נושאים

טיפול במשקעים ימיים מזוהמים

טיפול במשקעים ימיים מזוהמים

מאת חוסה אלפונסו אלווארז גונזלס

Bioremediation הוא התהליך שבו חומרים מתווספים לסביבה המזוהמת לצורך תיקון ביולוגי. זה החל להתפתח בשנות השישים, ויושם בהצלחה בטיפול בקרקעות מזוהמות בפחמימנים מאז שנות השמונים והתשעים. הוא מאופיין בטכניקה בעלות נמוכה ובטוחה לסביבה.

סיכום

מאזור השמורה האקולוגית Ingenito, הממוקם במפרץ הוואנה, נלקחות דגימות של אדמת חוף מזוהמת בפחמימנים מודלקים במטרה לבצע ניסויים בטיפול ביולוגי, בשיטה של ​​Biostimulation, בקנה מידה מעבדה, המדמה את הטיפול בתנאים שדה. באמצעות מערכת פקטוריאלית של 23, נקבע אילו גרסאות (ריכוז פחמימנים, נוכחות או היעדר bagasse, והימצאות או היעדר חומרים מזינים) מספקות קצב פירוק ביולוגי גבוה יותר ליישום הבא בשטח. מתבצע מעקב אחר אוכלוסיית החיידקים הילידים בקרקע וייצור CO2. יחד עם זאת, נקבע קצב הפירוק הביולוגי לאורך זמן. לאחר הניסוי בן 90 הימים, מתקבלת הירידה הגדולה ביותר בפחמימנים כאשר נעשה שימוש נפרד בחומרים מזינים וחומרים מזינים לשני ריכוזי הפחמימנים שנבדקו.

מבוא


Bioremediation הוא התהליך שבו חומרים מתווספים לסביבה המזוהמת כדי לתקן ביולוגית (Head, 1998). הוא מאופיין בכך שהוא טכניקה בעלות נמוכה ובטוחה לסביבה.

ניתן ליישם טכניקה זו באתר או באקס-סיטו בהתאם למקום הטיפול בו, תוך שימוש בשיטת הגירוי הביולוגי, המבוססת על הוספת חומרים מזינים כדי לעורר את הצמיחה של מיקרואורגניזמים אוטוכתוניים, או על ידי שיטת ההתמצאות הביולוגית באמצעותה מוסיפים מיקרואורגניזמים אקסוגניים בעלי יכולת פירוק פחמימנים. בין אם בשיטה זו או אחרת, תהליך הפירוק הביולוגי גדול יותר כתוצאה משליטה / יעילות טובים יותר של גורמים אביוטיים כמו טמפרטורה, pH, אוורור, ערבוב, לחות; וביוטיקה כפעילות וצמיחה של המיקרואורגניזמים המשפיעים על התהליך (Huddleston and Bleckmann, 1986; Infante and Arias, 1993; Ercoli, 2001)

חשוב לציין כי הגורם הכלכלי ממלא תפקיד חשוב בבחירת השיטה בה יש להשתמש, כמו גם המהירות הרצויה לניקוי האתר. מסיבה זו, לפני ביצוע הטיפול בקנה מידה גדול, נדרש מחקר מוקדם של גורמים אלה ברמת המעבדה לצורך יישום אחר כך בשטח.

מטרת העבודה היא לקבוע, בקנה מידה מעבדתי, את הגרסה המספקת את קצב הפירוק הביולוגי הגבוה ביותר, במטרה לקרקעות ביו-מתווכות מזוהמות בפחמימנים.

