Bioremediation of diesel/biodiesel contaminated sandy soil inmicrocosm: evaluation of fungal bioaugmentation and naturalattenuation / Biorremediação de solo arenoso contaminado por diesel/biodiesel em microcosmo:avaliação de bioenriquecimento fúngico e atenuação natural

Biodiesel is a clean renewable fuel used as alternative energy source to diesel and it is commercialized as a minor component in diesel blends. Similarly to diesel, biodiesel spill is a source of contamination for the ecosystem making necessary to provide effective remediation strategies. Bioremediation is a technology that has been applied with success to clean up hydrocarboncontaminated environments. In this study, fungal bioaugmentation strategy was compared with natural attenuation during bioremediation of a sandy soil contaminated with diesel, biodiesel and blends (B20 and B50). Respirometric assays simulating the contamination of soil were carried out in Bartha flasks used to measure microbial CO2 production. Penicillium sp. AV4 isolated from the wastewater of a biodiesel factory has the ability to degrade the fuels and was used in bioaugmentation. After 111 days, CO2 evolution demonstrated no significant difference in soil microbial activity between fungal augmentation and natural attenuation treatments for all fuels. The lack of influence of Penicillium sp. AV4 can be related to its inability to compete with soil microorganisms and/or increase its metabolic activity. During natural attenuation, B50 showed a higher CO2 production, followed by the B100, B20 and diesel, which is less biodegradable. Therefore, from a biodegradation perspective, biodiesel could be more beneficial than diesel during bioremediation spill.

Biodiesel é um combustível renovável utilizado como fonte energética alternativa ao diesel e é comercializado misturado a esse combustível. Assim como o diesel, derramamentos de biodiesel são fontes de contaminação dos ecossistemas, sendo necessário aplicar estratégias para a remediação. A biorremediação é uma tecnologia que vem sendo aplicada com sucesso para remediar ambientes contaminados com hidrocarbonetos. Neste trabalho, o bioenriquecimento fúngico foi comparado à atenuação natural durante a biorremediação de um solo arenoso contaminado com diesel, biodiesel e misturas (B20 e B50). Ensaios respirométricos foram efetuados, utilizando respirômetros de Bartha para avaliar a produção microbiana de CO2 no solo contaminado. Penicillium sp. AV4, isolado de efluentes de usina de biodiesel, possui a capacidade de degradar os combustíveis e foi usado no bioenriquecimento. Após 111 dias, a evolução de CO2 devido à atividade microbiana no solo não apresentou diferença estatística entre o bioenriquecimento fúngico e a atenuação natural, considerando todos os combustíveis. A ineficácia do fungo pode estar relacionada com sua incapacidade de competir com os microrganismos do solo e/ou expressar sua atividade metabólica degradadora. Durante a atenuação natural, B50 demonstrou maior produção de CO2, seguido por B100, B20 e diesel, o qual é menos biodegradável. Do ponto de vista da biodegradação, o biodiesel pode ser mais facilmente biorremediado do que o diesel.

Bioremediation of diesel/biodiesel contaminated sandy soil inmicrocosm: evaluation of fungal bioaugmentation and naturalattenuation / Biorremediação de solo arenoso contaminado por diesel/biodiesel em microcosmo:avaliação de bioenriquecimento fúngico e atenuação natural

Biodiesel is a clean renewable fuel used as alternative energy source to diesel and it is commercialized as a minor component in diesel blends. Similarly to diesel, biodiesel spill is a source of contamination for the ecosystem making necessary to provide effective remediation strategies. Bioremediation is a technology that has been applied with success to clean up hydrocarboncontaminated environments. In this study, fungal bioaugmentation strategy was compared with natural attenuation during bioremediation of a sandy soil contaminated with diesel, biodiesel and blends (B20 and B50). Respirometric assays simulating the contamination of soil were carried out in Bartha flasks used to measure microbial CO2 production. Penicillium sp. AV4 isolated from the wastewater of a biodiesel factory has the ability to degrade the fuels and was used in bioaugmentation. After 111 days, CO2 evolution demonstrated no significant difference in soil microbial activity between fungal augmentation and natural attenuation treatments for all fuels. The lack of influence of Penicillium sp. AV4 can be related to its inability to compete with soil microorganisms and/or increase its metabolic activity. During natural attenuation, B50 showed a higher CO2 production, followed by the B100, B20 and diesel, which is less biodegradable. Therefore, from a biodegradation perspective, biodiesel could be more beneficial than diesel during bioremediation spill.(AU)

Biodiesel é um combustível renovável utilizado como fonte energética alternativa ao diesel e é comercializado misturado a esse combustível. Assim como o diesel, derramamentos de biodiesel são fontes de contaminação dos ecossistemas, sendo necessário aplicar estratégias para a remediação. A biorremediação é uma tecnologia que vem sendo aplicada com sucesso para remediar ambientes contaminados com hidrocarbonetos. Neste trabalho, o bioenriquecimento fúngico foi comparado à atenuação natural durante a biorremediação de um solo arenoso contaminado com diesel, biodiesel e misturas (B20 e B50). Ensaios respirométricos foram efetuados, utilizando respirômetros de Bartha para avaliar a produção microbiana de CO2 no solo contaminado. Penicillium sp. AV4, isolado de efluentes de usina de biodiesel, possui a capacidade de degradar os combustíveis e foi usado no bioenriquecimento. Após 111 dias, a evolução de CO2 devido à atividade microbiana no solo não apresentou diferença estatística entre o bioenriquecimento fúngico e a atenuação natural, considerando todos os combustíveis. A ineficácia do fungo pode estar relacionada com sua incapacidade de competir com os microrganismos do solo e/ou expressar sua atividade metabólica degradadora. Durante a atenuação natural, B50 demonstrou maior produção de CO2, seguido por B100, B20 e diesel, o qual é menos biodegradável. Do ponto de vista da biodegradação, o biodiesel pode ser mais facilmente biorremediado do que o diesel.(AU)

