Title
Uklanjanje naftnih ugljovodonika iz vode i sedimenata integralnim postupkom adsorpcije i mikrobne degradacije
Creator
Lukić, Marija, 1989-
CONOR:
130357257
Copyright date
2025
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 24.09.2025.
Other responsibilities
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Hemijski fakultet
Alternative title
Removal of petroleum hydrocarbons from water and sediment by an integrated process of adsorption and microbial degradation
Publisher
[M. Lukić]
Format
131 str.
description
Hemija - Biohemija / Chemistry - Biochemistry
Abstract (sr)
U ovoj disertaciji je predstavljen proces in situ bioremedijacije sedimenta i podzemne vode
kontaminirane naftnim jedinjenjima na industrijskom nivou, kao i ispitivanje nove tehnološke procedure
za uklanjanje rastvorne frakcije (WSF) dizela iz voda.
In situ bioremedijacioni tretman se sastojao od biostimulacije, bioaugmentacije i recirkulacije
podzemne vode u zatvorenom sistemu. Za bioaugmentaciju je korišćen zimogeni konzorcijum
mikroorganizama izolovan iz kontaminiranog sedimenta. Nakon bioaugmentacije udeo naftnih degradera
u ukupnom broju hemoorganoheterotrofnih bakterija je porastao više od 60 puta u sedimentu, a broj
naftnih degradera u podzemnoj vodi je održavan između 105 i 108 CFU/mL. Nakon jednogodišnje
bioremedijacije, GC analiza je pokazala smanjenje sadržaja naftnih ugljovodonika u sedimentu za 82%,
a u podzemnoj vodi za gotovo 100%. GCxGC-MS analiza sedimenta je pokazala stepen degradacije
različitih grupa naftnih ugljovodonika: sterana (99,58%), izoprenoida (98,39%), derivata benzena
(98,35%), alkana (97,17%) i terpana (49,32%). Eksponencijalni model degradacije za sediment je
pokazao da je najveći stepen degradacije bio na dubinama od 8 do 10 m, sa prosečnom konstantom
degradacije od 0,227, nezavisno od početne koncentracije naftnih ugljovodonika. Ovi rezultati pokazuju
da je primenjeni in situ bioremedijacioni tretman bio vrlo efikasan u uklanjanju naftnih ugljovodonika iz
podzemne vode i sedimenta u kontaktu sa podzemnom vodom.
U drugom delu disertacije je analizirana sposobnost prirodnog zeolita, čija je površina
modifikovana pomoću kvaternarne amonijumove soli heksadeciltrimetilamonijum bromida (HDTMABr),
za adsorpciju WSF dizela iz vode. Eksperimenti adsorpcije su izvedeni korišćenjem organozeolita u
šaržnom sistemu sa početnim koncentracijama WSF dizela od 2,5 do 25 mg/L pri pH 6 i temperaturi od
20 °C. GC analiza je pokazala da je uklonjeno više od 90% WSF dizela, pri čemu je ravnoteža postignuta
nakon 1 sata. Maksimalni kapacitet adsorpcije organozeolita za uklanjanje WSF dizela iz vode iznosio
je 22,2 mg/g. Ravnotežni podaci su najbolje opisani linearnom izotermom, dok su se kinetički podaci
dobro uklopili u model pseudo-drugog reda. Prirodni zeolit i organozeolit pre i posle adsorpcije WSF-a
dizela okarakterisani su pomoću FTIR i SEM analize, kao i određivanjem zeta potencijala. Uspešnost
adsorpcije WSF-a dizela potvrđena je i dodatnim testom ekotoksičnosti. Nakon adsorpcije je sproveden
15-dnevni eksperiment biodegradacije u šaržnim uslovima. Rezultati su pokazali da je ispitivani
konzorcijum mikroorganizama, sastavljen od sojeva izolovanih i okarakterisanih u prvom delu
disertacije, razgradio 80% adsorbovane zagađujuće supstance. Dodatne respirometrijske analize
pokazale su da je, paralelno sa razgradnjom adsorbovane frakcije dizela, došlo i do razgradnje
dugolančanih HDTMA jona na površini organozeolita, odnosno do regeneracije adsorbenta.
Abstract (en)
This dissertation presents an industrial-scale in situ bioremediation process of hydrocarboncontaminated
sediment and groundwater, as well as the examination of a new technological procedure
for the removal of the water-soluble fraction (WSF) of diesel from water.
In situ bioremediation treatment consisted of biostimulation, bioaugmentation, and groundwater
recirculation in a closed system. For bioaugmentation, a zymogenous microbial consortium, isolated
from the contaminated sediment, was used. Following bioaugmentation, the proportion of hydrocarbondegrading
bacteria in total chemoorganoheterotrophs increased by more than 60-fold in the sediment,
while the number of hydrocarbon degraders in the groundwater was maintained between 10⁵ and 10⁸
CFU/mL. GC analysis showed an 82% reduction in the hydrocarbon content in the sediment and an
almost 100% reduction in groundwater after one year of bioremediation. GC-GC-MS analysis of the
sediment showed the order of degradation of various hydrocarbon groups: steranes (99.58%), isoprenoids
(98.39%), benzene derivatives (98.35%), alkanes (97.17%), and terpenes (49.32%). The exponential
decay model for sediment showed the greatest decomposition rate of hydrocarbons occurred at depths of
8-10 m, with an average decay constant of 0.227, independent of the initial concentration of
hydrocarbons. The results obtained show in situ bioremediation very effectively removes petroleum
pollutants from groundwater and its associated sediments.