חומרים ושיטות

דְגִימָה

דגימות של אדמת חוף מזוהמת בפחמימנים נלקחו בנקודות שונות באזור השמורה האקולוגית Ingenito, הממוקמת במפרץ הוואנה. הדגימות נלקחו בצורת כוכב ואז כולם היו מעורבים בכדי להבטיח הומוגניזציה וייצוגיות גדולים יותר של אותו. לצורך קביעה ראשונית של הניתוחים הכימיים, נאסף חלק מהדגימה המורכבת ונארז בשקיות ניילון ונשמר בהקפאה עד לעיבוד. במקביל הופרד חלק נוסף מהמדגם לצורך ניתוח מיקרוביולוגי. השאר שימש להקמת הניסויים.

ספירת מיקרואורגניזם

לצורך הניתוח המיקרוביולוגי נלקחו 10 גרם אדמה והומסו ב 100 מ"ל של תמיסת מלח עם Tween 80 כדי להשיג את פיזור הפחמימנים מחלקיקי האדמה. לאחר טלטול תערובת זו, נעשו דילולים סדרתיים וחלק ממנה התחסן על מדיום אגר מזין. לאחר 24 שעות של דגירה, הם נקראו (ISO 4833: 1991).

ייצור CO2 (Respirometry)

מדידת ה- CO2 המופקת ליחידת זמן באזור נתון היא מדד עקיף לתהליך הביולוגי, כאשר הוא נועד להעריך את פעילות הנשימה של מיקרואורגניזמים בקרקע במהלך תהליך ההשפלה של תרכובות אורגניות. לשם כך, מיכל פלסטיק המכיל KOH (0.1 N) הונח מכוסה על ידי מיכל גדול אחר באופן שימנע החלפה עם הסביבה החיצונית. אלה נשארים למשך 18 שעות, שבמהלכן הספח המשתחרר מפעילות ביולוגית נספג על ידי KOH, זה טיטרציה עם תמיסת HCl (0.1 N) וההבדל בין הערכה זו לבין זו המתקבלת מחסר, נותן לנו את המיליגרם של CO2 המיוצר. למ"ר לשעה (Viale and Infante, 1997).

ניתוח כימי

הדגימות עברו הומוגניזציה, יובשו בתנור וסיננו דרך מסננת בקוטר הנקבוביות של 2 מ"מ. מכאן נלקח דגימה מייצגת לניתוח. קביעת השומנים והשמנים בוצעה בשיטת Abboud S.A, 2000 ובקביעת סך הפחמימנים בשיטת APHA 5520F (APHA, 1991; APHA, 1995).

ניסויים בטיפול ביולוגי

לבחירת הגרסא האפשרית ביותר לשימוש בקנה מידה פיילוט, בוצע תכנון פקטוריאלי מלא סמיקנטי 23, כאשר כגרסאות עצמאיות נעשה שימוש הבא:

X1:ריכוז פחמימנים (1% ו -3%)
X2:נוכחות - היעדר Bagasse
X3:נוכחות - היעדר חומרים מזינים

הרכב כל אחד מהניסויים מוצג בטבלה 1. בכל המקרים המסה הסופית הייתה 2000 גרם וכמות האוראה וה- DAP נקבעה בהתאם ליחס C / N = 60 ו- C / P = 800. ניסויים (ראה נספח) אווררו ידנית כל יומיים או שלושה והלחלו מעת לעת כדי לשמור על לחות יחסית של כ- 80%. נערכו דגימות חודשיות לקביעת שומנים ושמנים וסה"כ פחמימנים ולקביעת CO2 וספירה בקטריולוגית.

שולחן 1. הרכב הניסויים.

לְנַסוֹת1% HC (גרם)3% HC (גרם)אדמה נקייה (ז)חומרים מזינים (גרם)Bagasse (ז)
אוריאהDAP
1657.71555.6
21973.2666.7
3657.71505.650.0
41973.2616.750.0
5657.71555.62.540.49
61973.2666.72.540.49
7657.71505.62.540.4950.0
81973.2616.72.540.4950.0

DAP: דיאמינו-פוספט (דשן)

ניתוח סטטיסטי

כל החוויה בוצעה עם 3 חזרות. לאחר ניתוח דמיון השונות בשיטת ברטלט (Lerch, 1977), בוצע ניתוח הסיווג המשולש של השונות ומבחן השוואת הטווחים המרובים של דאנקן (Lerch, 1977), ובו האמצעים שלא היו שונים זה מזה ובאים לידי ביטוי עם אותו מכתב. בכל הטבלאות והגרפים מדווחים על האמצעים עם רווח הביטחון למקדם משמעות של 5%. התוצאות עובדו עם החבילה הסטטיסטית STATGRAPHICS Plus.

