Bioremedijacija
Bioremedijacija je postupak tokom kojeg se zagađujuće supstance biološkim putem transformišu u manje toksične ili netoksične supstance. Kao biološki agensi se najčešće koriste mikroorganizmi. Da bi se povećala brzina mikrobiološke bioremedijacije, optimizuju se uslovi za rast i razvoj mikroorganizama prisutnih u zemljištu aeracijom, dodavanjem hranljivih supstanci, najčešće soli azota i fosfora, ako je neophodno, i dodavanjem posebno pripremljenih kultura mikroorganizama.[1]
 |
Datum unosa: oktobar—decembar 2023. Vikipedijanci: Ova grupa učenika će pisati članke na podstranicama, gde će ostati do kraja perioda unosa i ocenjivanja. Pozovamo vas da pomognete učenicima i date im smernice tokom izrade. |
Mikroorganizmi u bioremedijaciji
urediUpotreba mikroorganizama kao biodegradacionih agenasa je u stalnom porastu zbog ogromnog biodiverziteta i neprevaziđenog kataboličkog potencijala. Degradacione sposobnosti su uslovljene kataboličkim genima i enzimima.[2] Osim toga, mikroorganizmi poseduju različite mehanizme za adaptaciju na hidrofobne supstrate kao što su: modifikacija ćelijske membrane, proizvodnja površinski aktivnih supstanci ili upotreba efluks pumpi za smanjenje koncentracije toksičnih komponenti.[3] Dominantni rodovi mikroorganizama koji razgrađuju ugljovodonike nafte su kod bakterija: Nocardia, Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Micrococcus, Arthrobacter, Corynebacterium, Achromobacter, Rhodococcus, Alcaligenes, Mycobacterium i Bacillus kod kvasaca: Rhodotorulla, Candida, Sporobolomyces i Aureobasidium kod plesni, Fusarium, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Trichoderma i Phanerochaete.[4]
Faktori koji utiču na bioremedijaciju
urediZa uspešnost bioremedijacionog procesa pored izbora vrste mikroorganizma sposobnog da razgradi kontaminant kao izvor ugljenika, moraju se uzeti u obzir i drugi faktori kao što su lakousvojivi izvor azota i fosfora (hranljive supstance), vlažnost, temperatura, kiseonik (aeracija) i eventualno prisustvo surfaktanata. Osim toga, važne su i karakteristike zemljišta kao što su rN, mineralni sastav i sadržaj organske materije.[5]
Hranljive supstance
urediIzvor hrane i energije za mikroorganizme je zagađujuća supstanca. Pošto je kontaminirano zemljište bogato ugljenikom, a siromašno azotom i fosforom neophodno je korišćenje hranljivih supstanci. Dodatak ovih sastojaka dovodi do povećanog rasta mikroorganizama i ubrzava proces degradacije zagađujuće supstance. Kako je kontaminirano zemljište bogato ugljenikom, a siromašno azotom i fosforom neophodno je korišćenje hranljivih supstanci. Dodatak ovih sastojaka dovodi do povećanog rasta mikroorganizama i ubrzava proces degradacije zagađujuće supstance.[6]
Vlažnost
urediNedostatak vlažnosti predstavlja ograničavajući faktor jer smanjuje rast mikroorganizama, dok sa druge strane prevelika vlažnost smanjuje aeraciju zemljišta.[7]
Temperatura
urediTemperatura utiče na rast i sastav mikrobnih zajednica, kao i na brzinu degradacije zagađujuće supstance. [6]
rN vrednost
uredipH vrednost određuje tip mikroorganizama koji će vršiti degradaciju. Optimalna rN vrednost za rast i razvoj mikroorganizama je 6-9.[6]
Aeracija
urediDegradacija naftnih zagađivača se najbrže i najkompletnije ostvaruje pod aerobnim uslovima. Za povišenje koncentracije kiseonika u kontaminiranoj sredini se koriste brojne metode poput prinudne aeracije, mehaničkog mešanja, bioventilacije, uvođenja vazduha i dodatkom alternativnih izvora kiseonika poput vodonik-peroksida ili (najčešće) magnezijum-peroksida.[7]
Tehnologije bioremedijacije
urediIzbor tehnologije za remedijaciju je jedinstven za svaki slučaj i zavisi od niza faktora: vrste i koncentracije kontaminanta, karakteristika zemljišta i terena, graničnih koncentracija koje treba dostići na osnovu zakonske regulative, vremena raspoloživog da se izvede dekontaminacija kao i cene.[8] Bioremedijacija se može vršiti in situ i ex situ.