Petroleum contamination and bioaugmentation in bacterial rhizosphere communities from Avicennia schaueriana

Anthropogenic activity, such as accidental oil spills, are typical sources of urban mangrove pollution that may affect mangrove bacterial communities as well as their mobile genetic elements. To evaluate remediation strategies, we followed over the time the effects of a petroleum hydrocarbon degrading consortium inoculated on mangrove tree Avicennia schaueriana against artificial petroleum contamination in a phytoremediation greenhouse experiment. Interestingly, despite plant protection due to the inoculation, denaturing gradient gel electrophoresis of the bacterial 16S rRNA gene fragments amplified from the total community DNA indicated that the different treatments did not significantly affect the bacterial community composition. However, while the bacterial community was rather stable, pronounced shifts were observed in the abundance of bacteria carrying plasmids. A PCR-Southern blot hybridization analysis indicated an increase in the abundance of IncP-9 catabolic plasmids. Denaturing gradient gel electrophoresis of naphthalene dioxygenase (ndo) genes amplified from cDNA (RNA) indicated the dominance of a specific ndo gene in the inoculated petroleum amendment treatment. The petroleum hydrocarbon degrading consortium characterization indicated the prevalence of bacteria assigned to Pseudomonas spp., Comamonas spp. and Ochrobactrum spp. IncP-9 plasmids were detected for the first time in Comamonas sp. and Ochrobactrum spp., which is a novelty of this study.(AU)

Enrichment of population density of a bacterial consortium during bioremediation of a soil under successive contaminations with diesel oil / Enriquecimento da densidade populacional de um consórcio bacteriano durante a biorremediação de um solo sob sucessivas contaminações com óleo diesel

The effect of successive soil contamination with diesel oil was evaluated on population dynamics of a bacterial consortium (Acinetobacter baumannii LBBMA 04, Pseudomonas aeruginosa LBBMA 58, Ochrobactrum anthropi LBBMA 88b, Acinetobacter baumannii LBBMAES11, and Bacillus subtilis LBBMA 155) and on biodegradation of petroleum hydrocarbons (n-C12-C22). After each contamination with diesel oil, soil samples were collected for assessment of bacterial population and sequence of petroleum hydrocarbons degradation. At 20 and 40 days, the highest percentage of degradation was observed for the higher carbon chain hydrocarbons (n-C21 and C22). After the third contamination, there was a considerable reduction of n-C21degradation and a high degradation of hydrocarbons n-C13-15, C17 and C19, which contrasts with the low values of degradation of these hydrocarbons in the two previous phases. The highest growth rate of all members of the consortium occurred from 0 to 20 days, but population increase continued up to the end of the experiment (except for B. subitillis strain, whose population stabilized after 20 days). Our results show that the recurrent contamination by hydrocarbons affected the population structure of bacterial consortium and increased the total population density of the bacterial consortium.(AU)

O efeito da contaminação do solo com óleo diesel foi avaliado sobre a dinâmica populacional bacteriana de um consórcio (Acinetobacter baumannii LBBMA 04, Pseudomonas aeruginosa LBBMA 58, Ochrobactrum anthropi LBBMA 88b, Acinetobacter baumannii LBBMAES11 e Bacillus subtilis LBBMA 155) e sobre a biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo (n-C12-C22). Após cada evento de contaminação com óleo diesel, foram coletadas amostras de solo para avaliação das populações bacterianas e da sequência de degradação de hidrocarbonetos de petróleo. Aos 20 e 40 dias, a maior porcentagem de degradação foi observada para os hidrocarbonetos de cadeia de carbono mais elevada (n-C21 e C22). Após a terceira contaminação, houve redução considerável da degradação de n-C21 e alta degradação dos hidrocarbonetos n-C13-15, C17 e C19, o que contrasta com os baixos valores de degradação desses hidrocarbonetos nas duas fases anteriores. A maior taxa de crescimento de todos os membros do consórcio ocorreu entre 0 e 20 dias, mas o aumento populacional continuou até o final do experimento (com exceção da linhagem B. subitilis, cuja população se estabilizou após 20 dias). Os resultados mostram que a contaminação sucessiva do solo com óleo diesel afetou a estrutura populacional do consórcio bacteriano e proporcionou aumento da densidade populacional total das bactérias.(AU)

Enrichment of population density of a bacterial consortium during bioremediation of a soil under successive contaminations with diesel oil / Enriquecimento da densidade populacional de um consórcio bacteriano durante a biorremediação de um solo sob sucessivas contaminações com óleo diesel

