PSYCHROFILNÍ BIODEGRADACE ZA POLÁRNÍM KRUHEM
Kontaminovaná lokalita leží přibližně 50 km na sever od severního polárního kruhu ve švédské části Laponska. V kontaminovaném místě byla 30 let provozována čerpací stanice (od roku 1954 do roku 1984). Pozemek je v soukromém vlastnictví a kontaminovaná část je přibližně z 30 % zastavěna. Z lokality byly vytěženy staré nádrže, základy stojanů, trubní rozvody a část kontaminované zeminy z okolí technologických zařízení. Část zasažené zeminy nebylo možné odtěžit z důvodu zastavěnosti a využití lokality. Proto bylo rozhodnuto o dočištění lokality metodou in-situ . Plocha kontaminace byla přibližně 220 m2 . Hloubka kontaminace byla v podstatě dána uložením technologických zařízení, protože hladina podzemní vody je v zájmové lokalitě velmi mělká, pohybuje se od 1,5 do 2,7 m pod terénem. Kontaminace byla převážně způsobena benzínem a motorovou naftou a zasahovala nejvýše do 3,0 m pod terénem. Projekt sanace byl zpracován na základě kontraktu se švédským partnerem a společnost ENVISAN-GEM, a.s. byla jeho generálním dodavatelem.
Celá sanace byla zahájena sanačním čerpáním a zčerpáním volné fáze produktu. Vyčerpaná podzemní voda procházela stripovací kolonou a gravitačním odlučovačem a zasakovala se zpět do podzemí. Po snížení koncentrací kontaminantů byla zahájena podpora biologické degradace znečištění dodávkou finálního akceptoru elektronů pro aerobní degradaci air spargingem a optimalizací koncentrací makrobiotických prvků. Ve druhé etapě sanace bylo použito vymytí podzemí neionogenní povrchově aktivní látkou SUPERNEU s biologickým rozkladem uvolněného znečištění dle technologie ENVI-BIOWASH společnosti ENVISAN-GEM, a.s.
Cílem kombinované chemickobiologické sanace bylo odstranění zbytkové kontaminace horninového prostředí. Zbytkové znečištění bylo převážně sorbováno na pevné částice horninového prostředí. Kombinovaná chemickobiologická sanace spočívala zejména v uvolnění sorbovaného znečištění, jeho vymytí do vodného prostředí a následný biologický rozklad v podzemní vodě.
Aby bylo možné uvažovat o využití biodegradačních technologií, musí být v zájmové lokalitě splněny některé základní podmínky. Na to často mnoho společností využívajících biologické technologie zcela zapomíná a pokouší se o nemožné.
Před zahájením sanačního zásahu byly ověřovány všechny nezbytné charakteristiky horninového prostředí (mikrobiální osídlení, fyzikálně chemické podmínky v prostředí, obsah a dostupnost finálního akceptoru elektronů v prostředí, obsah makrobiotických prvků v prostředí, inhibiční či limitující faktory apod.) Cílem bylo ověřit vhodnost použití biologické technologie a upřesnit způsob provedení jednotlivých technologických zákroků. V lokalitě byly odebrány vzorky znečištěné zeminy a podzemní vody pro stanovení základní mikrobiologické charakteristiky. Vzorky byly analyzovány laboratoří biotechnologické divize společnosti ENVISAN-GEM, a.s. Výsledky mikrobiologických analýz byla ověřena přítomnost aerobních heterotrofních bakterií v horninovém prostředí a zastoupení bakterií schopných degradovat přítomné polutanty. Dále byl stanoven obsah makrobiogenních prvků v horninovém prostředí. Na základě výsledků analýz bylo stanoveno složení a množství dávek minerálních živin, které byly následně do horninového prostředí zapraveny pro podporu biodegradační aktivity.
