Effetto di inoculazione di Pseudomonas sp. TF716 sulle emissioni di N2O durante il rizoremediation del diesel

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 13018 (2022) Citare questo articolo

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È aumentata la richiesta di tecnologie di rizorisanamento in grado di ridurre al minimo le emissioni di gas serra rimuovendo al contempo efficacemente gli inquinanti al fine di mitigare il cambiamento climatico. L'effetto di inoculazione di Pseudomonas sp. È stato studiato il TF716 sulle emissioni di N2O e sulle prestazioni di bonifica durante il rizorisanamento del terreno contaminato da diesel coltivato a festuca arundinacea (Festuca arundinacea) o mais (Zea mays). Pseudomonas sp. TF716 è stato isolato dal suolo della rizosfera della festuca arundinacea. Il tasso massimo di riduzione di N2O di TF716 è stato di 18,9 mmol N2O g di cellule secche −1 h−1, che è superiore ai tassi di Pseudomonas spp precedentemente riportati. Quando Pseudomonas sp. TF716 è stato aggiunto a terreno contaminato da diesel e coltivato con festuca arundinacea, il potenziale di riduzione dell'N2O del suolo era 2,88 volte superiore a quello del terreno senza inoculazione durante il periodo iniziale (0-19 giorni) e successivamente 1,08-1,13 volte superiore. Tuttavia, non è stato riscontrato alcun miglioramento nel potenziale di riduzione di N2O per il terreno coltivato a mais dopo l'inoculazione con il ceppo TF716. Inoltre, l’inoculazione di TF716 non ha influenzato in modo significativo la degradazione del diesel durante il rizorisanamento, suggerendo che l’attività dei microrganismi coinvolti nella degradazione del diesel non è stata influenzata dal trattamento con TF716. L'analisi della dinamica dei generi batterici associati alla riduzione di N2O ha mostrato che Pseudomonas aveva la più alta abbondanza relativa durante la rizoremediazione del terreno contaminato da diesel, piantato con festuca arundinacea e trattato con il ceppo TF716. Nel complesso, questi risultati suggeriscono che le emissioni di N2O durante il rizorisanamento del terreno contaminato da diesel utilizzando la festuca arundinacea possono essere ridotte con l’aggiunta di Pseudomonas sp. TF716.

Il petrolio è la fonte energetica più utilizzata a livello globale e gli idrocarburi del petrolio (PH) possono fuoriuscire nel suolo e nelle acque sotterranee durante lo stoccaggio, il trasporto e l'utilizzo, minacciando l'ambiente1,2,3. I PH che contaminano il suolo non solo disturbano l'equilibrio ecologico ma danneggiano anche il paesaggio circostante ed emettono odori, causando danni estetici ed economici4,5. Tra le varie tecnologie di bonifica del suolo che sono state proposte, la rizorisanamento è particolarmente promettente perché può accelerare la biodegradazione dei PH sfruttando la stretta interazione tra le radici delle piante e i microrganismi rizosferici1.

Nella rizorisanamento del suolo contaminato da PH, vengono generalmente aggiunte fonti di azoto per migliorare l'efficienza della biodegradazione, che può provocare emissioni di protossido di azoto (N2O)6. L'ammonio nel suolo viene tipicamente nitrificato e poi denitrificato dai microrganismi ed emesso nell'atmosfera sotto forma di N2. Tuttavia, se non si verifica la riduzione di N2O, un metabolita intermedio, a N2, è possibile che venga rilasciato N2O6,7,8. L’N2O è un gas serra significativo con un potenziale di riscaldamento globale (GWP) circa 298 volte superiore a quello della CO29. Una volta scaricato nell'atmosfera, l'N2O ha un lungo tempo di permanenza, pari a circa 121 anni9 ed è un precursore dell'ossido nitrico (NO), che distrugge lo strato di ozono nella stratosfera attraverso reazioni fotochimiche10,11.

Nell’ambito dell’obiettivo di rimuovere gli inquinanti ambientali come risposta al cambiamento climatico, è necessario ridurre al minimo le emissioni di N2O durante la bonifica del suolo contaminato da PH. Una soluzione utile a questo proposito è utilizzare attivamente batteri in grado di ridurre N2O in N2. Pertanto, nel presente studio, è stato valutato l'effetto di un batterio che riduce l'N2O sulle emissioni di N2O durante la rizoremediazione del suolo contaminato dal PH. Un isolato batterico con eccellente capacità di riduzione di N2O è stato estratto da un brodo arricchito che utilizzava il terreno della rizosfera come fonte di inoculo e N2O è stato fornito come accettore finale di elettroni. L'effetto di inoculazione del batterio isolato sul potenziale di riduzione di N2O dei campioni di terreno è stato valutato per il rizorisanamento di terreni contaminati da PH coltivati ​​con festuca arundinacea (Festuca arundinacea) o mais (Zea mays). Inoltre, è stato studiato anche l’effetto dell’inoculazione dell’isolato sull’efficienza di rimozione del PH, sulla crescita delle piante e sulla comunità batterica del suolo associata alla riduzione di N2O.