The purpose of this study was to develope the remediation method of contaminated soils with metals and petroleum. The diesel degrading strain was isolated and identified from the soil contaminated by petroleum at industrial sites. Diesel biodegradation experiment was performed by diesel degrading bacteria in both solution and soil slurry. Contaminated soils by Zn or As and diesel were treated consecutively by steam-vapor extraction, biodegradation, and acid washing. The strain was identified as Pseudomonas aeruginosa, and named as Pseudomonas aeruginosa TPH1. The optimal culture conditions of TPH1 were $20^{\circ}C$ and pH 7.0, 3% of diesel concentration. Biodegradation of diesel was performed using the separated strain in liquid medium, and 63% of diesel was degraded in 72 hours. And 52% of diesel was removed in the tested soils. In the treatment of contaminated soils with diesel and Zn or As, 29% ~ 44% of diesel was reduced by steamvapor extraction, 60% ~ 71% of diesel was removed after biodegradation. 47% of Zn and 96% of As were removed after acid(mixture of sulfuric and oxalic acids) washing. It is recommended that consecutive treatment method of steam-vapor extraction, biodegradation and acid washing is effective for remediation of complex contaminated soils with metals and petroleum.
Compost is widely used as an organic additive to improve the bioremediation of diesel-contaminated soil. In this study, the effects of compost amendment on the remediation performance, functional genes, and bacterial community are evaluated during the bioremediation of diesel-contaminated soils with various ratios of compost (0-20%, w/w). The study reveals that the diesel removal efficiency, soil enzyme (dehydrogenase and urease) activity, soil CH4 oxidation potential, and soil N2O reduction potential have a positive correlation with the compost amendment (p < 0.05). The ratios of denitrifying genes (nosZI, cnorB and qnorB) to 16S rRNA genes each show a positive correlation with compost amendment, whereas the ratio of the CH4-oxidizing gene (pmoA) to the 16S rRNA genes shows a negative correlation. Interestingly, the genera Acidibacter, Blastochloris, Erythrobacter, Hyphomicrobium, Marinobacter, Parvibaculum, Pseudoxanthomonas, and Terrimonas are strongly associated with diesel degradation, and have a strong positive correlation with soil CH4 oxidation potential. Meanwhile, the genera Atopostipes, Bacillus, Halomonas, Oblitimonas, Pusillimonas, Truepera, and Wenahouziangella are found to be strongly associated with soil N2O reduction potential. These results provide useful data for developing technologies that improve diesel removal efficiency while minimizing greenhouse gas emissions in the bioremediation process of diesel-contaminated soil.
Im Myeong-Hui;Son Yeong-Gyu;Yun Jun-Gi;Kim Ji-Hyeong
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2006.04a
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pp.37-40
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2006
The batch tests were performed to determine the ratio of hydrogen peroxide on diesel contaminated soil. The objective of test was to determine and optimize the hydrogen peroxide requirements for the remediation of a soil contaminated with diesel fuel. The batch test were done on 5g diesel contaminated soil containing hydrogen peroxide (34.5%). Initial diesel concentration were 2,000mg/kg, 5,000mg/kg, and 10,000mg/kg. The $Diesel(g):H_2O_2(g)$ ratio varied 1:1, 1:10, 1:50, 1:100, with contact reaction time 120 min. Results the batch test, effective ratio of $Diesel(g):H_2O_2(g)$ is 1:100.
The batch tests were performed to determine the ratio of Fenton reagent on diesel contaminated soil. The objective of a column test was to determine and optimize the hydrogen peroxide requirements for the remediation of a soil contaminated with diesel fuel. The batch test were done on 5 g diesel contaminated soil containing hydrogen peroxide (35%) and Iron (II) sulfate. The $H_2O_2(g):Fe^{2+}(g)$ ratio varied 1:0, 30:1, 15:1, 5:1, 1:1, with contact reaction time 120min. Initial diesel concentration were 2,000 mg/kg, 5,000 mg/kg, and 10,000 mg/kg. Average diesel removal from the contaminated soil is 97% after 2hrs. Results of this study showed possible application of without addition of iron source. In column test, treatment of a diesel-contaminated soil (initial diesel concentration: 2,000 mg/kg, 5,000 mg/kg, and 10,000 mg/kg) with hydrogen peroxide (35%) only was containing natural-occurring minerals. The time required for the column test was approximately 90min, 180min, 270min; column length was 5 em, 10 em, and 15 em. The most effective stoichiometry (final diesel cone.: $200{\sim}300mg/kg$) of 0.2 g peroxide consumed/mg diesel degraded. Further investigation is required to identify the effect of soil organic matter and soil mineral.