Měřením metodou in-situ byla v lokalitě stanovena koncentrace rozpuštěného kyslíku v podzemní vodě a teplota podzemní vody. Většina zvodně byla anaerobní, pro zajištění aerobního prostředí bylo rozhodnuto o zajištění dodávky kyslíku do horninového prostředí air-spargingem. Návrh instalace systému vycházel z určení poloměru vlivu air-spargingových vrtů v daném prostředí.
Při měření teploty podzemní vody v měsíci červnu byla zjištěna teplota v rozmezí 4 až 5 °C. S tak nízkou teplotou podzemní vody jsme se v praxi nikdy nesetkali. Vzhledem k tomu, že počty bakterií schopných degradovat přítomné polutanty v podzemní vodě i v zeminách byly velmi nízké, bylo nezbytné uvažovat o posílení jejich populace inokulací allochtonními kmeny. Prvotně jsme chtěli použít preparát GEM 100, který spolehlivě pracuje při teplotách 8 °C a vyšších. Laboratorní testy při 4 °C však ukázaly, že preparát GEM 100 degraduje polutanty z lokality velice pomalu a že je v tomto případě nepoužitelný. Proto bylo nezbytné nalézt jiné řešení. Naše společnost neměla k dispozici psychrofilní degradující mikroorganismy, které by bylo možné na lokalitě použít. Proto byly provedeny kultivace s autochtonní populací při teplotě 4 °C na minerálním mediu pro oligotrofní organismy s polutanty přítomnými na lokalitě. Testy prováděla laboratoř biotechnologické divize a.s. ENVISAN-GEM. Bylo ověřeno, že autochtonní bakteriální populace byla schopná utilizovat přítomné polutanty s dostatečnou rychlostí pro využití při sanačním zákroku.
Zcela odlišné podmínky ve zvodni, především podstatně nižší teplota podzemní vody, způsobily, že nebylo možné použít u nás běžných postupů sanace, protože selhávaly. Degradace různých ropných uhlovodíků za psychrofilních podmínek je známá a byla prokázána na více lokalitách. Metabolická aktivita byla prokázána při degradaci alkánů při teplotě – 2 °C, avšak běžnější jsou biodegradační pochody při 4 až 5 °C. Degradace řady alifatických uhlovodík (C 10 až C 21 ), substituovaných cyklohexanů a větvených alkánů byla popsána v arktické půdě (Whyte a kol., 1988). Rychlá aerobní degradace toluenu byla prokázána v sedimentech ze zvodně na Aljašce, teplota podzemní vody 5 °C. Výhody aplikace biodegradace uhlovodíků ve studené zvodni byla prokázána (Bradley a Chapelle, 1995). Weiner a Lovley (1998) pozorovali sníženou degradaci benzenu ve zvodni při nízké teplotě podzemní vody. Biodegradace polyaromatických uhlovodíků byla potvrzena při teplotě okolo 4 °C (Siron a kol., 1995).
Z uvedeného je zřejmé, že využití biodegradace za psychrofilních podmínek není ojedinělou záležitostí. Je spíše zvláštností v našich zeměpisných šířkách.
LITERATURA:
Bradley, P.M., Chapelle, F.H. (1995): Rapid toluene mineralization by aquifer microorganisms at Adak , Alaska : implications for intrinsic bioremediation in cold environments, Environ.Sci.Technol. 29 :2778-2781
Siron, R., Pelletier, E., Brochu, C. (1995): Environmental factors influencing the biodegradation of petroleum hydrocarbons in cold seawater, Arch.Environ.Contam.Toxicol. 28 :406-416
Weiner, J.M., Lovley, D.R. (1998): Anaerobic benzene degradation in petroleum-contaminated aquifer sediments after inoculation with a benzene-degrading enrichment, Appl.Environ.Microbiol. 64 :775-778
Whyte, L.G., Hawari, J., Zhou, E., Bourbonniére, L., Innis, W.E., Greer, C.W. (1998): Biodegradation of variable-chain-length alkanes at low temperatures by a psychrotrophic Rhodococcus sp., Appl.Environ.Microbiol. 64 :2578:2584