ciklodextrinek alkalmazÁsa szerves szennyezŐanyagok biodegradÁlhatÓsÁgÁnak jellemzÉsÉre
DESCRIPTION
CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE. Kánnai Piroska Témavezető: Dr. Fenyvesi Éva Konzulens: Dr. Torkos Kornél. A szennyezőanyagok kockázatát a biológiai hozzáférhetőségük határozza meg. Biol ógiailag elérhető (lassan deszorbeálódó). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/1.jpg)
CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK
JELLEMZÉSÉRE
Kánnai PiroskaTémavezető: Dr. Fenyvesi Éva
Konzulens: Dr. Torkos Kornél
![Page 2: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/2.jpg)
Biológiailag elérhető(lassan deszorbeálódó)
Biológiailag hozzáférhető(a vizes fázisban oldott vagy könnyen deszorbeálódó)
Biológiailag nem elérhetőNem deszorbeálódó
A szennyezőanyagok kockázatát a biológiai hozzáférhetőségük határozza meg
![Page 3: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/3.jpg)
Összes szennyezőanyag a talajban
Kémiailag extrahálható mennyiség
Biológiailag hozzáférhető
mennyiség
A szennyezőanyagok hozzáférhetősége
Meghatározó tényezők:
•Vegyület transzportja
•Bejutása a sejtbe
•Szennyezettség kora
![Page 4: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/4.jpg)
Kitűzött céljaim:• A biológiai hozzáférhetőség és a mikrobiológiai
lebontás folyamatainak modellezése egyszerű kémiai extrakciós lépésekkel
• A lassú és költséges biotesztek kiváltása• PAH-vegyületek biodegradálhatóságának becslésére
javasolt ciklodextrines extrakciós módszer kipróbálása keverék-szennyezőanyagokra: dízelolajra, transzformátorolajra és pakurára
• Összefüggéskeresés a biológiai és a kémiai vizsgálatok eredményei között
![Page 5: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/5.jpg)
A ciklodextrinekről (CD)
komplexvendégmolekula
+
gazdamolekula komplexkomplexvendégmolekula
+
gazdamolekula
HPCD: hidroxipropilezett CDRAMEB: random metilezett CD
![Page 6: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/6.jpg)
Transzformátorállomás
![Page 7: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/7.jpg)
Alkalmazott módszereim
Biológiai módszerek a talajmikroflóra és a talajaktivitás
jellemzésére:
Biodegradációs tesztek:
• Zárt palack tesztZárt palack teszt
• Átlevegőztetett rendszer
SzénhidrogénbontóSzénhidrogénbontó- és aerob heterotróf sejtszám sejtszám
meghatározásameghatározása
Ökotoxikológiai teszt
Kémiai extrakciós eljárások:
Kimerítő:
• Hexán-aceton 2:1
Nem kimerítő:
• RAMEB ill. RAMEB ill.
HPBCD HPBCD
10%-os vizes 10%-os vizes
oldataoldata
![Page 8: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/8.jpg)
Ökotoxikológiai tesztek
Folsomia candida (Collembola): Akut, egy fajt alkalmazó teszt
A mikrobiális tevékenység hatására nő a szennyezőanyagok hozzáférhetősége (feltáródás) és megindul a lebomlás. Az előbbi a toxicitás növekedését, az utóbbi csökkenését okozza.
Minta Jellemzés
Kiindulási
Kontroll nem toxikus
Dízel nagyon toxikus
Transzformátorolaj toxikus
Pakura nagyon toxikus
A kísérlet végén
Kontroll nem toxikus
Dízel nagyon toxikus
Transzformátorolaj toxikus
Pakura toxikus
![Page 9: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/9.jpg)
Biodegradációs tesztZárt palack teszt
O2 fogyasztást és ezzel nyomáscsökkenést mértem
5 napon keresztül
Megállapítható: Toxikus hatású-e a szennyezőanyag,
Gátolja-e a mikrobák működését,Adaptálódott-e a mikroflóra, és aktívan működik-e,
Aktiválható-e a mikroflóra,Ha aktiválható, akkor milyen technológiai paraméterek
szükségesek az optimális működéshez
![Page 10: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/10.jpg)
Biodegradációs teszt eredményei
Nyomáscsökkenés az 5 napos zárt palack teszt során
A dízelolaj sokkal gyorsabban és könnyebben bontható a nagyobb mólsúlyú komponenseknél
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20induláskor
p /
102 P
a
t / min
kontroll dízel trafó
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20 6 hét után
p /
102 P
a
t / min
kontroll dízel trafó
![Page 11: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/11.jpg)
Olajbontó sejtek számának meghatározása
MintaSzénhidrogénbontó
sejtszám*103 sejt/g talaj
KiindulásiKontroll 43Dízelolajjal szennyezett 15000
Transzformátorolajjal szennyezett 210210
2. hétKontroll 21Dízelolajjal szennyezett 4300Transzformátorolajjal szennyezett 150150
4. hétKontroll 2,1