The effect of successive soil contamination with diesel oil was evaluated on population dynamics of a bacterial consortium (Acinetobacter baumannii LBBMA 04, Pseudomonas aeruginosa LBBMA 58, Ochrobactrum anthropi LBBMA 88b, Acinetobacter baumannii LBBMAES11, and Bacillus subtilis LBBMA 155) and on biodegradation of petroleum hydrocarbons (n-C12-C22). After each contamination with diesel oil, soil samples were collected for assessment of bacterial population and sequence of petroleum hydrocarbons degradation. At 20 and 40 days, the highest percentage of degradation was observed for the higher carbon chain hydrocarbons (n-C21 and C22). After the third contamination, there was a considerable reduction of n-C21degradation and a high degradation of hydrocarbons n-C13-15, C17 and C19, which contrasts with the low values of degradation of these hydrocarbons in the two previous phases. The highest growth rate of all members of the consortium occurred from 0 to 20 days, but population increase continued up to the end of the experiment (except for B. subitillis strain, whose population stabilized after 20 days). Our results show that the recurrent contamination by hydrocarbons affected the population structure of bacterial consortium and increased the total population density of the bacterial consortium.

O efeito da contaminação do solo com óleo diesel foi avaliado sobre a dinâmica populacional bacteriana de um consórcio (Acinetobacter baumannii LBBMA 04, Pseudomonas aeruginosa LBBMA 58, Ochrobactrum anthropi LBBMA 88b, Acinetobacter baumannii LBBMAES11 e Bacillus subtilis LBBMA 155) e sobre a biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo (n-C12-C22). Após cada evento de contaminação com óleo diesel, foram coletadas amostras de solo para avaliação das populações bacterianas e da sequência de degradação de hidrocarbonetos de petróleo. Aos 20 e 40 dias, a maior porcentagem de degradação foi observada para os hidrocarbonetos de cadeia de carbono mais elevada (n-C21 e C22). Após a terceira contaminação, houve redução considerável da degradação de n-C21 e alta degradação dos hidrocarbonetos n-C13-15, C17 e C19, o que contrasta com os baixos valores de degradação desses hidrocarbonetos nas duas fases anteriores. A maior taxa de crescimento de todos os membros do consórcio ocorreu entre 0 e 20 dias, mas o aumento populacional continuou até o final do experimento (com exceção da linhagem B. subitilis, cuja população se estabilizou após 20 dias). Os resultados mostram que a contaminação sucessiva do solo com óleo diesel afetou a estrutura populacional do consórcio bacteriano e proporcionou aumento da densidade populacional total das bactérias.

Carbazole degradation in the soil microcosm by tropical bacterial strains

In a previous study, three bacterial strains isolated from tropical hydrocarbon-contaminated soils and phylogenetically identified as Achromobacter sp. strain SL1, Pseudomonas sp. strain SL4 and Microbacterium esteraromaticum strain SL6 displayed angular dioxygenation and mineralization of carbazole in batch cultures. In this study, the ability of these isolates to survive and enhance carbazole degradation in soil were tested in field-moist microcosms. Strain SL4 had the highest survival rate (1.8 x 107 cfu/g) after 30 days of incubation in sterilized soil, while there was a decrease in population density in native (unsterilized) soil when compared with the initial population. Gas chromatographic analysis after 30 days of incubation showed that in sterilized soil amended with carbazole (100 mg/kg), 66.96, 82.15 and 68.54% were degraded by strains SL1, SL4 and SL6, respectively, with rates of degradation of 0.093, 0.114 and 0.095 mg kg−1 h−1. The combination of the three isolates as inoculum in sterilized soil degraded 87.13% carbazole at a rate of 0.121 mg kg−1 h−1. In native soil amended with carbazole (100 mg/kg), 91.64, 87.29 and 89.13% were degraded by strains SL1, SL4 and SL6 after 30 days of incubation, with rates of degradation of 0.127, 0.121 and 0.124 mg kg−1 h−1, respectively. This study successfully established the survivability (> 106 cfu/g detected after 30 days) and carbazole-degrading ability of these bacterial strains in soil, and highlights the potential of these isolates as seed for the bioremediation of carbazole-impacted environments.(AU)

Biodegradation of crude oil by individual bacterial strains and a mixed bacterial consortium

Three bacterial isolates identified as Alcanivorax borkumensis SK2, Rhodococcus erythropolis HS4 and Pseudomonas stutzeri SDM, based on 16S rRNA gene sequences, were isolated from crude oil enrichments of natural seawater. Single strains and four bacterial consortia designed by mixing the single bacterial cultures respectively in the following ratios: (Alcanivorax: Pseudomonas, 1:1), (Alcanivorax: Rhodococcus, 1:1), (Pseudomonas: Rhodococcus, 1:1), and (Alcanivorax: Pseudomonas: Rhodococcus, 1:1:1), were analyzed in order to evaluate their oil degrading capability. All experiments were carried out in microcosms systems containing seawater (with and without addition of inorganic nutrients) and crude oil (unique carbon source). Measures of total and live bacterial abundance, Card-FISH and quali-, quantitative analysis of hydrocarbons (GC-FID) were carried out in order to elucidate the co-operative action of mixed microbial populations in the process of biodegradation of crude oil. All data obtained confirmed the fundamental role of bacteria belonging to Alcanivorax genus in the degradation of linear hydrocarbons in oil polluted environments.(AU)

Bioremediation of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) using rhizosphere technology

