bioremediáció bioaugmentáció biológiai kármentesítés kármentesítés baktériumokkal TCE szennyezés PCE szennyezés DCE szennyezés TPH szennyezés PAH szennyezés Dehalococcoides
bioremediáció bioaugmentáció biológiai kármentesítés kármentesítés baktériumokkal TCE szennyezés PCE szennyezés DCE szennyezés TPH szennyezés PAH szennyezés Dehalococcoides
Cégünk által nyújtott szolgáltatások
BEAVATKOZÁS SZAKMAI TÁMOGATÁSA
Cégünk teljeskörű szakmai támogatást nyújt a kármentesítést végző cégeknek és szakembereknek a kármentesítendő területen alkalmazható bioremediációs beavatkozás megtervezéséhez, kivitelezéséhez és nyomon követéséhez. Igény szerint már a tervezési fázisban segítséget nyújtunk a mikrobiológiai kármentesítés lehetőségének felmérésben.
A kiindulási állapot felmérésének eredményei alapján javaslatot teszünk a szennyezett területen alkalmazható mikrobiális Ferm&Go termékcsalád oltóanyagára és alkalmazásának lehetőségére, amely magában foglalja a kijuttatásra kerülő oltóanyag mennyiségének optimálását, területre adaptálását, illetve szükség esetén a megfelelő biostimulációra alkalmas szerves szubsztrátok, egyszerű elektron-donorok és akceptorok kiválasztását és azok megfelelő adagolását egyaránt. Csapatunk segítséget nyújt az oltóanyagaink terepi kijuttatásában is.
A Ferm&Go oltóanyagaink hatékonyságának biztosítása érdekében rendszeres időközönként monitoring vizsgálatok elvégzésével ellenőrizzük a területen lejátszódó mikrobiális folyamatokat, amely lehetőséget biztosít a gyors és precíz beavatkozások elvégzésére, azaz a biostimulációs és/vagy bioaugmentációs anyagok adagolásának további optimálására.
Igény szerint vállaljuk a kármentesítési projekt végig kísérését, amely magában foglalja a megfelelő oltóanyag és biostimulációs anyagok kiválasztását, mennyiségi optimálását, a területre történő kijuttatását és a mikrobiológiai monitoring vizsgálatokat, továbbá a kapott adatok (fizikai, kémiai, mikrobiológiai) teljeskörű szakmai elemzésében, értelmezésében is segítséget nyújtunk.
A Ferm&Go oltóanyagainkkal és az azokhoz nyújtott szakmai támogatással Csapatunk célja, a kármentesítést végző cégek és szakemberek támogatás, hogy ezáltal hosszú távon is hatékony kármentesítéssel eredményesek lehessünk közös életterünk megtisztításában.
MIKROBIOLÓGIAI MONITORING VIZSGÁLATOK
Mikrobiológiai vizsgálatokkal meghatározhatjuk és jellemezhetjük a terület őshonos mikroorganizmusainak anyagcsere stratégiáit, az egyes vegyülettípusok bontási feltételeit, amelyek mind hozzájárulnak a megfelelően serkentett szennyezőanyag lebontásához. A talajokban és felszín alatti vizekben egyaránt nyomon követhetjük a Ferm&Go oltóanyagainkkal kijutatott mikroorganizmusok jelenlétét és mennyiségi változásait.
Mikrobiológiai vizsgálatokkal (a szennyezőanyag bontásában szerepet játszó mikroorganizmusok és a folyamatban résztvevő gének kimutatása, identifikálás és mennyiségi meghatározása) meghatározzuk, hogy rendelkezik-e az adott terület a szennyezőanyag (pl.: alifás és aromás szénhidrogén és halogénezett származékainak) bontására képes mikroorganizmusokkal, amelyek jelenléte, illetve hiánya befolyásolja a biostimulációs és bioaugmentációs anyagok alkalmazását, azok kiadagolásának mennyiségét és ütemét.
Tenyésztéses eljáráson alapuló módszerekkel a terület őshonos mikroorganizmus közösségének szennyezőanyag bontására képes tagjait szelektív tenyésztéssel, dúsítással izolálhatjuk. A potenciális szénhidrogén bontásra képes szervezeteket 16S rRNS gén alapján identifikáljuk. A szelektív és dúsító tenyésztést követően a szennyezőanyag bontására képes mikroorganizmusok a területre visszajuttathatóak, növelve az adott mikroszervezet sejtszámértékeit, ezáltal hozzájárulva a hatékonyabb szennyezőanyag lebontáshoz.
