Biodegradace ropných látek v zeminách

Iveta Čepeláková

Doctoral thesis

Biodegradation of Petroleum Coumpounds in Soil

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na problematiku biodegradace ropných látek v zeminách. Pozornost je věnována způsobu hodnocení procesu biodegradace, především pak problematice tzv. biomarkerů jako parametru hodnocení účinnosti degradace výše zmíněných látek. Teoretická část je zaměřena na vyhodnocení dostupných literárních informací o biodegradaci ropných látek, biomarkerech vyskytujících se v ropných látkách a laboratorní metodice jejich identifikace a stanovení. Experimentální část je věnována sledování biodegradačního procesu v zemině kontaminované vybranými ropnými látkami pomocí laboratorních testů. Pod pojmem biodegradace se rozumí zapojení biologických činitelů v rámci procesů spojených s odbouráváním, transformováním, případně imobilizací polutantů zatěžujících životní prostředí. Účinnost biodegradačního procesu je hodnocena na základě analýz řady mikrobiologických a chemických parametrů, které se standardně pro jeho sledování v praxi využívají (např. stanovení koncentrace znečišťující látky vyjádřené jako nepolární extrahovatelné uhlovodíky), nově je pak proces biodegradace hodnocen pomocí biomarkerů. Biomarkery jsou sloučeniny z třídy isoprenoidů přítomné v ropných látkách, které jsou využitelné pro charakterizaci vlastní látky a následně pro popis biodegradačního procesu. Při tomto popisu se používají tzv. biomarkerní indexy, nejčastěji založené na stanovení obsahu pristanu a fytanu, ale i hopanů a steranů. Pro sledování stavu ropné kontaminace pomocí biomarkerů je použita plynová chromatografie s plameno-ionizačním detektorem (GC/FID) nebo hmotnostním detektorem (GC/MS). Sledovány jsou vybrané alifatické (např. pristan a fytan) a polycyklické (např. hopany a sterany) isoprenoidní uhlovodíky. Cílem laboratorní biodegradace vybraných ropných kontaminantů je ověřit možnost využití biomarkerů jako parametru hodnocení procesu biodegradace.

Abstract:

The thesis refers to problems of petroleum substances’ biodegradation in soils. Attention is dedicated to a manner of biodegradation process assessment, especially then problems of so-called biomarkers as an evaluation parameter of degradation efficiency of the above-mentioned substances. A theoretical part of the thesis is focused on evaluation of available literary information on petroleum substances’ biodegradation, biomarkers existing in petroleum substances and a laboratory methodology of their identification and determination. An experimental part of the thesis is paid to monitoring of biodegradation process in the soil contaminated by chosen petroleum substances by means of laboratory tests. Beneath the biodegradation term is understood involvement of biological factors within processes associated with degradation, transformation, optionally with immobilization of pollutants burdensome the environment. Biodegradation process efficiency is evaluated by analyses of series of microbiological and chemical parameters, which are commonly used for its monitoring in practice (e.g. determination of polluting substance concentration expressed as non-polar extractable hydrocarbons). Newly biodegradation process is assessed by force of biomarkers. Biomarkers are compounds from an isoprenoid family present in petroleum substances, which are applicable to own substance description and consequently to biodegradation process specification. So-called biomarker indexes are used for this description. Most frequently they are based upon determinations of pristane and phytane content but also of hopanes and steranes. The gas chromatography with a flame ionization detector (GC/FID) and/or a mass spectrometry detector (GC/MS) are used for monitoring of state of petroleum contamination by means of biomarkers. Selected aliphatic (e.g. pristane and phytane) and polycyclic (e.g. hopanes and steranes) isoprenoid hydrocarbons are observed. The aim of the laboratory biodegradation of chosen petroleum substances is to verify feasibility of biomarkers’ utilization as the evaluation parameter of biodegradation process.

Keywords

asfalt, biodegradace, biotechnologická sanace, biomarkery, biomarkerní index, fytan, hopany, kontaminace, motorový olej, motorová nafta, nepolární extrahovatelné látky, plynová chromatografie, pristan, ropa, ropné látky, sterany

Keywords

asphalt, biodegradation, bioremediation, biomarkers, biomarker index, fytane, hopanes, contaminaton, diesel oil, nonpolar extractable compounds, engine oil, gas chromatography, pristane, petroleum, petroleum compounds, steranes

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 1. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 18. 6. 2015
• Supervisor: Petr Pánek
• Reader: Lenka Wimmerová, Kateřina Malachová, Pavel Danihelka

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Tepelná technika a paliva v průmyslu