During the rhizoremediation of diesel-contaminated soil, methane (CH4), a representative greenhouse gas, is emitted as a result of anaerobic metabolism of diesel. The application of methantrophs is one of solutions for the mitigation CH4 emissions during the rhizoremediation of diesel-contaminated soil. In this study, CH4-oxidizing rhizobacteria, Methylocystis sp. JHTF4 and Methyloversatilis sp. JHM8, were isolated from rhizosphere soils of tall fescue and maize, respectively. The maximum CH4 oxidation rates for the strains JHTF4 and JHM8 were 65.8 and 33.8 mmol·g-DCW-1·h-1, respectively. The isolates JHTF4 and JHM8 couldn't degrade diesel. The inoculation of the isolate JHTF4 or JHM8 significantly enhanced diesel removal during rhizoremediation of diesel-contaminated soil planted with maize for 63 days. Diesel removal in the tall fescue-planting soil was enhanced by inoculating the isolates until 50 days, while there was no significant difference in removal efficiency regardless of inoculation at day 63. In both the maize and tall fescue planting soils, the CH4 oxidation potentials of the inoculated soils were significantly higher than the potentials of the non-inoculated soils. In addition, the gene copy numbers of pmoA, responsible for CH4 oxidation, in the inoculated soils were significantly higher than those in the non-inoculated soils. The gene copy numbers ratio of pmoA to 16S rDNA (the ratio of methanotrophs to total bacteria) in soil increased during rhizoremediation. These results indicate that the inoculation of Methylocystis sp. JHTF4 and Methyloversatilis sp. JHM8, is a promising strategy to minimize CH4 emissions during the rhizoremediation of diesel-contaminated soil using maize or tall fescue.
Kim, Jai-Soo;Min, Kyung-Ah;Cho, Kyung-Suk;Lee, In-Sook
Environmental Engineering Research
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v.12
no.2
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pp.37-45
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2007
Phytoremediation has been used effectively for the biodegradation of oil-based contaminants, including diesel, by the stimulation of soil microbes near plant roots (rhizosphere). However, the technique has rarely been assessed for itsinfluence on soil microbial properties such as population, community structure, and diversity. In this study, the removal efficiency and characteristics of rhizobacteria for phytoremediation of diesel-contaminated soils were assessed using barnyard grass (Echinochloa crusgalli). The concentration of spiked diesel for treatments was around $6000\;mg\;kg^{-1}$. Diesel removal efficiencies reached 100% in rhizosphere soils, 76% in planted bulk soils, and 62% in unplanted bulk soils after 3weeks stabilization and 2 months growth(control, no microbial activity: 32%). The highest populations of culturable soil bacteria ($5.89{\times}10^8$ per g soil) and culturable hydrocarbon-degraders($5.65{\times}10^6$ per g soil) were found in diesel-contaminated rhizosphere soil, also yielding the highest microbial dehydrogenase. This suggests that the populations of soil bacteria, including hydrocarbon-degraders, were significantly increased by a synergistic rhizosphere + diesel effect. The diesel treatment alone resulted in negative population growth. In addition, we investigated the bacterial community structures of each soil sample based on DGGE (Denaturing Gel Gradient Electrophoresis) band patterns. Bacterial community structure was most influenced by the presence of diesel contamination (76.92% dissimilarity to the control) and by a diesel + rhizosphere treatment (65.62% dissimilarity), and least influenced by the rhizosphere treatment alone (48.15% dissimilarity). Based on the number of distinct DGGE bands, the bacterial diversity decreased with diesel treatment, but kept constant in the rhizosphere treatment. The rhizosphere thus positively influenced bacterial population density in diesel-contaminated soil, resulting in high removal efficiency of diesel.