Mesterséges ökoszisztéma szelekciós kísérletekben (mikrokozmosz tesztek) vizsgáljuk az őshonos mikroorganizmus közösségnek az adott szennyezőanyagra vonatkozó bontási potenciálját. Lehetőség van a szennyezett területről származó őshonos szervezeteknek a Ferm&Go termékcsalád oltóanyagával való kompatibilitásának (szinergizmus, illetve kompetíció meglétének) tesztelésére, amely során feltérképezzük az esetlegesen felmerülő gátló okokat is. Vizsgáljuk a lebontás sebességét meghatározó elérhető szerves és szervetlen szubsztrátok, elektron akceptorok (oxigén, nitrit, nitrát, szulfát) hatását mind a bontás sebességére (gázkromatográfiás vizsgálat), mind pedig a közösség összetételére (tenyésztéstől független molekuláris biológiai módszerek – ld. alább).
Tenyésztéstől független molekuláris biológiai módszerekkel genomiális nukleinsav (DNS és/vagy RNS) alapon vizsgáljuk a szennyezőanyagok bontásában szerepet játszó szervezetek, illetve gének jelenlétét/hiányát (PCR alapú kimutatások), azok mennyiségi viszonyait (kvantitatív PCR). Újgenerációs bázissorrend (next generation sequencing – NGS) módszerével azonosítjuk a szennyezett területeken és/vagy mikrokozmosz rendszerekben jelenlevő közösségalkotókat, amellyel meghatározható a szennyezőanyag bontásában közvetlenül nem résztvevő, azonban a lebontást végző mikroorganizmusok anyagcseréjét támogató szervezetek jelenléte/hiánya is. Így a bontásban közvetlenül és közvetve szerepet játszó mikrobák serkentésével hatékonyabb kármentesítés érhető el.
TERÜLETSPECIFIKUS OLTÓANYAG FEJLESZTÉS
Igény esetén a nagyobb hatékonyság érdekében az adott területről származó, helyi viszonyokhoz jól adaptálódott mikrobákból is össze tudunk állítani területspecifikus oltóanyagot.
Fontos megjegyezni, hogy a talaj „őshonos” mikrobái között nagy arányban fordulnak elő patogének, így egy helyi talajminta mikrobáinak egyszerű, szelekció nélküli felszaporítása jelentős környezeti és egészségügyi kockázatot jelentene, ezért egyáltalán nem is ajánlott.
A területspecifikus oltóanyag fejlesztéshéz mi szelektáljuk, genetikai alapon beazonosítjuk a mikrobákat, és a veszélytelen baktériumok bontási képességét teszteljük, belőlük állítjuk elő a specifikus oltóanyagokat.
Ezáltal területspecifikus oltóanyagaink nem csak hatékonyak, hanem biztonságosk is.
Csoportunk 2013 óta foglalkozik alifás és aromás szénhidrogének, illetve ezek halogénezett származékai okozta szennyezések biológiai in situ kármentesítésére alkalmazható aerob és anaerob mikrobiológiai oltóanyagok előállításával, fejlesztésével és terepi körülmények közötti tesztelésével.
Cégünk jelentős szaktudással és megfelelő eszközparkkal rendelkezik szennyezett területekről származó különböző szénhidrogének bontására képes mikroorganizmusok izolálására és a laborkörülmények közötti dúsítására, valamint ezt követően a fermentációs léptéknöveléssel megfelelő mennyiségű, területre szelektált oltóanyag előállítására.
Jelenleg három regisztrált, univerzálisan alkalmazható Ferm&Go 2PT, Ferm&Go 3P (alifás és aromás szénhidrogének), és Ferm&Go 1V (rövidszénláncú klórozott szénhidrogének) mikrobiális oltóanyagokkal állunk partnereinek rendelkezésére. Mindhárom mikrobiális oltóanyagunk adaptálható az adott szennyezett területhez, továbbá igény esetén Cégünk területspecifikus oltóanyag fejlesztést is végez.
