Zeitschrift für Erdöl- und Umweltbiotechnologie

Abstrakt

Verbesserte Bioremediation von künstlich mit Kerosin kontaminierten Böden: Optimierung von Biostimulationsmitteln durch statistisches Versuchsdesign

Agarry SE, Owabor CN und Yusuf RO

Die Hauptziele dieser Arbeit bestanden darin, die verbesserte Biosanierung von künstlich mit Kerosin kontaminiertem Boden durch eine Biostimulationsstrategie zu untersuchen, den Einfluss biostimulierender Mittel auf die Abbaurate zu bewerten und die biostimulierenden Mittel für eine maximale Kerosinentfernung zu optimieren. Die Studie wurde durchgeführt, indem ein unbelasteter tropischer Boden künstlich mit 10 % (Gew./Gew.) Kerosinöl in Tontöpfen kontaminiert und verschiedene Konzentrationen von NPK-Dünger, Tween 80 und Wasserstoffperoxid hinzugefügt und dann über einen Sanierungszeitraum von sechs Wochen inkubiert wurde. Zur Optimierung des Versuchsbereichs wurde die Response Surface Methodology (RSM) mit Box Behnken Design (BBD) mit drei Faktoren und drei Stufen von NPK-Dünger, Tween 80 und Wasserstoffperoxid als unabhängige Variablen und der Entfernung von Kerosinöl (Gesamtmenge an Erdöl-Kohlenwasserstoffen) als abhängige Variable (Reaktion) verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass es im Hinblick auf NPK-Dünger, Tween 80 und Wasserstoffperoxid erhebliche Unterschiede im biologischen Abbaumuster von Kerosinöl gab. Es wurde ein statistisch signifikantes (P < 0,0001) quadratisches Regressionsmodell zweiter Ordnung zur Kerosinölentfernung (unter Verwendung des statistischen Programms Design-Expert (v. 6.0.8) mit einem Determinationskoeffizienten von R (= 0,9992) erstellt. Zur Optimierung des Bioremediationsprozesses wurde eine numerische Optimierungstechnik auf Basis einer Wunschfunktion durchgeführt. Die optimalen Werte für biostimulierende Wirkstoffe zur Erzielung einer vorhergesagten maximalen Kerosinentfernung von 75,06 % waren: NPK-Dünger 4,30 g (entspricht 0,0215 μg/kg); Tween 80 10,03 mg/l und Wasserstoffperoxid 1,13 g/l. An diesem optimalen Punkt betrug die beobachtete Kerosinölentfernung 73,95 %. Somit kann die Biostimulation der Dichte und Aktivität einheimischer Mikroorganismen die Sanierungszeit einer kontaminierten Umwelt und damit die Sanierungskosten verkürzen. Response Surface Methodology (RSM) ist ein zuverlässiges und leistungsfähiges Werkzeug zur Modellierung und Optimierung von Bioremediationsprozessen bei Kerosinöl.