Zanieczyszczenie gleby olejem napędowym, benzyną, smarami czy kreozotem nie znika po przykryciu go ziemią. Węglowodory mogą długo pozostawać w środowisku i przenikać do głębszych warstw gruntu oraz wód. Dowiedz się, jak w tym kontekście działa biopreparat bakteryjny i dlaczego warto go zastosować.
Czym jest biopreparat bakteryjny i z czego się składa?
Biopreparat bakteryjny zawiera wyselekcjonowane i wyspecjalizowane mikroorganizmy zdolne do przeprowadzania określonych przemian biologicznych. Przy skażeniach paliwami lub olejami wybiera się szczepy wykorzystujące węglowodory jako źródło węgla i energii.
Preparat może opierać się na jednym szczepie, ale częściej zawiera odpowiednio skomponowane konsorcjum, w którym:
-
jedne bakterie skuteczniej rozkładają proste alkany,
-
kolejne działają na związki aromatyczne,
-
jeszcze inne oddziałują na produkty powstające na dalszych etapach procesu rozpadu.
Preparat może zawierać nośnik ułatwiający przechowywanie i wprowadzenie mikroorganizmów do gruntu. Skład, dawkę oraz sposób aplikacji dobiera się do konkretnego zanieczyszczenia i warunków terenowych.
Jak bakterie rozpoznają i wykorzystują węglowodory jako źródło energii?
Bakterie reagują na obecność związku, który mogą pobrać i wykorzystać w metabolizmie. Węglowodory stają się dla nich źródłem materiału potrzebnego do wzrostu oraz energii. Wiele takich substancji słabo rozpuszcza się w wodzie. Wiążą się z cząstkami gleby, pozostają w jej porach albo tworzą oddzielną fazę.
Bakterie mogą rozłożyć tylko tę część zanieczyszczenia, z którą mają kontakt. Niektóre przyczepiają się do kropli oleju, a inne wytwarzają biosurfaktanty zwiększające dostępność takich związków.
Znaczenie ma również budowa chemiczna. Proste węglowodory alifatyczne są zazwyczaj łatwiej biodegradowalne niż ciężkie cząsteczki i związki wielopierścieniowe.
Jak przebiega rozkład węglowodorów krok po kroku?
Proces rozkładu węglowodorów prezentuje poniższy schemat.
-
Mikroorganizm wchodzi w kontakt z cząsteczką zanieczyszczenia.
-
Uruchamiają się enzymy rozpoczynające jej przemianę. W warunkach tlenowych ważną funkcję pełnią oksygenazy, które wprowadzają tlen do cząsteczki węglowodoru. Dzięki temu staje się ona bardziej reaktywna i może być przekształcana w prostsze produkty. W przypadku alkanów powstają kolejno alkohole, aldehydy i kwasy tłuszczowe. Te ostatnie trafiają do beta-oksydacji, czyli szlaku rozkładającego je na mniejsze jednostki. Natomiast związki aromatyczne wymagają otwarcia stabilnego pierścienia, dlatego ich biodegradacja jest bardziej złożona.
-
Bakterie wykorzystują powstałe substancje do pozyskiwania energii i budowy biomasy. Przy pełnej biodegradacji produktami końcowymi są głównie:
-
dwutlenek węgla,
-
woda,
-
biomasa mikroorganizmów.
Uwaga! Proces może zachodzić również bez tlenu, lecz przebiega wtedy innymi szlakami i zazwyczaj wolniej.
Dlaczego w biopreparatach stosuje się konsorcja mikroorganizmów?
Konsorcja mikroorganizmów stosuje się dlatego, że – jak wspomnieliśmy – jeden szczep bakterii zwykle nie jest w stanie rozłożyć wszystkich związków obecnych w zanieczyszczeniu. Mieszaniny ropopochodne mają złożony skład, dlatego odpowiednio dobrane zespoły mikroorganizmów o działaniu synergistycznym są skuteczniejsze.
Poszczególne szczepy pełnią w takim układzie różne funkcje:
-
jedne rozpoczynają rozkład danego związku,
-
inne wykorzystują powstałe metabolity i prowadzą proces dalej,
-
część bakterii może zwiększać podatność zanieczyszczeń lub ograniczać powstawanie substancji hamujących aktywność pozostałych mikroorganizmów.
Dzięki takiemu współdziałaniu może dochodzić do rozkładu większej liczby substancji, a cały proces przebiega sprawniej. Skład konsorcjum nie może być jednak przypadkowy. Powinien zostać dobrany na podstawie badań, rodzaju skażenia oraz warunków panujących w danym środowisku – najlepiej we współpracy z ekspertami, specjalizującymi się w biopreparatach. U nas możesz uzyskać fachowe doradztwo w tym zakresie.