In situ
urediIn situ tehnologije omogućavaju tretman zagađene zemlje na mestu zagađenja, pri čemu se izbegavaju troškovi iskopavanja i transporta.[9] Primena ovog tretmana je ograničena dubinom zemljišta koji se može efikasno obraditi. Uglavnom, kod većine zemljišta efikasna difuzija kiseonika koja će omogućiti odgovarajući stepen bioremedijacije može se postići za dubine od nekoliko centimetara do oko 30 cm. Neke od najvažnijih in situ bioloških tehnika su prirodno smanjenje, bioventilacija, stimulisana bioremedijacija, površinska obrada zemljišta i fitoremedijacija. Prirodno smanjenje (engl. natural attenuation), poznato i kao unutrašnja bioremedijacija tj. bioatenuacija (engl. intrinsic bioremediation, bioattenuation) pasivni je remedijacioni postupak, koji podrazumeva praćenje prirodnog procesa prečišćavanja koji se odigrava in situ bez ikakve stimulacije.[10][10][11]
Ex situ
urediPovršinska obrada zemljišta (engl. landfarming) se može realizovati i ex situ postupkom.[8] Tokom ovog procesa, kontaminirano zemljište se prvo iskopava, potom se meša sa otpadom iz drvno-prerađivačke industrije uz dodatak hranljivih supstanci, a zatim se formira sloj ne veći od 0,5 m. Proceđene tečnosti se sakupljaju pomoću sistema cevi. Zemljište se poljoprivrednom mehanizacijom periodično okreće čime se povećava aeracija i izbegava heterogena degradacija. Optimalan sadržaj vlage se održava navodnjavanjem ili rasprskavanjem, a optimalno rN dodavanjem gašenog kreča ili fosforne kiseline. Ova jednostavna tehnika se često koristi u naftnoj industriji i za naftni mulj.
Bioremedijacija zemljišta zagađenog teškim metalima
urediPoslednjih godina, kontaminacija životne sredine teškim metalima predstavlja ozbiljan problem. Glavni izvori zagađenja teškim metalima su metalna industrija, hemijska industrija, rudarstvo, saobraćaj i energetika. Opasnost od teških metala se ogleda u njihovoj sposobnosti bioakumulacije i biomagnifikacije. Metali koji dospevaju u okolnu sredinu koncentrišu se u humusnom sloju zemljišta, sedimentima dna vodenih basena i proizvodima. Visoke koncentracije teških metala u prirodnim sredinama imaju toksično dejstvo na životinje, biljke i mnoge mikroorganizme, što doprinosi smanjenju biološke raznovrsnosti i produktivnosti ekosistema. Teški metali se mogu podeliti na esencijalne (bakar, cink, mangan, gvožđe, selen) i neesencijalne (olovo, živa, kadmijum, arsen, aluminijum, kobalt, platina).[12]
1. Bakterije: Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Kocuria flava, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas putida, Pseudomonas veronii, Cyanobacteria sp, Streptomyces sp;
2. Plesni: Aspergillus fumigatus, Aspergillus tereus, Penicillium chrysogenum, Rhizopus oryzae
3. Kvasci: Candida utilis, Hansenula anomala, Rhodotorula mucilaginosa, Saccharomyces cerevisiae.
Teški metali se transformišu u manje toksične oblike. Tako neke bakterijske populacije mogu toksičan oblik hroma Cr(VI) redukovati do Cr(III). U formiranju mikrobnih populacija koje vrše detoksifikaciju zemljišta kontaminiranih teškim metalima, koriste se i metode genetičkog inženjeringa. Genetički modifikovana Ralstonia eutropha smanjuje toksičan efekat Cd2+ na rast biljaka duvana.
Reference
uredi- ^ Beskoski, Vladimir; Gojgic-Cvijovic, Gordana; Milic, Jelena; Ilic, Mila; Miletic, Srdjan; Jovancicevic, Branimir; Vrvic-Miroslav, M. (2012). „Bioremediation of soil polluted with crude oil and its derivatives: Microorganisms, degradation pathways, technologies”. Hemijska industrija (na jeziku: engleski). 66 (2): 275—289. ISSN 0367-598X. doi:10.2298/HEMIND110824084B.