The remediation of polluted sites has become a priority for society because of increase in quality of life standards and the awareness of environmental issues. Over the past few decades there has been avid interest in developing in situ strategies for remediation of environmental contaminants, because of the high economic cost of physicochemical strategies, the biological tools for remediation of these persistent pollutants is the better option. Major foci have been considered on persistent organic chemicals i.e. polyaromatic hydrocarbons (PAHs) due to their ubiquitous occurrence, recalcitrance, bioaccumulation potential and carcinogenic activity. Rhizoremediation, a specific type of phytoremediation that involves both plants and their associated rhizospheric microbes is the creative biotechnological approach that has been explored in this review. Moreover, in this review we showed the significance of rhizoremediation of PAHs from other bioremediation strategies i.e. natural attenuation, bioaugmentation and phytoremediation and also analyze certain environmental factor that may influence the rhizoremediation technique. Numerous bacterial species were reported to degrade variety of PAHs and most of them are isolated from contaminated soil, however few reports are available from non contaminated soil. Pseudomonas aeruginosa, Pseudomons fluoresens, Mycobacterium spp., Haemophilus spp., Rhodococcus spp., Paenibacillus spp. are some of the commonly studied PAH-degrading bacteria. Finally, exploring the molecular communication between plants and microbes, and exploiting this communication to achieve better results in the elimination of contaminants, is a fascinating area of research for future perspective.(AU)

Epicoccum nigrum and Cladosporium sp. for the treatment of oily effluent in an air-lift reactor

The metalworking industry is responsible for one of the most complex and difficult to handle oily effluents. These effluents consist of cutting fluids, which provide refrigeration and purification of metallic pieces in the machining system. When these effluents are biologically treated, is important to do this with autochthonous microorganisms, the use of these microorganisms (bioaugmentation) tends to be more efficient because they are already adapted to the existing pollutants. For this purpose, this study aimed to use two indigenous microorganisms, Epicoccum nigrum and Cladosporium sp. for metalworking effluent treatment using an air-lift reactor, the fungus Aspergillus niger (laboratory strain) was used as a reference microorganism. The original effluent characterization presented considerable pollutant potential. The color of the effluent was 1495 mg Pt/L, and it contained 59 mg/L H2O2, 53 mg/L total phenols, 2.5 mgO2/L dissolved oxygen (DO), and 887 mg/L oil and grease. The COD was 9147 mgO2/L and the chronic toxicity factor was 1667. Following biotreatment, the fungus Epicoccum nigrum was found to be the most efficient in reducing (effective reduction) the majority of the parameters (26% COD, 12% H2O2, 59% total phenols, and 40% oil and grease), while Cladosporium sp. was more efficient in color reduction (77%).(AU)

Efficiency of bioaugmentation in the removal of organic matter in aquaculture systems / Eficiência da bioadição na remoção de matéria orgânica em sistemas aquaculturais

Several techniques are currently used to treat effluents. Bioaugmentation is a new bioremediation strategy and has been employed to improve effluent quality by treating the water during the production process. This technology consists basically of the addition of microorganisms able to degrade or remove polluting compounds, especially organic matter and nutrients. The objective of this study was to assess the effects of bioaugmentation on some parameters of organic matter and on the performance of juvenile tilapias in an intensive aquaculture production system. The combination of two bacterial consortiums in a complete randomized design was employed in a factorial analysis with two factors. Statistical differences between treatments were analyzed by the analysis of variance (ANOVA) and Tukey test at the 5 percent level. One of the treatments, heterotrophic bacterial supplementation, was able to reduce biochemical oxygen demand (BOD) by 23 percent, dissolved organic carbon (DOC) by 83.7 percent and phytoplanktonic biomass by 43 percent. On the other hand, no damage was done to either the physical-chemical indicators of water quality or to the growth performance of juvenile tilapias assessed in this study.(AU)

Existem diversas tecnologias para tratamento de efluentes, o processo de bioadição consiste em uma vertente da biorremediação e tem sido empregado na melhoria da qualidade dos efluentes através do tratamento da água de produção. Esta tecnologia consiste basicamente na adição de microrganismos com a capacidade de degradar ou remover compostos poluentes, especialmente matéria orgânica e nutrientes. Este estudo objetivou avaliar os efeitos da suplementação de composto bioativo sobre alguns parâmetros de matéria orgânica e de desempenho de juvenis de tilápias em um sistema intensivo de produção aquacultural. Foi empregada a combinação de dois consórcios bacterianos em delineamento inteiramente aleatorizado, em um esquema fatorial com dois fatores. As diferenças estatísticas entre os tratamentos foram analisadas por meio da análise de variância (ANOVA) e do teste de Tukey ao nível de 5 por cento. Verificou-se neste estudo, que a bioadição heterotrófica foi capaz de reduzir em 23 por cento a demanda bioquímica de oxigênio (DBO); em 83,7 por cento, o carbono orgânico dissolvido (COD); e em 43 por cento, a biomassa fitoplanctônica. Por outro lado, não se observou nenhum prejuízo com relação aos parâmetros físico-químicos de qualidade de água bem como ao desempenho de crescimento para juvenis de tilápias avaliados neste estudo.(AU)

Nitrogen starvation affects bacterial adhesion to soil

One of the main factors limiting the bioremediation of subsoil environments based on bioaugmentation is the transport of selected microorganisms to the contaminated zones. The characterization of the physiological responses of the inoculated microorganisms to starvation, especially the evaluation of characteristics that affect the adhesion of the cells to soil particles, is fundamental to anticipate the success or failure of bioaugmentation. The objective of this study was to investigate the effect of nitrogen starvation on cell surface hydrophobicity and cell adhesion to soil particles by bacterial strains previously characterized as able to use benzene, toluene or xilenes as carbon and energy sources. The strains LBBMA 18-T (non-identified), Arthrobacter aurescens LBBMA 98, Arthrobacter oxydans LBBMA 201, and Klebsiella sp. LBBMA 204-1 were used in the experiments. Cultivation of the cells in nitrogen-deficient medium caused a significant reduction of the adhesion to soil particles by all the four strains. Nitrogen starvation also reduced significantly the strength of cell adhesion to the soil particles, except for Klebsiella sp. LBBMA 204-1. Two of the four strains showed significant reduction in cell surface hydrophobicity. It is inferred that the efficiency of bacterial transport through soils might be potentially increased by nitrogen starvation.