In the second part of the dissertation, the adsorption capacity of natural zeolite, modified with the
quaternary ammonium salt hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA-Br) on the surface, for the
removal of the WSF of diesel from water was analyzed. The adsorption experiments, with initial WSF
concentrations of 2.5–25 mg/L, at pH 6 and at 20 °C, were performed in a batch system using
organozeolite. GC analysis showed that more than 90% of the WSF of diesel was removed, reaching
equilibrium after 1 h. The maximum adsorbed capacity of organozeolite for the removal of the WSF of
diesel fuel from water under the tested conditions was 22.2 mg/g. Equilibrium data were most accurately
described by a linear isotherm, whereas kinetic data were well fitted by the pseudo-second-order model.
The natural zeolite and organozeolite before and after adsorption of the WSF of diesel were characterizes
by FTIR and SEM analysis, as well as zeta potential measurements. The efficiency of the adsorption was
additionally confirmed by an ecotoxicity test. After the adsorption, a 15-day biodegradation experiment
was carried out under batch conditions. The results showed that the examined microbial consortium,
composed of strains isolated and characterized in the first part of the dissertation, degraded 80% of the
adsorbed contaminant. Additional respirometric analyses showed that, in parallel with the degradation of
the adsorbed diesel fraction, the degradation of the long-chain HDTMA ions at the surface of the
organozeolite also occurred, i.e. the adsorbent was regenerated
Authors Key words
in situ bioremedijacija, konzorcijum mikroorganizama, naftni ugljovodonici, frakcija
dizela rastvorna u vodi, akvifer, organozeolit, adsorpcija, biodegradacija
Authors Key words
in situ bioremediation, microbial consortium, petroleum hydrocarbons, water-soluble
fraction of diesel, aquifer, organozeolite, adsorption, biodegradation
Classification
547.53:606:502(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
U ovoj disertaciji je predstavljen proces in situ bioremedijacije sedimenta i podzemne vode
kontaminirane naftnim jedinjenjima na industrijskom nivou, kao i ispitivanje nove tehnološke procedure
za uklanjanje rastvorne frakcije (WSF) dizela iz voda.
In situ bioremedijacioni tretman se sastojao od biostimulacije, bioaugmentacije i recirkulacije
podzemne vode u zatvorenom sistemu. Za bioaugmentaciju je korišćen zimogeni konzorcijum
mikroorganizama izolovan iz kontaminiranog sedimenta. Nakon bioaugmentacije udeo naftnih degradera
u ukupnom broju hemoorganoheterotrofnih bakterija je porastao više od 60 puta u sedimentu, a broj
naftnih degradera u podzemnoj vodi je održavan između 105 i 108 CFU/mL. Nakon jednogodišnje
bioremedijacije, GC analiza je pokazala smanjenje sadržaja naftnih ugljovodonika u sedimentu za 82%,
a u podzemnoj vodi za gotovo 100%. GCxGC-MS analiza sedimenta je pokazala stepen degradacije
različitih grupa naftnih ugljovodonika: sterana (99,58%), izoprenoida (98,39%), derivata benzena
(98,35%), alkana (97,17%) i terpana (49,32%). Eksponencijalni model degradacije za sediment je
pokazao da je najveći stepen degradacije bio na dubinama od 8 do 10 m, sa prosečnom konstantom
degradacije od 0,227, nezavisno od početne koncentracije naftnih ugljovodonika. Ovi rezultati pokazuju
da je primenjeni in situ bioremedijacioni tretman bio vrlo efikasan u uklanjanju naftnih ugljovodonika iz
podzemne vode i sedimenta u kontaktu sa podzemnom vodom.
U drugom delu disertacije je analizirana sposobnost prirodnog zeolita, čija je površina
modifikovana pomoću kvaternarne amonijumove soli heksadeciltrimetilamonijum bromida (HDTMABr),
za adsorpciju WSF dizela iz vode. Eksperimenti adsorpcije su izvedeni korišćenjem organozeolita u
šaržnom sistemu sa početnim koncentracijama WSF dizela od 2,5 do 25 mg/L pri pH 6 i temperaturi od
20 °C. GC analiza je pokazala da je uklonjeno više od 90% WSF dizela, pri čemu je ravnoteža postignuta
nakon 1 sata. Maksimalni kapacitet adsorpcije organozeolita za uklanjanje WSF dizela iz vode iznosio
je 22,2 mg/g. Ravnotežni podaci su najbolje opisani linearnom izotermom, dok su se kinetički podaci
dobro uklopili u model pseudo-drugog reda. Prirodni zeolit i organozeolit pre i posle adsorpcije WSF-a
dizela okarakterisani su pomoću FTIR i SEM analize, kao i određivanjem zeta potencijala. Uspešnost
adsorpcije WSF-a dizela potvrđena je i dodatnim testom ekotoksičnosti. Nakon adsorpcije je sproveden
15-dnevni eksperiment biodegradacije u šaržnim uslovima. Rezultati su pokazali da je ispitivani
konzorcijum mikroorganizama, sastavljen od sojeva izolovanih i okarakterisanih u prvom delu
disertacije, razgradio 80% adsorbovane zagađujuće supstance. Dodatne respirometrijske analize
pokazale su da je, paralelno sa razgradnjom adsorbovane frakcije dizela, došlo i do razgradnje
dugolančanih HDTMA jona na površini organozeolita, odnosno do regeneracije adsorbenta.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
