اثرات لجن فاضلاب بر زیست‌پالایی خاکهای آلوده به نفت خام

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هئیت علمی گروه پ‍ژوهشی حاصلخیزی خاک و توسعه پایدار جهاد دانشگاهی خوزستان

2 استادیار گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز

4 مربی گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در طول جنگ بیش از 6 تا 8 میلیون بشکه نفت خام در خلیج فارس ریخته شد و مقادیر عظیمی از این آلودگی‌ها به خاک خوزستان منتقل گردید. وجود این خاکهای آلوده یک خطر جدی برای محیط زیست به‌شمار رفته و اصلاح آنها امری ضروری است. برای دستیابی به این مهم روش زیست‌پالایی شامل کنترل، کاهش و حذف آلودگی از محیط زیست با استفاده از افزایش فعالیتهای بیولوژیکی محیط، مورد مطالعه قرار ‌گرفت. در این بررسی نفت خام با غلظت 1000 میلی‌گرم بر کیلوگرم بر سطح خاک اسپری شد و سپس لجن فاضلاب به‌عنوان تیمار غذایی در 3 سطح 0، 50 و 100 تن در هکتار یا به‌ترتیب 0، 100 و 200 گرم در 5 کیلوگرم خاک اضافه شد. نمونه‌برداری از ظروف پس از مدت زمان 5 و 10 هفته ماندگاری در شرایط رطوبتی و هوادهی مناسب انجام شد. شمارش باکتری‌های هتروتروفیک تجزیه کننده هیدروکربن با استفاده از روش MPN، درصد کاهش نفت از طریق استخراج به‌وسیله دستگاه سوکسیله و اندازه‌گیری به‌وسیله گروماتوگرافی گازی انجام شد. نتایج نشان داد که جمعیت باکتری‌های هتروترفیک تجزیه کننده در نمونه شاهد از مقدار 103×6 کلونی در واحد بر گرم خاک به حدود 1010× 2 رسید و نسبت C/N در خاک از 6 به کمتر از 3 کاهش یافت. تیمارهای اعمال شده منجر به تجزیه 45 تا 60 درصد آلودگی نفتی خاک شدند و نتایج کروماتوگرافی گازی نیز کاهش در کلیه مقادیر نرمال آلکان‌ها و ایزوپرنوئیدها مانند فیتان و پریستان را نشان داد. همچنین نتایج حاکی از آن بود که اعمال تیمار لجن فاضلاب با غلظت 50 تن در هکتار (100 گرم لجن فاضلاب در 5 کیلوگرم خاک) به خاکهای آلوده به نفت به‌مدت زمان 5 هفته، یک تیمار بهینه برای خاکهای آلوده به نفت منطقه محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Sewage-Sludge on Bioremediation of a Crude-Oil Polluted Soil

نویسندگان [English]

  • Sara Sharifi Hosseini 1
  • Mostafa Chorom 2
  • Hossein Motamedi 3
  • Iman Kamranfar 4
1 Faculty Member of Soil Fertility and Sustainable Development Research Center, Khuzistan Jahad-e-Daneshgahi
2 Assist. Prof. of Soil Science, College of Agriculture, Chamran University, Ahvaz
3 Assist. Prof. of Microbiology, Faculty of Science, Chamran University., Ahvaz
4 Instructor of Agronomy and Plant Breeding, Dept. of Agriculture, Chamran University, Ahvaz
چکیده [English]

Khuzestan Province accommodates the largest oil-fields with huge petroleum production in Iran. During the Persian Gulf war in 1991, more than 6-8 million gallons of oil was spilt in the Persian Gulf, the greatest amount of which was transported into Khuzestan soil. Thus, oil removal from contaminated soil by advanced technologies such as bioremediation seems to be of vital necessity. The aim of this study was to evaluate the effect of sewage-sludge application on bioremediation of oil-contaminated soil. Soil samples (5kg) were artificially contaminated with crude oil to a level of 1000 mg/kg. Sewage sludge treatments were applied at the 3 levels of 0, 100, and 200 gr/5kg soil in 3 replicates. The soils were kept in the normal moisture aerobic environment for 5 and 10 weeks. The soils were then analyzed for Hydrocarbon-degrading heterotrophic bacterial count. Oil extraction from the samples was accomplished using the oil Soxhlet extraction method and oil degradation was measured by GC chromatography. The results showed that the hydrocarbon-degrading and heterotrophic bacterial counts in all the treatments increased with time. Results indicate that heterotrophic bacterial population increased from 6×103 cfu/gr soil to  2×1010  cfu/gr soil. Also, C/N ratio decreased from 6 to 3. GC results indicated that all normal Alkanes and Isopernoids, i.e. Phytane and Pristane, decreased by 50-90 percent in all the treatments. It was also found that the application of sewage sludge at 100 gr/5kg soil to oil-contaminated soil leads to greater rates of biodegradation after 5 weeks