Um dos principais fatores limitantes da biorremediação in situ de solos subterrâneos, baseada na bioaumentação, é o transporte dos microrganismos selecionados até o local contaminado. A caracterização das respostas fisiológicas dos microrganismos introduzidos no subsolo a condições de escassez nutricional, notadamente a avaliação de características que afetam a adesão celular ao solo, é fundamental para se prever o sucesso da bioaumentação. O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da desnutrição em meio com escassez de nitrogênio sobre a hidrofobicidade celular e a adesão ao solo de quatro isolados bacterianos previamente caracterizados como capazes de utilizar benzeno, tolueno ou xileno como fonte de carbono e energia. As linhagens LBBMA 18-T (não identificada), Arthrobacter aurescens LBBMA 98, Arthrobacter oxydans LBBMA 201, and Klebsiella sp. LBBMA 204-1 foram utilizadas nos experimentos. O cultivo das células em meio deficiente em nitrogênio causou uma redução significante na força de adesão das células às partículas do solo, exceto para a Klebsiella sp. LBBMA 204-1. Dois dos quatro isolados estudados sofreram alteração significativa na hidrofobicidade celular. Os resultados sugerem que a eficiência do transporte bacteriano através do solo pode ser aumentada pela desnutrição celular.

Biodegradability of commercial and weathered diesel oils

This work aimed to evaluate the capability of different microorganisms to degrade commercial diesel oil in comparison to a weathered diesel oil collected from the groundwater at a petrol station. Two microbiological methods were used for the biodegradability assessment: the technique based on the redox indicator 2,6 - dichlorophenol indophenol (DCPIP) and soil respirometric experiments using biometer flasks. In the former we tested the bacterial cultures Staphylococcus hominis, Kocuria palustris, Pseudomonas aeruginosa LBI, Ochrobactrum anthropi and Bacillus cereus, a commercial inoculum, consortia obtained from soil and groundwater contaminated with hydrocarbons and a consortium from an uncontaminated area. In the respirometric experiments it was evaluated the capability of the native microorganisms present in the soil from a petrol station to biodegrade the diesel oils. The redox indicator experiments showed that only the consortia, even that from an uncontaminated area, were able to biodegrade the weathered diesel. In 48 days, the removal of the total petroleum hydrocarbons (TPH) in the respirometric experiments was approximately 2.5 times greater when the commercial diesel oil was used. This difference was caused by the consumption of labile hydrocarbons, present in greater quantities in the commercial diesel oil, as demonstrated by gas chromatographic analyses. Thus, results indicate that biodegradability studies that do not consider the weathering effect of the pollutants may over estimate biodegradation rates and when the bioaugmentation is necessary, the best strategy would be that one based on injection of consortia, because even cultures with recognised capability of biodegrading hydrocarbons may fail when applied isolated.

Este trabalho objetivou avaliar a capacidade de diferentes microrganismos em degradar óleo diesel comercial em comparação com um óleo diesel intemperizado coletado da água subterrânea em um posto de combustíveis. Dois métodos microbiológicos foram usados para a avaliação da biodegradabilidade: a técnica baseada no indicador redox 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP) e os experimentos respirométricos usando os respirômetros de Bartha. No primeiro, testamos as culturas bacterianas Staphylococcus hominis, Kocuria palustris, Pseudomonas aeruginosa LBI, Ochrobactrum anthropi e Bacillus cereus, um inóculo comercial, consórcios obtidos do solo e da água subterrânea contaminados com hidrocarbonetos e um consórcio de uma área não contaminada. Nos experimentos respirométricos, foi avaliada a capacidade dos microrganismos nativos do solo de um posto de combustíveis em biodegradar os óleos diesel. Os experimentos com o indicador redox mostraram que apenas os consórcios, mesmo aquele de uma área não contaminada, foram capazes de biodegradar o diesel intemperizado. Em 48 dias, a remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP) nos experimentos respirométricos foi aproximadamente 2,5 vezes maior quando o óleo diesel comercial foi usado. Esta diferença foi causada pelo consumo de hidrocarbonetos facilmente biodegradáveis, presentes em maior quantidade no óleo diesel comercial, como demonstrado pelas análises cromatográficas. Assim, resultados indicam que estudos de biodegradabilidade que não consideram o efeito de intemperização dos poluentes pode sobre estimar as taxas de biodegradação e quando o bioaumento é necessário, a melhor estratégia seria aquela baseada na injeção de consórcios, pois mesmo culturas com reconhecida capacidade de biodegradar hidrocarbonetos podem falhar quando aplicadas isoladamente.

