Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Biologischer Abbau von Bitumen im Boden und seine Verbesserung durch anorganische Düngemittel und Sauerstoff freisetzende Verbindungen: Experimentelle Analyse und kinetische Modellierung

Samuel E. Agarry und Kigho M. Oghenejoboh

Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Wirkung von anorganischen Nährstoffen (NPK-Dünger), Wasserstoffperoxid und deren Kombinationen auf die Kinetik des Bitumenabbaus durch autochthone Mikroorganismen im Boden zu untersuchen und zu bewerten. Die Studie wurde durchgeführt, indem ein unbelasteter tropischer Boden künstlich mit 40 g/kg Bitumen in Plastikbehältern verunreinigt und mit unterschiedlichen Mengen an NPK-Dünger (1,63 g, 2,10 g und 2,56 g), Wasserstoffperoxid (0,5 g und 1,0 g) bzw. Kombinationen aus NPK-Dünger und Wasserstoffperoxid (2,13 g, 2,60 g und 3,06 g) angereichert wurde. Die biologische Sanierung wurde 21 Tage lang durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass anorganischer NPK-Dünger, Wasserstoffperoxid und deren Kombinationen das mikrobielle Wachstum stimulierten und den biologischen Abbau des Bitumens verbesserten. Die Bakterienzahl und der prozentuale Gesamtabbau der Erdölkohlenwasserstoffe stiegen relativ mit der Zunahme der Menge der in dieser Studie verwendeten anorganischen Nährstoffe und Sauerstoff freisetzenden Verbindungen an. In jedem Sanierungszeitraum wurden über 50 % der Kohlenwasserstoffe abgebaut. Die kombinierte Zugabe von anorganischem NPK-Dünger und Wasserstoffperoxid ergab den höchsten prozentualen biologischen Abbau (> 60 %). Unter abiotischen Bedingungen wurde keine vollständige Entfernung der Erdölkohlenwasserstoffe beobachtet, während im Experiment mit nicht verbesserter Erde (natürliche Dämpfung) eine maximale Entfernung der gesamten Erdölkohlenwasserstoffe von 10,8 % erreicht wurde. Ein kinetisches Modell erster Ordnung beschrieb den biologischen Abbau von Bitumen erfolgreich. Das Modell ergab, dass mit Bitumen kontaminierte Bodenmikrokosmen, die mit anorganischen Nährstoffen und Sauerstoff freisetzenden Verbindungen verbessert wurden, höhere Geschwindigkeitskonstanten des biologischen Abbaus sowie kürzere Halbwertszeiten aufwiesen als Sanierungssysteme mit nicht verbesserter Erde (natürliche Dämpfung). Die Geschwindigkeitskonstante des biologischen Abbaus war höher und die Halbwertszeit kürzer, je mehr anorganische Nährstoffe und Sauerstoff freisetzende Verbindungen im Boden zunahmen.