Mikrobiální degradace chlorovaných ethylenů a její potenciální využití pro in-situ bioremediace

Abstract

Dizertační práce se zabývá mikrobiální degradací chlorovaných ethylenů a jejím potenciálním využitím pro in-situ bioremediace. V teoretické části práce jsou stručně popsány hlavní důvody kontaminace půd a podzemních vod chlorovanými ethyleny i jejich následný transport v podzemním prostředí. Práce dále shrnuje běžné postupy při monitorování znečištěných lokalit, jež vedou k zvolení vhodné sanační metody. Následně jsou popsány různé mikrobiální procesy vedoucí k transformaci a degradaci chlorovaných ethylenů, načež jsou nastíněny známé způsoby využití těchto procesů pro in-situ bioremediace znečištěných lokalit. Zvláštní pozornost je věnována aerobní kometabolické degradaci všech tří dichloroethenů čistými bakteriálními kmeny v prostředí minerálního média. Teoretická část práce je zakončena kapitolou, která shrnuje uskutečněné in-situ bioremediační projekty, cílené na odstranění chlorovaných ethylenů z půd a podzemních vod. Navazující experimentální část práce se zabývá degradací vybraných chlorovaných ethylenů kulturou Comamonas testosteroni RF2 a několika bakteriálními konsorcii v prostředí minerálního média. Kmen RF2 byl zvolen pro pokusy kometabolické degradace 1,2-cis-dichlorethylenu (cDCE), 1,2-trans-dichlorothylenu (tDCE), 1,1-dichlorethylenu (1,1DCE) a vinyl chloridu (VC). Degradační testy byly provedeny jednak pro jednotlivé dichlorethyleny (DCEs) a rovněž pro směs DCEs s TCE, simulující podzemní vodu znečištěnou těmito látkami. Kmen RF2 byl schopen odstraňovat všechny DCEs (dávkovány samostatně) při počátečních koncentracích v kapalné fázi: 6,01 mg L-1 cDCE, 3,80 mg L-1 tDCE a 0,65 mg L-1 1,1DCE, s účinností odstranění 100% pro cDCE, 65,8 % pro tDCE a 46,8 % pro 1,1DCE. Úplné odstranění cDCE vedlo k uvolnění 92,2% anorganických chloridů. Dále bylo zjištěno úplné odstranění TCE, cDCE a 1,1DCE (122,5 mikrog L-1, 84,3 mikrog L-1 a 51,4 mikrog L-1) ve vzorcích obsahujících modelovou podzemní vodu. Ve stejných vzorcích rovněž došlo k odstranění 72,3 % tDCE o koncentraci 72,33 mikrog L-1. Sledování kinetiky degradace cDCE ukázalo na existenci dvou metabolitů rozkladu, přičemž jako první meziprodukt transformace cDCE byl zjištěn 2,2-dichloracetaldehyd. V neposlední řadě bylo studováno konsorcium kmene RF2 s bakterií Mycobacterium aurum DSM-6695, jež metabolicky rozkládá VC. Toto konsorcium bylo podrobeno experimentu současné degradace TCE (115,7 mikrog L-1), cDCE (662 mikrog L-1), tDCE (42,01 mikrog L-1), 1,1DCE (16 mikrog L-1) a VC (7 mg L-1, "vše v kapalné fázi") a ukázalo schopnost téměř úplně odstranit všechny sloučeniny ve směsném vzorku do 21 dnů, čímž prokázalo značný potenciál pro jeho případné využití v rámci čištění podzemních vod znečištěných chlorovanými ethyleny.