PHYTOREMEDIATION OF OIL CONTAMINATED SOIL USING SEA BUCKTHORN

L. Z. Shevchyk, O. I. Romaniuk

Abstract


Here we presented the potential phytoremediation of oil contaminated soil using Sea Buckthorn. Sea Buckthorn successfully adapts to adverse conditions of the oil-contaminated soils and provides the high level of cleaning oil-contaminated soils from oil up to 92.7%, on the fourth year of growth. Sea Buckthorn improves microbiological properties of soil: increases the heterotroph microorganisms by 104 times, oil destructive microorganisms – by 6×102, nitrogen-fixing microorganisms by 10 times; moreover, it eliminates soil toxicity, increases content of total nitrogen and ammonia. The surface root system of Sea Buckthorn forms well developed root sprouts, that successfully extends to neighboring areas, improves water-air properties, contributes to the rapid formation of dense soil cover, biomass accumulation, formation of humus and provides prolongation of phytoremediation action. Sterility of pollen and content of carotenoid in Sea Buckthorn leaves in the conditions of oil-contamination were within normal range and testifies to the plant tolerance towards oil contamination. Sea Buckthorn improves the physical, chemical and biological properties of soils, reduces oil contamination, protects the oil contaminated soils from erosion. We could recommend this species for the phytoremediation of oil contaminated soil.


Keywords


oil contaminated soil; phytoremediation; soil remediation plant; Hippophae rhamnoides

Full Text:

PDF

References


Андрієнко М. В. Малопоширені плодові і ягідні рослини / М. В. Андрієнко, І. С. Роман – К.: Урожай, 1991. – 168 с.

Величко О. І. Вміст нітратного азоту в ґрунті та органах рослин сої за умов забруднення ґрунту нафтою / О. І. Величко // Науковий вісник НЛТУ України: збірник науково-технічних праць. – Львів: РВВ НЛТУ України. – 2011. – Вип. 21.16. – С. 351-354.

Вельков В. В. Биоремедиация: принципы, проблемы, подходы [Текст] / В. В. Вельков // Биотехнология. – 1995. – №3-4. – С. 70-76.

Гудзь C. П. Практикум з мікробіології: Підручник: [для студ. вищ. навч. закл.] / C. П. Гудзь, С. О. Гнатуш, Г. В. Яворська, І. С. Білінська, Б. М. Борсукевич – Львів: ЛНУ імені Івана Франка, 2014. – 436 с.

Джура Н. Використання рослин для рекультивації ґрунтів забруднених нафтою і нафтопродуктами [Текст] / Н. Джура, О. Романюк, Я. Гонсьор, О. Цвілинюк, О. Терек // Екологія та ноосферологія. – 2006. – Т. 17, №1-2. – С. 55-60.

Джура Н. М. Перспективи фіторемедіації нафтозабруднених ґрунтів рослинами Faba bona Medic. (Vicia faba L.) [Текст] / Н. М. Джура // Вісник Львівського університету. Сер. біол. – 2011. – Вип. 57. – С.117-124.

Джура Н. Реакції осоки шершавої на нафтове забруднення [Текст] / Н. Джура, О. Цвілинюк, О. Терек // Вісник Львівського університету. Сер. біол. – 2006. – Вип. 42. – С. 142-146.

Дмитриев М. Т. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей cреде / М. Т. Дмитриев, Н. И. Казнина, И. А. Пинигина: Справ. изд. – М.: Химия, 1989. – 368с.

Киреева Н. А. Детоксикация нефтезагрязненных почв под посевами люцерны (Medicago sativa L.) [Текст] / Н. А. Киреева, Е. М. Тарасенко, М. Д. Бакаева // Агрохимия. – 2004. – № 10. – С. 68-72.

Логинов О. Н. Биотехнологические методы очистки окружающей среды от техногенных загрязнений [Текст] / Логинов О. Н., Силищев Н. Н., Бойко Т. Ф., Галимзянова Н. Ф. – Уфа: Государственное издательство научнотехнической литературы ''Реактив'', 2000. – 100 с.

Мусієнко М. М. Спектрофотометричні методи в практиці фізіології, біохімії та екології рослин / М. М. Мусієнко, Т. В. Паршикова, П. С. Славний. – К. : Фітосоціоцентр, 2001. – 200с.

Паушева З. П. Практикум по цитологии растений. М.: Агропромиздат, 1988. – 271 с.

Романюк О. Моніторинг довкілля в зоні озокеритового рудника / звіт про науково-дослідну роботу Д2-09 / О. Романюк [та ін.]. – Львів: Відділення ФХГК ІнФОВ ім. Л. М. Литвиненка НАН України, 2009, 32c.

Романюк О. Проведення екологічного моніторингу підземних вод, загазованості та забруднення грунтів на території м. Борислава [Текст]: звіт Д1-08 / О. Романюк та ін. – Львів: Відділення ФХГК ІнФОХВ імені Л. М. Литвиненка НАН України, 2008. – 33 с.

Сэги Й. Методы почвенной микробиологии / Й. Сэги. М.:1. Колос, 1983. – С. 107-109.

