The article presents issues related to biodegradation of polychlorinated biphenyls in soil by inoculation with a biopreparation IN-3 developed on the basis of microorganisms capable of metabolizing PCB. Biodegradation tests were carried out using the ex-situ technological pile method on a specially constructed test stand. As part of the research, physical and chemical analyzes of the initial soil were performed, with particular regard to the content of nutrients (nitrogen and phosphorus), PCB chromatographic analyzes and toxicological analyzes. Before inoculating soil with biopreparation IN-3, the parameters of the process were established (temperature = 17–25°C, humidity = 20–25%, pH = 7.5–7.8, content of nutrients: C:N:P = 100:10:1), which were monitored during bioremediation. During soil treatment, the content of identified PCB congeners was monitored. The assessment of biodegradation efficiency of polychlorinated biphenyls in soil was complemented by toxicological monitoring, which was carried out using live organisms representing all trophic levels: producers (PhytotoxkitTM test), consumers (Ostracodtoxkit FTM test) and reducers agents (Microtox®SPT test). Also, the presence of mutagenic factors were tested with the Ames mutagenicity test. As a result of the six-month biodegradation process of soil contaminated with aged transformer oil, upon inoculation with biopreparation IN-3, a reduction in the content of polychlorinated biphenyls from 13 153.9 µg/kg d.m. down to 1650.4 µg/kg d.m. (87.5%) was archieved. The obtained chromatographic analysis results showed that the efficiency of the PCB biodegradation depended on the number of chlorine atoms in the biphenyl ring (with the increase in the number of chlorine atoms in the PCB molecule the degree of biodegradation decreased) and the structure of the molecule (PCB congeners having 2 or more chlorine atoms in the biphenyl ring ortho positions were more difficult to biodegrade than non-ortho or mono-ortho, while polychlorinated biphenyls, in which chlorine atoms occur on only one phenyl ring, were more easily biodegradable). The toxicological analysis showed a reduction in the toxicity of the soil tested from toxicity unit TU = 26.7 to TU = 6.1. In addition, toxkit tests (PhytotoxkitTM and Ostracodtoxkit FTM) showed a decrease in inhibition of test organism growth from 69.3 to 14.8% (Ostracodtoxkit FTM test) and from 64.7–78.0 to 11.9–17.5% (Phytotoxkit test). Decreasing the mutagenicity index from 8.3 to 1.5 in the Ames test confirmed the effectiveness of the purification process. Based on the results of the experiment, conclusions were made regarding issues related to biodegradation of polychlorinated biphenyls in soil.
W artykule przedstawiono zagadnienia związane z biodegradacją polichlorowanych bifenyli w glebie w drodze inokulacji biopreparatem IN-3, opracowanym na bazie mikroorganizmów zdolnych do metabolizowania PCB. Badania biodegradacji prowadzono metodą pryzmowania ex-situ na specjalnie do tego celu skonstruowanym stanowisku badawczym. W ramach prowadzonych badań wykonano analizy fizyczno-chemiczne gleby wyjściowej, ze szczególnym uwzględnieniem zawartości substancji biogennych (azot i fosfor), analizy chromatograficzne PCB oraz analizy toksykologiczne. Przed przystąpieniem do inokulacji gleby biopreparatem ustalono parametry prowadzenia procesu (temperatura = 17–25°C, wilgotność = 20–25%, pH = 7,5–7,8, zawartość substancji biogennych: C:N:P = 100:10:1), które kontrolowano w trakcie bioremediacji. W trakcie oczyszczania gleby prowadzono monitoring zawartości zidentyfikowanych kongenerów PCB. Ocenę skuteczności biodegradacji polichlorowanych bifenyli w glebie rozszerzono o monitoring toksykologiczny, który przeprowadzono przy użyciu żywych organizmów reprezentujących wszystkie poziomy troficzne: producentów (test PhytotoxkitTM), konsumentów (test Ostracodtoxkit FTM) i reducentów (test Microtox®SPT), a także wykonano badania obecności czynników mutagennych (test Amesa). W wyniku przeprowadzonego sześciomiesięcznego procesu biodegradacji gleby zanieczyszczonej zestarzałym olejem transformatorowym, na drodze inokulacji biopreparatem IN-3, osiągnięto obniżenie zawartości polichlorowanych bifenyli z 13 153,9 µg/kg s.m. do 1650,4 µg/kg s.m. (87,5%). Uzyskane wyniki analiz chromatograficznych wykazały, że efektywność biodegradacji PCB zależy od liczby atomów chloru w pierścieniu bifenylu (wraz ze wzrostem liczby atomów chloru w cząsteczce PCB maleje stopień biodegradacji) oraz budowy przestrzennej cząsteczki (kongenery PCB posiadające w pierścieniu bifenylu dwa lub więcej atomów chloru w pozycji ortho trudniej ulegają biodegradacji, aniżeli non-ortho lub mono-ortho, z kolei polichlorowane bifenyle, w których atomy chloru występują tylko na jednym pierścieniu fenylowym, są łatwiej biodegradowalne). Przeprowadzona analiza toksykologiczna wykazała obniżenie toksyczności badanej gleby ze stopnia toksyczności TU = 26,7 do TU = 6,1. Ponadto testy typu toxkit (PhytotoxkitTM i Ostracodtoxkit FTM) wykazały obniżenie zahamowania wzrostu organizmów testowych z 69,3% do 14,8% (test Ostracodtoxkit FTM) oraz z poziomu 64,7–78,0% do 11,9–17,5% (test PhytotoxkitTM). Obniżenie wskaźnika mutagenności z 8,3 do 1,5 w teście Amesa potwierdziło skuteczność przeprowadzonego procesu oczyszczania. Na podstawie uzyskanych wyników przeprowadzonego eksperymentu sformułowano wnioski dotyczące zagadnień związanych z biodegradacją polichlorowanych bifenyli w glebie.