Biorremediação de solos contaminados com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are mutagenic and carcinogenic compounds to the humans and animals, released through the environment by anthropogenic activities related to the extraction, transport, refine, transformation and use of the petroleum and its derivatives. Most of the soils microorganisms do not possess the capacity to degrade them, which results in its accumulation in the atmosphere and contamination of the ecosystems. A strategy for PAHs elimination from the soil is through the bioremediation, where microorganisms having capacity to metabolize these compounds will transform them in inert substances, CO2 and water. However, this biotechnology can be limited by the lack of specific HAP microbial-degraders in soil, by unfavorable environmental conditions to these microorganisms or by the low bioavailability of those contaminants to the microorganisms. To overcome these limitations and to promote an efficient removal of the pollutants to the atmosphere, several bioremediation techniques were developed as passive bioremediation, bioaugmentation, biostimulation, phytoremediation, landfarming, composting and bioreactors. This revision aims at discussing microbial metabolism of PAHs, present the main chemical and physical factors that influence the survival and the activity of these microorganisms and to show the bioremediation techniques that are being used now for the PAHs removal in soil.

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) são compostos mutagênicos e carcinogênicos aos humanos e aos animais que são introduzidos no ambiente em grandes quantidades, devido às atividades relacionadas à extração, ao transporte, ao refino, à transformação e à utilização do petróleo e de seus derivados. Apesar disso, a grande maioria dos microrganismos do solo não possui a capacidade de degradá-los, o que resulta na sua acumulação no ambiente e na conseqüente contaminação dos ecossistemas. Uma estratégia para a eliminação dos HAPs do solo é através da biorremediação, na qual os microrganismos que apresentam capacidade de metabolizar estes compostos irão transformá-los em substâncias inertes, CO2 e água. No entanto, esta biotecnologia pode ser limitada pela falta de microrganismos degradadores dos HAPs no solo, pela presença de condições ambientais desfavoráveis a estes microrganismos ou pela baixa biodisponibilidade dos contaminantes à microbiota degradadora. Para superar estas limitações e promover uma eficiente remoção dos contaminantes do ambiente, várias técnicas de biorremediação foram desenvolvidas, como biorremediação passiva, bioaumentação, bioestimulação, fitorremediação, landfarming, compostagem e biorreatores. Esta revisão visa a discutir os metabolismos bacteriano e fúngico destes compostos, os principais fatores químicos e físicos que influenciam a sobrevivência e a atividade destes microrganismos degradadores no ambiente e apresentar as técnicas de biorremediação que estão sendo atualmente utilizadas para a remoção dos HAPs no solo.

Biorremediação de solos contaminados com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are mutagenic and carcinogenic compounds to the humans and animals, released through the environment by anthropogenic activities related to the extraction, transport, refine, transformation and use of the petroleum and its derivatives. Most of the soils microorganisms do not possess the capacity to degrade them, which results in its accumulation in the atmosphere and contamination of the ecosystems. A strategy for PAHs elimination from the soil is through the bioremediation, where microorganisms having capacity to metabolize these compounds will transform them in inert substances, CO2 and water. However, this biotechnology can be limited by the lack of specific HAP microbial-degraders in soil, by unfavorable environmental conditions to these microorganisms or by the low bioavailability of those contaminants to the microorganisms. To overcome these limitations and to promote an efficient removal of the pollutants to the atmosphere, several bioremediation techniques were developed as passive bioremediation, bioaugmentation, biostimulation, phytoremediation, landfarming, composting and bioreactors. This revision aims at discussing microbial metabolism of PAHs, present the main chemical and physical factors that influence the survival and the activity of these microorganisms and to show the bioremediation techniques that are being used now for the PAHs removal in soil.

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) são compostos mutagênicos e carcinogênicos aos humanos e aos animais que são introduzidos no ambiente em grandes quantidades, devido às atividades relacionadas à extração, ao transporte, ao refino, à transformação e à utilização do petróleo e de seus derivados. Apesar disso, a grande maioria dos microrganismos do solo não possui a capacidade de degradá-los, o que resulta na sua acumulação no ambiente e na conseqüente contaminação dos ecossistemas. Uma estratégia para a eliminação dos HAPs do solo é através da biorremediação, na qual os microrganismos que apresentam capacidade de metabolizar estes compostos irão transformá-los em substâncias inertes, CO2 e água. No entanto, esta biotecnologia pode ser limitada pela falta de microrganismos degradadores dos HAPs no solo, pela presença de condições ambientais desfavoráveis a estes microrganismos ou pela baixa biodisponibilidade dos contaminantes à microbiota degradadora. Para superar estas limitações e promover uma eficiente remoção dos contaminantes do ambiente, várias técnicas de biorremediação foram desenvolvidas, como biorremediação passiva, bioaumentação, bioestimulação, fitorremediação, landfarming, compostagem e biorreatores. Esta revisão visa a discutir os metabolismos bacteriano e fúngico destes compostos, os principais fatores químicos e físicos que influenciam a sobrevivência e a atividade destes microrganismos degradadores no ambiente e apresentar as técnicas de biorremediação que estão sendo atualmente utilizadas para a remoção dos HAPs no solo.