- ^ Khomenkov, V. G.; Shevelev, A. B.; Zhukov, V. G.; Zagustina, N. A.; Bezborodov, A. M.; Popov, V. O. (2008-03-01). „Organization of metabolic pathways and molecular-genetic mechanisms of xenobiotic degradation in microorganisms: A review”. Applied Biochemistry and Microbiology (na jeziku: engleski). 44 (2): 117—135. ISSN 1608-3024. doi:10.1134/S0003683808020014.
- ^ Van Hamme, Jonathan D. (2004), Bioavailability and Biodegradation of Organic Pollutants — A Microbial Perspective, Springer Berlin Heidelberg, str. 37—56, ISBN 978-3-642-05929-2, Pristupljeno 2023-11-21
- ^ Beškoski, Vladimir P.; Gojgić-Cvijović, Gordana Đ; Milić, Jelena S.; Ilić, Mila V.; Miletić, Srđan B.; Jovančićević, Branimir S.; Vrvić-Miroslav, M. (2012). „Bioremediation of soil polluted with crude oil and its derivatives: Microorganisms, degradation pathways, technologies”. Hemijska industrija. 66 (2): 275—289.
- ^ Boopathy, R (2000). „Factors limiting bioremediation technologies”. Bioresource Technology. 74 (1): 63—67. ISSN 0960-8524. doi:10.1016/s0960-8524(99)00144-3.
- ^ a b v Das, Nilanjana; Chandran, Preethy (2011-09-13). „Microbial Degradation of Petroleum Hydrocarbon Contaminants: An Overview”. Biotechnology Research International (na jeziku: engleski). 2011: 1—13. ISSN 2090-3138. PMC 3042690
. PMID 21350672. doi:10.4061/2011/941810. Arhivirano iz originala 21. 11. 2023. g. Pristupljeno 21. 11. 2023.
- ^ a b ter Haar, D. (1956-12-28). „Statistical Mechanics, Principles and Selected Applications”. Science. 124 (3235): 1296—1296. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.124.3235.1296.a.
- ^ a b Khan, Faisal I; Husain, Tahir; Hejazi, Ramzi (2004). „An overview and analysis of site remediation technologies”. Journal of Environmental Management. 71 (2): 95—122. ISSN 0301-4797. doi:10.1016/j.jenvman.2004.02.003.
- ^ Joksić, Ivan; Milojević, Goran; Đuričić, Nada (2019). „Međunarodni i nacionalni okviri zaštite životne sredine”. Vojno delo. 71 (7): 131—141. ISSN 0042-8426. doi:10.5937/vojdelo1907131j.
- ^ a b Philp, Jim C.; Atlas, Ronald M. (2014-04-09), Bioremediation of Contaminated Soils and Aquifers, ASM Press, str. 139—236, ISBN 978-1-68367-197-8, Pristupljeno 2023-11-21
- ^ Reible, Danny D. (2013-04-25), Sediment and Contaminant Processes, Springer New York, str. 13—24, ISBN 978-1-4614-6725-0, Pristupljeno 2023-11-21
- ^ „Zaštita ekosistema i bioremedijacija” (PDF).
Literatura
uredi- Beskoski, Vladimir; Gojgic-Cvijovic, Gordana; Milic, Jelena; Ilic, Mila; Miletic, Srdjan; Jovancicevic, Branimir; Vrvic-Miroslav, M. (2012). „Bioremediation of soil polluted with crude oil and its derivatives: Microorganisms, degradation pathways, technologies”. Hemijska industrija (na jeziku: engleski). 66 (2): 275—289. ISSN 0367-598X.
- Philp, Jim C.; Atlas, Ronald M. (2014-04-09), Bioremediation of Contaminated Soils and Aquifers, ASM Press, str. 139—236, ISBN 978-1-68367-197-8, Pristupljeno 2023-11-21 Reible, Danny D. (2013-04-25), Sediment and Contaminant Processes, Springer New York, str. 13—24, ISBN 978-1-4614-6725-0, Pristupljeno 2023-11-21