תוצאות ודיון

התנהגות אוכלוסיות מיקרוביאליות

טבלה 2 מציגה את התוצאות החודשיות של ריכוזי החיידקים במהלך הניסוי. בכל המקרים, הריכוז נע בין 106 ל -107, בעיקר רמות מקובלות להתפתחות תהליכי פירוק ביולוגי. מהערכים המדווחים בטבלה וההתפלגות המתקבלת בצורה גרפית (איור 1) יש עדויות לירידה בריכוז ב- 28 יום, תוצאה צפויה בהתחשב בכך שכאשר מערבבים אדמה נקייה עם אדמה מזוהמת, חלק מהביוטה הראשונית הנוכחית על אדמה נקייה היא עשויה שלא להסתגל לתנאים החדשים שהוטלו.

שולחן 2. יחידות להרכבת מושבות (CFU) לגרם אדמה.

לְנַסוֹתt = 0 ימיםt = 28 ימיםt = 60 ימיםt = 90 ימים
11.11×1075.44×1069.59×1066.76×106
22.60×1074.44×1061.56×1073.63×106
34.57×1071.52×1071.26×1071.07×107
41.57×1088.89×1075.22×1061.21×107
57.00×1064.22×1061.52×1072.12×106
61.67×1075.55×1065.56×1064.14×106
77.64×1075.55×1061.56×1073.69×107
85.94×1071.06×1073.84×1062.22×107

במקרה המסוים של ניסוי 3, 4, 7 ו- 8, נצפים הערכים הראשוניים הגבוהים ביותר (0 - 60 יום). זה יכול להיות מוצדק על ידי נוכחות של bagasse, אשר תורם גם מיקרואורגניזמים ומאפשר חמצון גדול יותר של האדמה על ידי שיפור מרקמה. בנוסף, נוכחותם של חומרים מזינים מעדיפה גם התנהגות זו לניסויים 7 ו- 8. בין 60 ל 90 ערכי ריכוז החיידק נמוכים יותר ונשארים יציבים עד 90 יום (איור 1).


איור 1. התנהגות אוכלוסיות חיידקים.

ייצור CO2

הערכים הרסומטומטריים מוצגים באיור 2, שם מעריכים שבכל הניסויים נצפית ירידה ראשונית בייצור CO2, הדבר מאושר עם ערכי יחידות המושבה היוצרות באיור 1 ונובעת מה התאמה של מיקרואורגניזמים אוטוכתניים לסביבה החדשה שהוטלה. עם זאת, בכל המקרים נצפים דפוסים אופייניים של תהליכים ביולוגיים, דבר שמספר לנו כי השפלה של נפט גולמי מתרחשת (Infante, 2001).


איור 2. ייצור CO2.

ניתוח כימי

טבלה 3 מדווחת על רמות הריכוז של סך הפחמימנים בשמן המתקבלות במועדים שונים, ומציינת כי ערכי השפלה מקובלים מתקבלים 30 יום לאחר תחילת הניסוי (יותר מ- 25%) (Infante, C, 1999). זה מבטיח שתהליך הפירוק הביולוגי יעיל וכי תברואה בקרקע בטכניקת Biostimulation הינה קיימא עבור סוג זה של מזהמים ובתנאים אלה (Infante, C; 1999).