Különböző szénhidrogének okozta szennyezések mikrobiológia kezelésének rövid áttekintése
A fokozódó ipari, mezőgazdasági és katonai tevékenységek számos különböző vegyipari termékek alkalmazásával jelentős környezeti károkat okoztak és okoznak a mai napig hazánkban és világszerte egyaránt. A jól ismert nyersolaj szennyezéseken túl, az aromás és alifás szénhidrogének, illetve ezek halogénezett származékainak ellenőrizetlen használatának következtében nagy mennyiségben kerültek a talajokba és a felszín alatti vizekbe, komoly környezetvédelmi és közegészségügyi károkat okozva, ezáltal veszélyeztetve az ivóvízbázisokat is. A felszín alatti vizek védelme érdekében ezen rendkívül mérgező vegyületeknek a kármentesítése kiemelt fontosságú, hiszen Magyarországon a fogyasztásra szánt ivóvizek több mint 70%-át különböző felszín alatti vízforrások biztosítják. Az aromás szénhidrogének közé tartozó lassan lebomló, rezisztens policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) (pl. antracén, fenantrén, benzopirén) füstgázokban, kőolajfinomítók, olajvezetékek környékén, erdők égésekor keletkezhetnek, amelyek rákkeltő hatásuk miatt szintén jelentős környezetszennyező anyagoknak. A halogénezett szénhidrogének közül a klórozott rövid szénláncú vegyületek (pl. tetraklóretén, triklóretén, diklóretének, vinil-klorid, széntetraklorid, kloroform, diklórmetán és klórmetán stb.) tartoznak a leggyakoribb felszín alatti víz-szennyezők közé.
A mikroorganizmusok széles körű anyagcsere aktivitással rendelkeznek a természetben előfordul szerves vegyületek bontására, amely kiterjed egyes antropogén eredetű szennyezésekre is. A mikróbák aktivitását nagymértékben meghatározza és befolyásolja a terület talajának és felszín alatti vizeinek fizikai, kémiai paraméterei és nem utolsó sorban a szennyezés típusa. Az alifás és aromás szénhidrogének bontási képesség, széles körben elterjedt a mikroszervezetek között, több különböző baktérium- és gombacsoport is rendelkezik ezzel a tulajdonsággal, mint például az Acinetobacter, Achromobacter, Arthrobacter, Micrococcus, Nocardia, Pseudomonas, Vibrio, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Candida, Rhodotorula és Sporobolomycesnemzetségek egyes tagjai. Meg kell jegyeznünk, hogy ugyanakkor egyik mikroszervezet sem képes ezen nagy diverzitású vegyületcsoport teljes spektrumának bontására, ezért a komplex szennyezések, mint például a nyersolaj, különféle üzemanyagok, PAH, benzol, toluol, etilbenzol, xilol (BTEX típusú), illetve ezek keveréke okozta szennyezések teljes degradációjára csak többtagú, különféle enzimrendszerekkel rendelkező mikrobaközösség(ek) lehet(nek) alkalmas(ak).
A rövid szénláncú klórozott etének (tetraklóretén, triklóretén, diklóretének, vinil-klorid) okozta szennyezéseket, jelenlegi tudásunk szerint egyedül az anaerob Dehalococcoides nemzetség tagjai képesek eténig, mint ártalmatlan végtermékig átalakítani, a reduktív deklorináció folyamatával. Így ezen szervezetek jelenléte nélkülözhetetlen a teljes reduktív deklorináció, ezáltal a biológiai kármentesítés – remediáció lejátszódásához. A reduktív deklorinációra képes mikrobiális közösségek jelentős mértékben hozzájárulnak a klórozott rövid szénláncú szénhidrogén szennyezések természetes úton és bioremdiáció során történő mérsékléséhez, illetve megszüntetéséhez egyaránt.
Bioremediációs technológiák
A környezetbe kijutott szennyezőanyagok természetes (beavatkozás nélkül), azaz biológiai úton történő lebontás az abban résztvevő szerveztek jelenlétében is nagyon lassú, évtizedes vagy akár évszázados időléptékű folyamat is lehet. A szénhidrogén szennyezések felszámolására az in situ biológiai úton történő lebontás, azaz a bioremediáció az egyik leghatékonyabb mód, a jelenlevő mikroba közösség serkentés (biostimuláció), vagy a szennyezőanyag bontására képes mikroorganizmusokat tartalmazó oltóanyagok (bioaugmentáció) alkalmazásával. Mind az őshonos (autochton), mind pedig a külső forrásból származó (allochton) mikroorganizmusok aktivitását nagymértékben meghatározza és befolyásolja a terület talajának és felszín alatti vizeinek a fizikai, kémiai paraméterei és nem utolsó sorban a szennyezés típusa.