Laboratory study on the bioremediation of diesel oil contaminated soil from a petrol station

The purpose of the present study was to investigate possible methods to enhance the rate of aerobic biodegradation of hydrocarbons (ex-situ treatments). In this work, the bioremediation processes were applied to a sandy soil with a high level of contamination originated from the leakage of a diesel oil underground storage tank at a petrol station. Laboratory scale experiments (Bartha biometer flasks) were used to evaluate the biodegradation of the diesel oil. Enhancement of biodegradation was carried out through biostimulation (addition of nitrogen and phosphorus solutions or Tween 80 surfactant) and bioaugmentation (bacterial consortium isolated from a landfarming system). To investigate interactions between optimizing factors, and to find the right combination of these agents, the study was based on full factorial experimental design. Efficiency of biodegradation was simultaneously measured by two methods: respirometric (microbial CO2 production) and gas chromatography. Acute toxicity tests with Daphnia similis were applied for examination of the efficiency of the processes in terms of the generation of less toxic products. Results showed that all bioremediation strategies enhanced the natural bioremediation of the contaminated soil and the best results were obtained when treatments had nutritional amendment. Respirometric data indicated a maximum hydrocarbon mineralization of 19.8%, obtained through the combination of the three agents, with a total petroleum hydrocarbons (TPH) removal of 45.5% in 55 days of treatment. At the end of the experiments, two predominant bacteria species were isolated and identified (Staphylococcus hominis and Kocuria palustris).

O objetivo do presente estudo foi investigar possíveis métodos para aumentar a taxa de biodegradação aeróbia de hidrocarbonetos (tratamentos ex-situ). Neste trabalho, processos de biorremediação foram aplicados a um solo arenoso com alto nível de contaminação ocasionada por um vazamento de um tanque de armazenamento de óleo diesel subterrâneo em um posto de combustíveis. Experimentos em escala laboratorial (respirômetros de Bartha) foram utilizados para avaliar a biodegradação do óleo diesel. Estímulo da biodegradação foi realizado utilizando-se as técnicas de bioestímulo (adição de soluções de nitrogênio e fósforo ou surfactante Tween 80) e de bioaumento (consórcio bacteriano isolado de um sistema de landfarming). Para investigar as interações entre os fatores otimizadores, e encontrar a melhor combinação entre esses agentes, o estudo foi baseado em um delineamento experimental fatorial completo. A eficiência de biodegradação foi simultaneamente medida com dois métodos: respirométrico (produção de CO2 microbiano) e cromatografia gasosa. Testes de toxicidade aguda com Daphnia similis foram aplicados para examinar a eficiência dos processos em termos de geração de produtos menos tóxicos. Resultados mostraram que todas as estratégias de biorremediação aceleraram a biorremediação natural do solo contaminado e os melhores resultados foram obtidos quando os tratamentos tinham adição de nutrientes. Dados respirométricos indicaram uma máxima mineralização de hidrocarbonetos de 19,8%, obtida com a combinação dos três agentes, com uma remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) de 45,5% em 55 dias de tratamento. No final dos experimentos, duas espécies predominantes de bactéria foram isoladas e identificadas como Staphylococcus hominis e Kocuria palustris.

Bioremediation of soil contaminated by diesel oil

Were evaluated natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation on the degradation of total petroleum hydrocarbons (TPH) in soils contaminated with diesel oil. Bioaugmentation showed the greatest degradation in the light (C12 - C23) fractions (72.7%) and heavy (C23 - C40) fractions of TPH (75.2%) and natural attenuation was more effective than biostimulation. The greatest dehydrogenase activity was observed upon bioaugmentation of the Long Beach soil (3.3-fold) and the natural attenuation of the Hong Kong soil sample (4.0-fold). The number of diesel oil degrading microorganisms and heterotrophic population was not influenced by the bioremediation treatments. The best approach for bioremediation of soil contaminated with diesel oil is the inoculum of microorganisms pre-selected from their own environment.

Avaliou-se a degradação de hidrocarbonetos de petróleo (HP) em solos contaminados com óleo diesel através da atenuação natural, bioestimulação e bioaumentação. A bioaumentação apresentou a maior degradação da fração leve (72,6%) e da fração pesada (75,2%) de HP e a atenuação natural foi mais efetiva do que a bioestimulação. A maior atividade da dehidrogenase no solo Long Beach e Hong Kong foi observada nos tratamentos bioaumentação e atenuação natural, respectivamente. O número de microrganismos degradadores de diesel e a população de heterotróficos não foi influenciada pelas técnicas de biorremediação. A melhor performance para a biorremediação do solo contaminado com diesel foi obtida quando foram adicionados microrganismos pré-selecionados do ambiente contaminado.

Bioremediation of soil contaminated by diesel oil

Were evaluated natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation on the degradation of total petroleum hydrocarbons (TPH) in soils contaminated with diesel oil. Bioaugmentation showed the greatest degradation in the light (C12 - C23) fractions (72.7%) and heavy (C23 - C40) fractions of TPH (75.2%) and natural attenuation was more effective than biostimulation. The greatest dehydrogenase activity was observed upon bioaugmentation of the Long Beach soil (3.3-fold) and the natural attenuation of the Hong Kong soil sample (4.0-fold). The number of diesel oil degrading microorganisms and heterotrophic population was not influenced by the bioremediation treatments. The best approach for bioremediation of soil contaminated with diesel oil is the inoculum of microorganisms pre-selected from their own environment.