שיעורי ההשפלה הגבוהים ביותר של פחמימנים לאחר 90 יום מתקבלים בניסויים 3 ו -4 (עם bagasse) ו- 5 ו- 6 (עם חומרים מזינים), לריכוז פחמימנים 1 ו -3% בהתאמה. עם זאת, זה לא עולה בקנה אחד עם התוצאות שהתקבלו מספירת המיקרואורגניזמים, כאשר בניסויים 5 ו -6 היו הריכוזים הבקטריולוגיים הנמוכים ביותר. משמעות הדבר היא שהערכים הגבוהים ביחידות היוצרות מושבה, עבור הניסויים האחרים, נבעו מהימצאותם של חיידקים הטרוטרופיים bagasse ולאו דווקא מחיידקים משפילים.

שולחן 3. ריכוז פחמימנים כולל, מבוטא באחוזים

לְנַסוֹתt = 0 ימיםt = 30 יוםשיעור השפלה 30 יום (%)t = 90 יוםשיעור השפלה 90 יום (%)
10.53600.330038.40.335037.5
22.24201.444035.51.499033.1
30.66900.376043.80.343048.7
42.35001.183049.61.157050.8
50.66400.329050.40.349047.4
62.15101.347037.41.094049.1
70.51000.344032.50.367028.0
81.87501.348028.11.048044.1

טוב להדגיש כי הקביעה הכמותית של פחמימנים בקרקע היא מורכבת מאחר שרוב הטכניקות מבוססות על מיצוי של שברים שונים על ידי ממיסים. המסיסות של שברים אלה בממיסים שונים משתנה. מכאן, בהתאם לשיטה בה משתמשים לקביעת פחמימנים, יתקבלו ערכים שונים אשר עבור סוגים מסוימים של קרקעות ופחמימנים יכולים להיות מסומנים מאוד (Ercoli, 1999). מצד שני, קשה לקחת דגימה כשמדובר בשמנים גולמיים כבדים על הקרקע ומסיבות אלו, בחלק מהמקרים, מתקבלים ערכים גבוהים יותר של סך הפחמימנים ב 90 יום מאשר ב 30 יום. עם זאת, הערכים תמיד נמוכים מאלו שהושגו בזמן אפס.

ניתוח סטטיסטי

טבלה 5 מנתחת את התוצאות 90 יום לאחר תחילת הניסוי.

לוח 5. הבדלים בשיעורי ההשפלה ב- 90 יום

לְנַסוֹתשיעור השפלה 90 יום (%)
137.5 ב
233.1 ג
348.7 א
450.8 עד
547.4 א
649.1 א
728.0 ד '
844.1 אב

אם לוקחים בחשבון את התוצאות המתקבלות בין המשתנים 3, 4, 5 ו- 6, אין הבדלים משמעותיים מבחינה סטטיסטית לאמינות של 95% מהערכים. ההבדלים ניתנים עבור גרסאות 1 ו -2, כאשר אין חומרים מזינים או bagasse כדי להקל על פירוק ביולוגי ועבור גרסאות 7 ו- 8 מכיוון שהטרוטרופים שאינם משפילים מועדפים בשל נוכחותם של שניהם.

עבור גרסאות 3 ו -4, הערכים גבוהים יותר בגלל תרומתם של מיקרואורגניזמים bagasse ומכיוון שאוורור הקרקע מועדף, ועל גרסאות 5 ו- 6, בגלל נוכחותם של חומרים מזינים המגרים את המיקרואורגניזמים המשפילים האוטוכתוניים.

עם זאת, במובן הכללי, ניתן להחיל כל גרסה מכיוון שמפיקים תוצאות משביעות רצון בשמונת הניסויים, ולכן הגרסה הטובה ביותר מבחינה כלכלית תהיה 1 ו -2, כאשר רק אדמה נקייה מעורבבת עם אדמה מזוהמת.