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioremediation
  • Heterotrophic bacteria
  • Gas Chromatography
  • Normal Alkanes
1- Rezaei, M. (2005). Petroleum Geology, 2nd Ed., Farhikhtegan Alavi Pub., Tehran (in Persian).

2. Moslemi, M. R., Vosoughi, M., Pak, A., and Jafarzadeh, M.T. (2005). “The effect of environmental factors on biological remediation of petroleum hydrocarbon contaminated soil.” J. of Water and Wastewater, 55, 15-23 (in Persian).

3- Espinoza, Y.R., and Dendooven, L. (2004). “Dynamics of carbon, nitrogen and hydrocarbons in diesel-contaminated soil amended with biosolids and maize.” J. Chemosphere, 54, 379-386.

4- Namkoong, W., Hwang, E. Y., Park, J.S., and  Choi, J. Y. (2002). “Bioremedation of diesel-contaminated soil with composting.” J. of Environmental Pollution., 119, 23-31.

5- Gogoi, B.K., Dutta, N.N., and Krishnamohn, T.R. (2003). “A case study of bioremediation of petroleum-hydrocarbon contaminated soil at a crude oil spill site.” J. Advances in Environmental Research., 7, 767-782.

6- Schaefer, M., and Juliane, F. (2007). “The influence of earthworms and organic additives on the biodegradation of oil contaminated soil.” J. Applied Soil Ecoogy., 36, 53-62.

7- Kim, S.J., Choi, D.H., Sim, D.S., and Oh, Y.S. (2005). “Evaluation of bioremediation effetiveness on crude oil-contaminated sand.” J. Chemosphere., 59, 845-852.

8- Ramsay, A. M., Swannell-Warren, P. T., Duke, A.Sh., and Hill, R. T. (2000). “Effect of bioremediation on the microbial community in oiled mangrove sediments.” J. Marine Pollution Bulletin., 41 (7-12), 413-419.

9- Espinoza, Y.R., and Dendooven, L. (2003). “Dynamics of carbon, nitrogen and hydrocarbons in diesel-contaminated soil amended with biosolids and maze.” J. Chemosphere., 54, 379- 386.

10- Ryan, J.R., Loehr, R.C., and Rucker, E. (1991). “Bioremediation of organic contaminated soils.” J. Hazard. Mater., 28 (10), 159-169.

11- Odokuma, O., and Dickson, A. A. (2003). “Bioremediation of a crude oil polluted tropical rain forestL.” Global J. Environmental Sciences., 2 (1), 29-40

12- Van Gestel, K., Mergaert, J., Swings, J., Coosemans, J., and Ryckebore, J. (2003). “Bioremediation of diesel oil-contaminated soil by composting with biowaste.” J. Environmental Pollution, 125 (3), 361-368.

13- Kim, S.H., Lee, S., Kim, D.Y., and Kim, J.G. (2007). “Degradation characteristic of waste lubricants under different nutrient codition.” J. Hazardous Materials, 143 (5),65-72.

14- Geller, A., Michels, J., Track, T., Gehrke, U., and Sell, D. (2002). “Grundlagen derbiologischen Bodensanierung”. Biologigische Verfahren Zar Bodensanierung, UBA. Berlin.

15- De Jonge, H., Freijer, J.I., Verstraten, J.M., Westerveld, J., and Vander Wielen, F.W.M. (1997). “Retation between bioavailability and fuel oil hydrocarbon composition in contaminated soils.” J. Environ. Sci. Technol., 31, 771-775.

16- Atlas, R.M., and Bartha, R. (1973). “Fate and effects of polluting petroleum in the marine environment”. Residue Rev., 49 (2), 49-83.

17- Hunt, J. M. (1996). Petroleum geochemistry and geology, 2nd Ed., W.H. Freeman and Company,New York.

18- Das, K., and Murkherjee, A.K. (2007). “Crude petroleum-oil biodegradation efficiency of Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa isolated from a petroleum-oil contaminated soil from North-East India.” J. of Bioresource Technology, 98 (10), 1339-1345
.