Avaliou-se a degradação de hidrocarbonetos de petróleo (HP) em solos contaminados com óleo diesel através da atenuação natural, bioestimulação e bioaumentação. A bioaumentação apresentou a maior degradação da fração leve (72,6%) e da fração pesada (75,2%) de HP e a atenuação natural foi mais efetiva do que a bioestimulação. A maior atividade da dehidrogenase no solo Long Beach e Hong Kong foi observada nos tratamentos bioaumentação e atenuação natural, respectivamente. O número de microrganismos degradadores de diesel e a população de heterotróficos não foi influenciada pelas técnicas de biorremediação. A melhor performance para a biorremediação do solo contaminado com diesel foi obtida quando foram adicionados microrganismos pré-selecionados do ambiente contaminado.

Bioremediation of soil contaminated by diesel oil

Were evaluated natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation on the degradation of total petroleum hydrocarbons (TPH) in soils contaminated with diesel oil. Bioaugmentation showed the greatest degradation in the light (C12 - C23) fractions (72.7%) and heavy (C23 - C40) fractions of TPH (75.2%) and natural attenuation was more effective than biostimulation. The greatest dehydrogenase activity was observed upon bioaugmentation of the Long Beach soil (3.3-fold) and the natural attenuation of the Hong Kong soil sample (4.0-fold). The number of diesel oil degrading microorganisms and heterotrophic population was not influenced by the bioremediation treatments. The best approach for bioremediation of soil contaminated with diesel oil is the inoculum of microorganisms pre-selected from their own environment.

Avaliou-se a degradação de hidrocarbonetos de petróleo (HP) em solos contaminados com óleo diesel através da atenuação natural, bioestimulação e bioaumentação. A bioaumentação apresentou a maior degradação da fração leve (72,6%) e da fração pesada (75,2%) de HP e a atenuação natural foi mais efetiva do que a bioestimulação. A maior atividade da dehidrogenase no solo Long Beach e Hong Kong foi observada nos tratamentos bioaumentação e atenuação natural, respectivamente. O número de microrganismos degradadores de diesel e a população de heterotróficos não foi influenciada pelas técnicas de biorremediação. A melhor performance para a biorremediação do solo contaminado com diesel foi obtida quando foram adicionados microrganismos pré-selecionados do ambiente contaminado.

Cultivo intensivo de Tilápia Oreochromis niloticus com a utilização do inoculo de bactérias, sob sistema de renovação zero de água

RESUMO O controle da qualidade da água em sistemas intensivo de cultivo de peixes é, via de regra, um dos pontos críticos para o sucesso do supracitado sistema. Os problemas mais comuns de qualidade de água nos sistemas em questão estão relacionados com depleção do oxigênio dissolvido, acúmulo de matéria orgânica e nitrogênio inorgânico, particularmente amônia. Bioremediadores ou bioincrementação refere-se ao tratamento de poluentes ou detritos com o uso de microorganismos, como por exemplo, bactérias nitrificantes, as quais degradam as substâncias indesejadas no sistema. A utilização desta biorremediação vem sendo gradualmente aplicada em sistemas de recirculação. Os benefícios sugeridos vão desde a remoção de nitrogênio inorgânico, fosfato e matéria orgânica, a controle algal da água dos cultivos. O presente trabalho teve o objetivo de comparar o cultivo intensivo da tilápia Oreochromis niloticus, sob sistema de renovação zero de água, com e sem inóculo de cepas de bactérias. No experimento foram utilizados um total de 6 aquários com capacidade de 180L e volume nominal de 160L, divididos em dois tratamentos “A” (grupo controle) e “Ex” (grupo com inóculo bacteriano), neste ultimo sendo realizado 3 inoculações semanais de bactérias,em dias alternados. Os aquários foram povoados com juvenis de tilápia com peso médio de 26,20 + 0,20 g, tendo sido os mesmos alimentados, diariamente, com ração com 35% de PB. Durante os 35 dias de cultivo diariamente foram registrados valores de pH, temperatura e oxigênio dissolvido. Semanalmente foram realizadas análises de DBO, DQO, amônia total, nitrito, nitrato, ortofosfato e clorofila “a”. Para a análise do experimento, além dos parâmetros supracitados, foi utilizado um balanço de massa do nitrogênio e análise de índices zootécnicos como: crescimento dos indivíduos, fator de conversão alimentar e sobrevivência. Embora o tratamento “Ex” tenha apresentado melhores resultados nos parâmetros físico-químicos, no balanço de massa do nitrogênio e nos índices zootécnicos, não foi verificada diferença estatística entre os tratamentos “A” e “Ex”, a um nível de significância de 5%. ABSTRACT Control of water quality in intensive fish culture systems is offten the bottleneck for their successful operation. The most comon problems of water quality in those systems are related to oxigen depletion, organic matter and inorganic nitrogen accumulation, particularly ammonia. Bioaugmentation refers to the treatment of wastes or detrits using microorganisms, as an exemple nitrifing bacterias, which degradate undisareble substances in the system. The employment of bioaugmentation is becoming an option for recirculating fish cultures. Sugested benefits goes from inorganic nitrogen, phosfate and organic matter removal, to algae control in fish culture water. The aim of this experimental was to compare the intensive culture of tilapia Oreochromis niloticus with zero exchage water with and without biocultures introduction. The experiment consisted of 6 aquariums of 180L and nominal volume of 160L, separeted in two diferent treatments “A” and “Ex”; the first one the control grup and the second one the test. Those aquariums were stocked with juvenils of tilapia weiting 26,20 + 0,20g, and fed with 35%CP. During 35 days of culture none water have been chaged in the system Three times a week biocultures were introduced only on treatment “Ex”. Daily some físico chemical parameters were collected like: pH, temperature and d