מסקנות

  1. הניתוח הסטטיסטי שהוחל על הניסויים באמצעות אדמה מושפעת מאזור Ingenito הראה כי אין הבדלים משמעותיים בין הגרסאות המיושמות.
  2. שיעורי הפירוק הביולוגי הגבוהים ביותר מתקבלים כאשר משתמשים בחומרי מיזוג וחומרים מזינים בנפרד לשני ריכוזי הפחמימנים.
  3. תהליך הטיפול הביולוגי יעיל עבור סוג זה של אדמה ומזהם.

המלצות

ניתן לשחזר את אדמת החוף באזור השמורה האקולוגית של מפרץ הוואנה על ידי ערבובו עם אדמה נקייה ו bagasse או חומרים מזינים בנפרד, לצורך סילוק פחמימנים רב יותר. השימוש בזה או אחר תלוי בתנאים הכלכליים. עם זאת, תברואה פשוט אוורור הקרקע עם ציוד חקלאי אינה נשללת. במקרה זה, אותם ערכים להסרת שמן יתקבלו אך בעוד זמן רב יותר.

* ליס אסתר ראמוס פדרון, תואר שני חוסה אלפונסו אלווארז גונזלס, ליס אנה נוניז קלמנטה, טק ג'יזלה נובואה רודריגס, רישיון סנדרה מילר פאלמר

המרכז לחקר נפט

וושינגטון מס '169, סרו, הוואנה, קובה

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

עבוד, ס.א. (2000) תקשורת אישית. מועצת המחקר של אלברטה. קנדה.
אפהא. (1992) שיטות סטנדרטיות לבדיקת מים ושפכים. מהדורה 17 מהדורות Díaz de Santos S. A., Madrid
APHA (1995) שיטות סטנדרטיות לבדיקת מים ושפכים. מהדורה 18 APHA-AWWA- WEF.
גביני, E.; Calleja, C. (2000) Bioremediation של קרקעות מזוהמות בפחמימנים. אירופה. מנדוזה ארגנטינה.
ארקולי, א.ק. (1999) Bioremediation של קרקעות מזוהמות מאוד. INGEPET 99, לימה, פרו, 1999.
Ercoli E. (2001) ניטור כולל של פחמימנים בנפט בפירוק ביולוגי של שאריות נפט גולמי. אוניברסיטת נאק דה קויו, ארגנטינה, 2001
Ercoli, E. (2001). ניתוח והערכה של פרמטרים קריטיים בפירוק ביולוגי של HC בקרקעות. אוניברסיטת קויו, ארגנטינה.
Head, J (1998) Bioremediation לקראת טכנולוגיה אמינה. מיקרוביול. 144: 599-608 Huddleston, R. L. and Bleckmann, J. R. (1986) טיפול בקרקעות השפלה ביולוגית בטיפול בקרקע: אלטרנטיבה לניהול פסולת מסוכנת. נערך על ידי ריימונד סי לואר וג'וזף פ.
Infante, C ו- Arias, M (1993) מחקר על משתנים ביוטיים ואביוטיים המשפיעים על תהליך ההתפרקות הביולוגית. מגזין CODICID. פגישת מומחים בתחום הביוטכנולוגיה המיושמת לתעשיית הנפט. זיכרונות P 34 - 38.
אינפנטה, ג '(1999). קורס ביו-מדיה בהוואנה. קובה.
Infante, C. (2001) תקשורת אישית.
ISO 4833: 1991 (E) (1991). הדרכה כללית למיקרוביולוגיה לספירת טכניקת ספירת מושבות מיקרו אורגניזם בגיל 30 ° ג.
Lerch, G (1977) ניסויים במדעים הביולוגיים והחקלאיים. אד. מדעי טכני. הוואנה.
Viale, R. ו- Infante, C. (1997) פרוטוקול למדידת ייצור CO2 באדמה. מסמך טכני. INTEVEP. INT- STE - 0966.97.


וִידֵאוֹ: המגפה השחורה (יָנוּאָר 2022).