Трещевский И. В. Почвоулучшающая роль защитных насаждений на рекультивированных землях Лебединского ГОКа Курской магнитной аномалии [Текст]: автореферат дис. ... кандидата сельскохозяйственных наук: 06.01.02 / Трещевский Игорь Вікторович, – Курск, 2010. – 22 с.

Шевчик Л. Дослідження деяких закономірностей впливу нафти на початкові ростові параметри рослинних тест-об’єктів / Л. Шевчик, О. Романюк // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2014. – 67. – С. 129-137.

Aprill W. Evaluation of the use of prairie grasses for stimulating polycyclic aromatic hydrocarbon treatment in soil [Text] / W. Aprill, R. C. Sims // Chemosphere. – 1990. – 20. – P. 253-265. doi: 10.1016/0045-6535(90)90100-8

Banks M. K. Degradation of crude oil in the rhizosphere of Sorghum bicolor [Text] / M. K. Banks, P. Kulakow, A. P. Schwab, Z. Chen, K. Rathbone // Intern. J. Phytoremediation. – 2003. – Vol. 5, № 3. – P. 225-234. doi: 10.1080/713779222.

Cunningham S. D. Phytoremediation of soils contaminated with organic pollutants [Text] / S. D. Cunningham, T. A. Anderson, A. P. Schwab, F. C. Hsu // Adv.Agron. – 1996. – Vol. 56. – P. 55- 114. doi: 10.1016/S0065-2113(08)60179-0.

Gerhardt K. E. Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants: Potential and challenges [Text] / K. E. Gerhardt, X.-D. Huang, B. R Glick, B. M. Greenberg // Plant Science. – 2009. – 176 (1). – Р. 20-30. doi: 10.1016/j.plantsci.2008.09.014.

Ilyina A. Isolation of soil bacteria for bioremediation of hydrocarbon contamination / A. Ilyina, M. I. Castillo Sanchez, J. A. Villarreal Sanchez, G. Ramirez Esquivel // Вeстн. Моск. Ун-та. сер. 2. Химия. – 2003. – Т. 44, № 1 – С. 88-91.

Kaimi E. Screening of twelve plant species for phytoremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil [Text] / E. Kaimi, T. Mukaidani, M. Tamaki // Plant Prod Sci. – 2007. – 10. – Р. 211-218. doi: 10.1626/pps.10.211.

Lee E. H. Bioremediation of diesel contaminated soils by natural attenuation, Biostimulation and Bioaugmentation employing Rhodococcus sp. EH831 [Text] / E. H. Lee, Y. S. Kang, K.S. Cho // Korean J. Microbiol. Biotechnol. – 2011. – 39(1). – Р. 86-92.

Merkl N. Assessment of tropical grasses and legumes for phytoremediation of petroleum-contaminated soils [Text] / N. Merkl, R. Schultze-Kroft, C. Infant // Water Air Soil Pollut. – 2005. – 165. – Р. 195-209. doi: 10.1007/s11270-005-4979-y.

Rehan M. Frankia as a Biodegrading Agent / M. Rehan, E. Swanson, L.S. Tisa // Biochemistry, Genetics and Molecular Biology. – 2016. – Chapter 11. – P. 271-290.

Singh A. Advances in Applied Bioremediation (Soil Biology) [Text] / A. Singh, R. C. Kuhad, O. P. Ward. – Verlag Berl in Heidelberg, 2009. – 361 p.

Vasudevan N. Bioremediation of oil sludge-contaminated soil [Text] / N. Vasudevan, P. Rajaram // Environment International. – 2001. – Vol. 26. – P. 409-411. doi: 10.1016/S0160-4120(01)00020-4

REFERENCES

Andriyenko, M. V., Roman I. S. (1991). Rare fruit and berry plants. Kiev: Urozhay (in Ukrainian).

Aprill, W., Sims, R. C. (1990). Evaluation of the use of prairie grasses for stimulating polycyclic aromatic hydrocarbon treatment in soil. Chemosphere, 20 (1-2), 253–265. doi: 10.1016/0045-6535(90)90100-8.

Banks, M. K., Kulakow, P., Schwab, A. P., Chen, Z., Rathbone, K. (2003). Degradation of crude oil in the rhizosphere of Sorghum bicolor. International Journal of Phytoremediation, 5 (3), 225-234. doi: 10.1080/713779222

Cunningham, S. D., Anderson, T. A., Schwab, A. P., Hsu, F. C. (1996). Phytoremediation of soils contaminated with organic pollutants. Advances in Agronomy, 56, 55-114. doi: 10.1016/s0065-2113(08)60179-0

Dmitriev, M.T., Kaznina,N. I., Pinigina I. A. (1989). The sanitary and chemical analysis of pollutants in the environment. Moscow: Chemistry (in Russian).

Dzhura, N. M. (2011). Prospects of oil polluted soils phytoremediation by Faba bona Medic. (Vicia faba L.) plants. Bulletin of Lviv University. Biology Series, 57, 117-124 (in Ukrainian).