Jakie warunki decydują o skuteczności biodegradacji węglowodorów?
Przy procesach tlenowych duże znaczenie ma napowietrzanie gruntu, np. przez mieszanie lub zastosowanie instalacji doprowadzającej powietrze. Ważne są również:
-
wilgotność,
-
temperatura,
-
pH.
Przesuszona gleba ogranicza aktywność biologiczną, a nadmiar wody może wypierać tlen z porów gruntu. Z kolei niska temperatura spowalnia metabolizm, a skrajny odczyn może zahamować wzrost mikroorganizmów. Bakterie potrzebują też dostępu do azotu, fosforu i innych składników odżywczych.
Ponadto znaczenie mają stężenie skażenia, stopień związania substancji z gruntem, zasolenie i obecność innych toksycznych związków, w tym inhibitorów procesu biodegradacji, takich jak metale ciężkie, antybiotyki czy detergenty. Przed rozpoczęciem prac ustala się więc, czy wystarczy bioaugmentacja, czyli dodanie mikroorganizmów, czy potrzebna będzie także biostymulacja polegająca na poprawie warunków ich działania.
Biopreparaty bakteryjne w procesach in situ i ex situ
W metodzie in situ oczyszczanie odbywa się bez wybierania skażonego gruntu. Biopreparat, składniki odżywcze i – jeśli wymaga tego technologia – tlen wprowadza się bezpośrednio do podłoża. Pozwala to ograniczyć roboty ziemne.
Natomiast metoda ex situ wymaga wydobycia skażonego materiału. Gleba może zostać ułożona na zabezpieczonej płycie lub w pryzmach, gdzie jest mieszana, nawadniana, napowietrzana i poddawana działaniu preparatu. Łatwiej wtedy kontrolować warunki procesu, ale materiał trzeba odizolować.
Wybór konkretnej metody zależy od głębokości i stężenia skażenia, rodzaju gruntu, sposobu zagospodarowania terenu oraz czasu przeznaczonego na oczyszczanie. Naszym klientom doradzamy więc, na jakie rozwiązanie zdecydować się w danej sytuacji.
Jak sprawdzić, czy bioremediacja przynosi oczekiwane efekty?
Skuteczność bioremediacji sprawdza się przez regularne badanie próbek gleby i porównywanie wyników z wartościami wyjściowymi. Analizy pokazują, czy stężenie węglowodorów ropopochodnych, BTEX lub innych zanieczyszczeń rzeczywiście się zmniejsza. Kontroluje się również warunki wpływające na pracę mikroorganizmów, m.in. wilgotność, pH, temperaturę i dostęp tlenu. Proces można uznać za zakończony dopiero wtedy, gdy wyniki analiz potwierdzą osiągnięcie założonego poziomu oczyszczenia i zamierzony efekt środowiskowy.
Biopreparat wykorzystuje procesy naturalnie zachodzące w środowisku, ale pozwala je ukierunkować i przyspieszyć. W BACTrem opracowujemy preparaty oraz technologie dopasowane do konkretnych rodzajów zanieczyszczeń i odpadów. Sprawdź naszą ofertę i postaw na sprawdzone, ekologiczne rozwiązania.
FAQ
Czy wszystkie węglowodory można usunąć za pomocą bakterii?
Podatność na biodegradację zależy od budowy związku, jego stężenia i dostępności dla mikroorganizmów. Proste alkany rozkładają się zwykle łatwiej niż ciężkie frakcje i związki wielopierścieniowe. Przy trudnych skażeniach bioremediację niekiedy zaleca się łączyć z innymi metodami oczyszczania.
Ile trwa oczyszczanie gruntu biopreparatem?
Proces może trwać od kilku tygodni do wielu miesięcy. Szczegóły zależą od zasięgu skażenia, rodzaju substancji, temperatury, właściwości gruntu i przyjętej technologii. Tempo prac ocenia się na podstawie kolejnych wyników badań.
Czy biopreparat można zastosować bez wcześniejszych badań?
Samo zastosowanie preparatu na zanieczyszczonym terenie nie daje pewności uzyskania efektu, więc bez badań lepiej go nie stosować. Najpierw zalecamy ustalić rodzaj i zasięg skażenia, sprawdzić właściwości gruntu oraz ocenić warunki dla bakterii. Dopiero wtedy można dobrać preparat, dawkę, sposób aplikacji i plan monitorowania do konkretnego przypadku.