Dízelolajjal szennyezett 1500Transzformátorolajjal szennyezett 1515
6. hétKontroll 9,3Dízelolajjal szennyezett 930Transzformátorolajjal szennyezett 2323
![Page 12: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/12.jpg)
Extrakciós eljárások
MódszerMódszer• Ultrahang• Ülepítés• Vizes oldatok esetén szilárd
fázisú extrakcióval vízmentesítés, elúció hexán-aceton 2:1 eleggyel
• Gázkromatográfia Gázkromatográf: Shimadzu GC-17ADetektor: Lángionizációs detektor (FID)Mintaadagoló: Shimadzu AOC-5000 automata mintaadagolóInjektor: Split-splitlessGázok:Vivőgáz: Hélium (99,999 %)Segédgázok: Nitrogén (99,999 %)
Szintetikus levegő (99,999 %)Hidrogén (Whatman Hidrogén
generátorból)Oszlop: BP1 (13m x 0,2mm x 0,11mm)Hőfokprogram: A kolonnát 50 C-on tartjuk 3 percig, majd
315C-ra fűtjük 10 C/min-es felfűtési sebességgel, 12 percig tartjuk
Injektor hőmérséklete: 325CDetektor hőmérséklete: 325CSplit/splitless: Splitless, 0,5 minLineáris áramlási sebesség: 14 cm/secInjektált térfogat:2 l
![Page 13: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/13.jpg)
A vizsgált talajminták gázkromatografálható szénhidrogén tartalma (EPH)
és gravimetriásan mérhető szénhidrogén tartalma (SEM)
![Page 14: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/14.jpg)
Ciklodextrines extrakció- eredmények
A biodegradáció 2. hetében megnövekedett a RAMEB-oldattal
kiextrahálható szénhidrogén-tartalom
REH: RAMEB-oldattal extrahálható szénhidrogén-tartalom
HEH: HPBCD-oldattal extrahálható szénhidrogén-tartalom
A HEH folyamatosan csökken a kísérlet során
![Page 15: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/15.jpg)
Kromatogramok minőségi értékelése
Hexán-aceton 2:1 eleggyel
RAMEB -oldattal HPBCD -oldattal
Minutes6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
mV
olts
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100FID2_1trafo1_1001_HA2_1trafo1_1001_HA 20071123.met
FID2_4trafo1_1120_HA2_4trafo1_1120_HA 20071123.met
Minutes6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
mV
olts
0
20
40
60
80
100
120
FID2_1trafo1_1002_RAM2_1trafo1_1002_RAM 20071123.met
FID2_4trafo1_1115_RAM2_4trafo1_1115_RAM 20071123.met
Kiindulási
6 hét után
Kiindulási
6 hét után
Minutes6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
mV
olts
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55FIDi_trafo_HP1_1001i_trafo_HP1_1001 20080228.met
FIDi_trafo_HP1_1107i_trafo_HP1_1107 20080228.met
Kiindulási
6 hét után
A kémiailag kinyerhető össz-szénhidrogén mennyisége fogy a kísérlet során
A CD-k a kisebb C-atomszámú komponenseket extrahálják jobban
A RAMEB -oldat számára kedvezőbb komponensek táródnak fel
A HPBCD-oldat szelektívebb extrahálószer
600
540
480
420
360
300
240
180
120
60
0
![Page 16: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/16.jpg)
A transzformátorolajjal szennyezett talajban
mért kémiai és biológiai paraméterek
EPH REH HEH SEM OlajbontóTalajlégzés
Zárt palack
Talajlégzés
oszlopreaktor
EPH 1,0000
p= ---
REH -0,0177 1,0000
p=0,982 p= ---
HEH 0,8617 0,4913 1,0000
p=0,138 p=0,509 p= ---
SEM 0,9868 -0,0378 0,8354 1,0000
p=0,013 p=0,962 p=0,165 p= ---
Olajbontó 0,9018 0,3431 0,9659 0,8440 1,0000
p=0,098 p=0,657 p=0,034 p=0,156 p= ---
Talajlégzés - zárt palack
0,7109 0,6808 0,9606 0,7062 0,8620 1,0000
p=0,289 p=0,319 p=0,039 p=0,294 p=0,138 p= ---
Talajlégzés - oszlopreaktor
-0,4428 -0,6827 -0,7152 -0,5148 -0,5100 -0,8607 1,0000
p=0,557 p=0,317 p=0,285 p=0,485 p=0,490 p=0,139 p= ---
![Page 17: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/17.jpg)
Összefoglalás• A biológiai hozzáférhetőség becslésére nem kimerítő
extrakciót alkalmaztam• Kimutattam, hogy a CD-k a kisebb C-atomszámú
komponenseket extrahálják jobban, különösen a HPBCD• Eredményeit összevetettem a biológiai tesztekével• Megállapítottam:
– a HPBCD -oldatos extrakció alapján becsülhető a biológiailag elérhető szennyezőanyag-frakció
– Alkalmas a folyamatok követésére: nőtt a hozzáférhető szennyezőanyag koncentrációja, megindult a mikrobiológiai lebontás a kezelések hatására
![Page 18: CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081519/56813f6c550346895daa4274/html5/thumbnails/18.jpg)
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
Dr. Fenyvesi Éva (CycloLab Kft.)
Dr. Torkos Kornél (ELTE)
Balogh Klára (CycloLab Kft.)
Dr. Molnár Mónika (BME)
Dr. Szente Lajos (CycloLab Kft.)
Dr. Gruiz Katalin (BME)
Dr. Záray Gyula (ELTE)