Zastosowanie spektroskopii 1H NMR do oceny przebiegu biodegradacji zanieczyszczeń węglowodorowych

Oceniono przydatność techniki spektroskopii 1H NMR do charakterystyki zmian w strukturze chemicznej substancji naftowych (olej napędowy i ropa naftowa) oraz odpadowej smoły gazowniczej zachodzących w procesie ich biodegradacji. Proces biodegradacji prowadzono przez 14 dób, wykorzystując szczepy bakterii wyizolowane z gleby skażonej produktami naftowymi. Skuteczność biodegradacji była zróżnicowana i w przypadku oleju napędowego wynosiła 89%, ropy naftowej – 45% i smoły gazowniczej – 26%. Analiza widm 1H NMR substratów wykazała duże różnice w rozkładzie protonów alifatycznych i aromatycznych między próbkami naftowymi i smołą gazowniczą. Substraty naftowe charakteryzowały się około 3-krotnie mniejszym współczynnikiem aromatyczności (fA=0,12 i 0,14) oraz wzrostem wartości tego parametru w produktach biodegradacji. Potwierdza to obecność w substancjach naftowych składników alifatycznych, łatwo ulegających biodegradacji. Duże różnice wartości parametru fA wskazują, że może być on wykorzystany do różnicowania źródeł zanieczyszczeń węglowodorowych w próbkach środowiskowych. Dodatkową zaletą techniki 1H NMR jest mała ilość analitów potrzebna do analizy oraz fakt, że należy do grupy badań nieniszczących.

Suitability of 1H NMR spectroscopy for evaluation of changes in chemical structure of petroleum substances (diesel and crude oils) and coal tar waste upon their biodegradation was assessed. Biodegradation was carried out for 14 days using bacterial strains isolated from petroleum-contaminated soil. Biodegradation effectiveness varied, amounting to 89% for diesel oil, 45% for crude oil and 26% for coal tar. 1H NMR spectra analysis demonstrated major differences in the distribution of aliphatic and aromatic protons between petroleum samples and coal tar. The aromaticity factor of petroleum substrates was about 3 times lower (fA=0.12 and 0.14) and it increased in the biodegradation products. This confirms presence of aliphatic components, readily biodegradable, in petroleum substances. Major differences in the fA parameter values indicate that it can be used to differentiate between the sources of hydrocarbon contamination in environmental samples. An additional advantage of the 1H NMR technique is a small amount of analyte required for analysis and the non-destructive character of the technique.