial population and activity determination. Chemosphere 2017, vol. 169, s. 124-130. [21] Xia M., Liu Y., Taylor A.A., Fu D., Khan A.R., Terrya N.: Crude oil depletion by bacterial strains isolated from a petroleum hydrocarbon impacted solid waste management site in California. Int. Biodeterior. Biodegr. 2017, vol. 123, s. 70 77. Prof. nzw. dr hab. inż. Teresa Steliga Kierownik Zakładu Technologii Eksploatacji Płynów Złożowych. E-mail: teresa.steliga@inig.pl Mgr Piotr Jakubowicz Starszy specjalista badawczo-techniczny w Zakładzie Technologii Eksploatacji Płynów Złożowych. E-mail: piotr.jakubowicz@inig.pl Dr Piotr Kapusta Adiunkt; kierownik Zakładu Mikrobiologii. E-mail: piotr.kapusta@inig.pl Mgr Katarzyna Wojtowicz Specjalista inżynieryjno-techniczny w Zakładzie Technologii Eksploatacji Płynów Złożowych E-mail: katarzyna.wojtowicz@inig.pl 758 Nafta-Gaz, nr 10/2018