Temporal dynamics of microbial community in soil during phytoremediation field experiment

Oil‐shale chemical industry creates approximately 600 000 tons of thermally processed oil shale solid wastes (semi‐coke) every year in Estonia. A field phytoremediation and bioaugmentation experiment has been monitored for three years in the solid waste depository area of oil‐shale chemical industry. We found enhanced degradation rates of pollutants in plots with vegetation and added bacterial biomass. The concentration of volatile phenols had decreased almost by 100 %, and the concentration of oil products had decreased approximately 3 times in planted plots compared to the control plots. The degradation rates were the highest in the upper soil layer which has the highest root density. Vegetation also changed the microbial community structure in comparison with the control plots. In addition to the vegetation, properties of the substrate had an essential effect on the microbial community. Mikroorganizmų dirvožemyje kaita vykdant fitoatkūrimo lauko eksperimentą Santrauka Kasmet Estijoje naftos skalūnų chemijos pramonėje susidaro apytiksliai 600 000 t termiškai apdorotų naftos skalūnų kietųjų atliekų (pusiau kokso). Fitoatkūrimo ir biopapildymo lauko eksperimentas buvo vykdomas trejus metus naftos skalūnų chemijos pramonės kietųjų atliekų saugojimo zonoje. Pastebėta, kad padidėjo teršalų degradacijos greitis plotuose, kur yra augalijos, ir pridėta bakterinės biomasės. Lakiųjų fenolių koncentracija sumažėjo beveik 100 %, o naftos produktų koncentracija sumažėjo apytiksliai 3 kartus apsodintuose plotuose, palygti su kontroliniais plotais. Degradacijos greitis buvo didžiausias viršutinimame dirvožemio sluoksnyje, kuriame yra didžiausias šaknų tankis. Augalija taip pat pakeitė mikrobiologinės bendrijos struktūrą, palyginti su kontroliniais plotais. Be augalijos, dar ir substrato savybės turėjo didelės įtakos mikrobiologinei bendrijai. Reikšminiai žodžiai: naftos skalūnai, chemijos pramonės kietosios atliekos, biopapildymas, fitoatkūrimas, mikrobiologinė bendrija. Смена микроорганизмов в почве во время полевого эксперимента с применением фиторемедиации Резюме В химической промышленности по обработке нефтяных сланцев Эстонии ежегодно примерно 600 000 т составляют термически обработанные твердые отходы нефтяных сланцев. Эксперимент по полевой фиторемедиации и биодополнению проводился в течение трех лет на территории хранения твердых отходов химической промышленности по обработке нефтяных сланцев. Установлено, что скорость деградации загрязнителей увеличивается на площадях, где имеется растительность и добавлена бактерицидная биомасса. На засаженных площадях концентрация летучих фенолей уменьшилась почти в два раза, а нефтяных продуктов – приблизительно в 3 раза по сравнению с контрольными площадями. Скорость деградации была наибольшей в верхнем слое почвы, в котором больше всего корней. Растительность также изменила структуру микробиологического сообщества по сравнению с контрольными площадями. Кроме растительности, существенное воздействие на микробиологическое сообщество оказали также свойства субстрата. Ключевые слова: нефтяной сланец, твердые отходы химической промышленности, биодополнение, фиторемедиация, микробиологическое сообщество. First Published Online: 14 Oct 2010