Dzhura, N., Romanyuk, O., Honsyor, Ja., Tsvilynyuk, O., Terek, O. (2006). Using plants for restoration of the oil-cut soils. Ecology and Noospherology, 17 (1-2), 55-60 (in Ukrainian).

Dzhura, N., Tsvilynyuk, O., Terek, O. (2006). Reactions of Carex hirta L. under soils oil pollution. Bulletin of Lviv University. Biology Series,42, 142-146 (in Ukrainian).

Gerhardt, K. E., Huang, X.-D., Glick, B. R., Greenberg, B. M. (2009). Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants: potential and challenges. Plant Science, 176 (1), 20–30. doi: 10.1016/j.plantsci.2008.09.014.

Gudz, P. C., Hnatush, S. O., Jaworski, G. V., Bilinsky, I. S., Borsukevych B. M. (2014). Workshop on microbiology. Lviv: Ivan Franko National University of Lviv, 436 (in Ukrainian).

Ilyina, A., Castillo Sanchez, M. I., Villarreal Sanchez, J. A., Ramirez Esquivel G. (2003). Isolation of soil bacteria for bioremediation of hydrocarbon contamination. Bulletin of Moscow University. Chemistry Series, 44(1), 88-91.

Kaimi, E., Mukaidani, T., Tamaki, M. (2007). Screening of Twelve Plant Species for Phytoremediation of Petroleum Hydrocarbon-Contaminated Soil. Plant Production Science, 10 (2), 211–218. doi:

1626/pps.10.211.

Kyreeva, N. A., Tarasenko, E. M., Bakaeva, M. D. (2004). Detoxification of oil-contaminated soils under crops of alfalfa (Medicago sativa L.). Agricultural Chemistry, 10, 68–72 (in Russian).

Lee, E. H., Kang, Y. S., Cho, K.S. (2011). Bioremediation of diesel contaminated soils by natural attenuation, Biostimulation and Bioaugmentation employing Rhodococcus sp. EH831. Korean J. Microbiol. Biotechnol, 39(1), 86-92.

Loginov, O. N., Silishhev, N. N., Bojko, T. F., Galimzyanova, N. F. (2000). Biotechnological methods of cleaning of the environment from technogenic pollution. Ufa, Russia: State publishing house of scientific and technical literature '' Reaktiv ''(in Russian).

Merkl, N., Schultze-Kraft, R., Infante, C. (2005). Assessment Of Tropical Grasses And Legumes For Phytoremediation Of Petroleum-Contaminated Soils. Water, Air, and Soil Pollution, 165 (1-4), 195–209. doi: 10.1007/s11270-005-4979-y.

Musienko, M. M., Parshikova, T. V., Slavny, P. S. (2001). Spectrophotometric methods in practice, physiology, biochemistry and plant ecology. Kiev: Fitosotsiotsentr (in Ukrainian).

Pausheva, Z. P. (1988). Practice on plant cytology. Moscow: Agroprom Izdat (in Russian).

Rehan, M., Swanson, E., Tisa, L. S. (2016). Frankia as a Biodegrading Agent. Chap. 11. Actinobacteria – Basics and Biotechnological Applications, 271–290. doi: 10.5772/61825

Romanyuk, O. et. al. (2008). Conduct environmental monitoring of groundwater, gas contamination of air and pollution of soils in the city Borislav. Lviv: Department of Physical Chemistry of Fossil Fuels InPOCC NAS of Ukraine (in Ukrainian).

Romanyuk, O. et. al. (2009). Environmental monitoring in the area of ozokerite of mine. Lviv: Department of Physical Chemistry of Fossil Fuels InPOCC NAS of Ukraine (in Ukrainian).

Segi, J. (1983). Methods of soil microbiology. Moscow: Kolos, 107-109 (in Russian).

Shevchik, L., Romaniuk, O. (2014). Researching regularities of influence of oil on the initial growth parameters of test-objects plants. Bulletin of Lviv University. Biology Series, 67, 129-137 (in Ukrainian).

Singh, A., Kuhad, R. C., Ward, O. P. (2009). Advances in Applied Bioremediation (Soil Biology). Verlag Berl in Heidelberg.

Treshchevskyy, Y. V. (2010). Soil-improving role of protective plantings on the reclaimed land of Lebedinsky GOK of the Kursk magnetic anomaly. Kursk (in Russian).

Vasudevan, N., Rajaram, P. (2001). Bioremediation of oil sludge-contaminated soil. Environment International, 26, 409-411. doi: 10.1016/S0160-4120(01)00020-4.

Velichko, O. I. (2011). Content of nitrate nitrogen in soil and soybean plants under conditions of soil contamination by oil. Lviv: Scientific Bulletin of UNFU, 21(16), 351-354 (in Ukraine).

Velkov, V. V. (1995). Bioremediation: principles, problems, approaches. Biotechnology, 3-4, 70–76. (in Russian).




DOI: http://dx.doi.org/10.15421/2016120

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




 

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

© 2017 Ukrainian Journal of Ecology. ISSN 2520-2138