In this study, the remediation of diesel contaminated soil was attempted with ozone treatment and Fenton reaction. About 10% of initial diesel concentration was removed by the ozone saturated solution. The pseudo-first order decomposition constant of diesel contaminated soil in the presence of 5% of hydrogen peroxide with 1.82, 2.82, 4.82, 6.82, and 11.82% of iron contents was 0.0228, 0.0308, 0.0482, 0.0471, and 0.0592 $min^{-1}$ respectively. The decomposition constant of the diesel was 0.0064 $min^{-1}$ with the addition of ozone saturated solution only. On the addition of ozone saturated solution in the presence of 5% hydrogen peroxide and 5% iron, the decomposition constant of the diesel was 0.0850 $min^{-1}$. These results indicated that the decomposition rate was 190% faster than without the addition of ozone saturated solution. Thus, the application of both ozone and the fenton reaction is promising for the remediation of the diesel contaminated soil.
The application of microwave technology has been investigated in the remediation of diesel-contaminated soil. The paper deals with economic assessment by means of cost analysis and degradation characteristics at different microwave powers for total petroleum hydrocarbon (TPH) in diesel contaminated soils. The soils from S Mountain around the D University were sampled. The samples were screened with 2.0 mm mesh and dried for 6 hours before the diesel was added into the dried soils. The diesel-contaminated soil (3,300 mg THP/kg soil) was prepared with diesel (S Co.). The drying process was carried out in a microwave oven, a standard household appliance with a 2,450 MHz frequency and 700 W of power. The experiments were conducted from 0 to 20 minutes as the microwave powers increased from 350W to 500W to 700W. The concentrations of TPH were analysed using a gas chromatography/mass spectrometer (GC/MS). The initial concentration of TPH was 3,300 mg TPH/kg soil. The weight of contaminated soil was 200g. The concentration of TPH was decreased to 1,828 mg TPH/kg soil (44.7%), 1,347 mg TPH/kg soil (59.2%) and 1,014 mg TPH/kg soil (69.3%) at 350W, 500W and 700W for 15 minutes respectively. In addition, the curve was best fit with first order kinetics using the least-square method. The ranges of a first order rate constant k and r-square were $0.0298{\sim}0.0375min^{-1}$ and $0.9373{\sim}0.9541$ respectively.
The advanced bioremediation of diesel-contaminated soil through the exploration of bacterial interaction with plants was studied. A diesel-degrading rhizobacterium, Rhodococcus sp.412, and a plant species, Zea mays, having tolerant against diesel was selected. Zea mays was seeded in uncontaminated soil or diesel-contaminated soil with or without Rhodococcus sp. 412. After cultivating for 30 days, the growth of Zea mays in the contaminated soil inoculated with Rhodococcus sp. 412 was better than that in the contaminated soil without the bacterium. The residual diesel concentrations were lowered by seeding Zea mays or inoculating Rhodococctis sp. 412. These results Indicate that the simultaneous use of Zea mays and Rhodococcus sp. 412 can give beneficial effect to the remediation of oil-contaminated soil. Bacterial community was characterized using a 16S rDNA PCR and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) fingerprinting method. The similarities of DGGE fingerprints were $20.8{\sim}39.9%$ between the uncontaminated soil and diesel contaminated soil. The similarities of DGGE fingerprints were $21.9%{\sim}53.6%$ between the uncontaminated soil samples, and $31.6%{\sim}50.0%$ between the diesel-contaminated soil samples. This results indicated that the structure of bacterial community was significantly influence by diesel contamination.
Oil pollution was world-wide prevalent treat to the environment, and the physic-chemical remediation technology of the TPH (total petroleum hydrocarbon) contaminated soil had the weakness that its rate was very slow and not economical. Bioremediation of the contaminated soil is a useful method if the concentrations are moderate and non-biological techniques are not economical. The aim of this research is to investigate the influence of additives on TPH degradation in a diesel contaminated soil environment. Six experimental conditions were conduced; (i) diesel contaminated soil, (ii) diesel contaminated soil treated with microbial additives, (iii) diesel contaminated soil treated with microbial additives and the mixture was titrated to the end point of pH 7 with NaOH, (iv) diesel contaminated soil treated with microbial additives and accelerating agents and (v) diesel contaminated soil treated with microbial additives and accelerating agents, and the mixture was titrated to the end point of pH 7 with NaOH. After 10 days, significant TPH degradation (67%) was observed in the DSP-1 soil sample. The removal of TPH in the soil sample where microbial additives were supplemented was 38% higher than the control soil sample during the first ten days. The microbial additives were effective in both the initial removal rate and relative removal efficiency of TPH compared with the control group. However, various environmental factors, such as pH and temperature, also affected the activities of microbes lived in the additives, so the pH calibration of the oil-contaminated soil would help the initial reduction efficiency in the early periods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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