A biostimuláció során a lebontásra képes őshonos mikroorganizmus közösségek jelenlétében, a környezeti feltételek (pl.: oldott oxigén tartalom, pH stb.) optimalizálásával, illetve különböző a mikroszervezetek számára esszenciális és/vagy limitáló tápanyagforrások (elektron-donorok, elektron-akceptorok, nitrogén, foszfor szén-források stb.) kijuttatásával a szennyezőanyagok lebontási folyamata gyorsítható.
Ha a területen őshonos mikroorganizmus populáció nem képes a szennyezőanyag hatékony bontásra vagy nincsenek jelen, akkor válik szükségessé a külső forrásból származó (allochton) mikroorganizmusoknak a célzott kijuttatása, azaz a bioaugmentációs beavatkozás. A bioaugmentáció hozzájárul a bontásban szerepet játszó mikroorganizmusok mennyiégének, sejtszámértékeinek növekedéséhez, valamint csökkenti a szennyezőanyag lebontásának idejét.
Mikrobiológiai módszerek
Mikrobiológiai módszerek alkalmazásával meghatározhatóak az őshonos mikrobaközösségek és metabolizmusaik, valamint a különböző vegyületek lebomlási körülményei a szennyezett területeken. A mikrobiális közösségek tagjai és a Ferm&Go termékekből származó mennyisége nyomon követhető a talajban és a talajvízben. Mikrobás módszerek alkalmazásával (a szennyeződést lebontó mikroorganizmusok és a lebontásban szerepet játszó gének kimutatása, azonosítása és mennyiségi meghatározása) a terepi szennyezőanyag (pl. alifás, aromás szénhidrogének és halogénezettjeik) degradációs potenciáljával jellemezhető autochton mikrobiális közösség. származékai) meghatározhatók, így a szennyezőanyag-lebontó mikroorganizmusok jelenléte vagy hiánya befolyásolja a biostimuláló és bioaugmentációs szerek alkalmazását és mennyiségét.
Kémiai mérés (pl. gázkromatográfia) alkalmazható a tényleges szennyező anyagok és azok koncentrációjának kimutatására terepi körülmények között. A mikrobiális aktivitást befolyásoló paraméterek (rendelkezésre álló elektrondonorok és akceptorok) értékelése a talajvíz fizikai-kémiai paramétereinek mérésével történik. A mikrobiológiai módszerek esetében polifázisos vizsgálatokat végeznek tenyésztés alapú és molekuláris biológiai módszerekkel a bioaugmentációs folyamat hatásának monitorozására. A tábla szénhidrogénbontó őshonos mikrobaközösségét termesztésen alapuló mikrobiológiai módszerekkel izoláljuk és dúsítjuk. A szénhidrogén-bontó mikroorganizmusokat a 16S rRNS gén alapján azonosítják. A szelektív dúsítást követően a szénhidrogén-bontó mikroorganizmusok visszakerülhetnek származási területükre, hozzájárulva a mikrobiális sejtszám javulásához és a szennyezőanyagok hatékonyabb lebontásához. Az őshonos mikroorganizmusok és/vagy mikrobaközösségek szennyezőanyag-lebontási potenciálját mikrokozmoszi kísérletekkel vizsgáljuk. Lehetőség szerint a szennyezett területről származó őshonos mikroorganizmusok Ferm&Go termékekkel való kompatibilitását lehet vizsgálni, beleértve a lehetséges gátló tényezők azonosítását is. Vizsgálják a rendelkezésre álló szerves és szervetlen szubsztrátok, elektronakceptorok (oxigén, nitrit, nitrát, szulfát) hatását mind a lebomlás sebességére (gázkromatográfia), mind a mikrobiális közösség összetételére (tenyészettől független molekuláris biológiai módszerek – lásd alább).
A tenyésztéstől független molekuláris mikrobiológiai módszereket alkalmazzák a szénhidrogén lebontásban szerepet játszó mikroorganizmusok és rokon gének jelenlétének vagy hiányának monitorozására, valamint a mikroorganizmusok mennyiségi meghatározására. Következő generációs szekvenálási módszerrel azonosítják a szennyezett talajban és/vagy mikrokozmoszban előforduló mikrobaközösség-tagokat, továbbá kimutatható a bomlási folyamatokban közvetlenül részt nem vevő, de a szénhidrogén lebontásban résztvevő mikrobák anyagcseréjét támogató mikroorganizmus jelenléte vagy hiánya. . Így a lebontásban közvetlenül és közvetve részt vevő mikrobák stimulálásával hatékonyabb remediáció érhető el.