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Environmental Science and Pollution Research
Article . 2019 . Peer-reviewed
License: CC BY
Data sources: Crossref
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https://dx.doi.org/10.60692/sz...
Other literature type . 2019
Data sources: Datacite
https://dx.doi.org/10.60692/wq...
Other literature type . 2019
Data sources: Datacite
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Differentiation between physical and chemical effects of oil presence in freshly spiked soil during rhizoremediation trial

التمييز بين الآثار الفيزيائية والكيميائية لوجود النفط في التربة المسننة حديثًا أثناء تجربة المعالجة الجذرية
Authors: Imran Hussain; Markus Puschenreiter; Gerhard Soja; Syed Gul Abbas Shah Sani; Waqas–ud–Din Khan; Thomas G. Reichenauer;

Differentiation between physical and chemical effects of oil presence in freshly spiked soil during rhizoremediation trial

Abstract

La contamination par le pétrole et son assainissement via des solutions à base de plantes ont suscité une attention croissante de la part des scientifiques et des ingénieurs de l'environnement. Dans la présente étude, les réponses physiologiques et de croissance de deux espèces végétales tolérantes au diesel (limite de tolérance : 1500-2000 mg/kg), le ray-grass italien (Lolium multiflorum) et le trèfle à pattes d'oiseau (Lotus corniculatus), ont été étudiées dans des sols modifiés à l'huile végétale et au diesel. Une expérience de pot à effet de serre à long terme (147 jours) a été menée pour différencier l'objectif principal de l'étude : les effets physiques et chimiques de l'huile (végétale et diesel) dans les sols fraîchement dopés en évaluant les performances de la plante et la dégradation des hydrocarbures. De plus, les performances des plantes ont été évaluées en termes de germination des graines, de biomasse des pousses des plantes, de paramètres physiologiques et de biomasse racinaire. L'ajout d'huile diesel et d'huile végétale dans des sols fraîchement dopés a montré des effets délétères sur l'émergence des semis, la biomasse racinaire et la teneur en chlorophylle des plantes herbacées et légumineuses. Le ray-grass italien a montré une plus grande sensibilité en termes de taux de germination à la fois à l'huile végétale et à l'huile diesel par rapport aux sols non contaminés, tandis que le trèfle à pattes d'oiseau a réduit le taux de germination uniquement dans les sols impactés par l'huile diesel. Les résultats de la présente étude suggèrent que les effets physiques et chimiques de l'huile posent des effets négatifs sur la croissance des plantes et le développement des racines. Cette observation peut expliquer le phénomène de croissance réduite des plantes dans les sols contaminés vieillis/altérés au cours des expériences de rhizoremédiation.

La contaminación por petróleo y su remediación a través de soluciones basadas en plantas han recibido cada vez más atención por parte de científicos e ingenieros ambientales. En el estudio actual, se han investigado las respuestas fisiológicas y de crecimiento de dos especies de plantas tolerantes al diésel (límite de tolerancia: 1500-2000 mg/kg), el raigrás italiano (Lolium multiflorum) y el trébol de pie de ave (Lotus corniculatus), en suelos modificados con aceite vegetal y aceite diésel. Se realizó un experimento de maceta de invernadero a largo plazo (147 días) para diferenciar el enfoque principal del estudio: los efectos físicos y químicos del aceite (vegetal y diesel) en suelos recién enriquecidos mediante la evaluación del rendimiento de la planta y la degradación de los hidrocarburos. Además, se evaluó el rendimiento de las plantas en términos de germinación de semillas, biomasa de brotes de plantas, parámetros fisiológicos y biomasa de raíces. La adición de aceite diesel y aceite vegetal en suelos recién enriquecidos mostró efectos nocivos sobre la emergencia de plántulas, la biomasa de raíces/brotes y el contenido de clorofila de las plantas de pasto y leguminosas. El raigrás italiano mostró más sensibilidad en términos de tasa de germinación tanto al aceite vegetal como al diesel en comparación con los suelos no contaminados, mientras que el trébol Birdsfoot redujo la tasa de germinación solo en suelos impactados por el diesel. Los resultados del estudio actual sugieren que tanto los efectos físicos como químicos del aceite plantean efectos negativos del crecimiento de las plantas y el desarrollo de las raíces. Esta constatación puede explicar el fenómeno de la reducción del crecimiento de las plantas en suelos contaminados envejecidos/erosionados durante los experimentos de rizorremediación.

Petroleum contamination and its remediation via plant-based solutions have got increasing attention by environmental scientists and engineers. In the current study, the physiological and growth responses of two diesel-tolerant plant species (tolerance limit: 1500-2000 mg/kg), Italian ryegrass (Lolium multiflorum) and Birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus), have been investigated in vegetable oil- and diesel oil-amended soils. A long-term (147-day) greenhouse pot experiment was conducted to differentiate the main focus of the study: physical and chemical effects of oil (vegetable and diesel) in freshly spiked soils via evaluating the plant performance and hydrocarbon degradation. Moreover, plant performance was evaluated in terms of seed germination, plant shoot biomass, physiological parameters, and root biomass. Addition of both diesel oil and vegetable oil in freshly spiked soils showed deleterious effects on seedling emergence, root/shoot biomass, and chlorophyll content of grass and legume plants. Italian ryegrass showed more sensitivity in terms of germination rate to both vegetable and diesel oil as compared to non-contaminated soils while Birdsfoot trefoil reduced the germination rate only in diesel oil-impacted soils. The results of the current study suggest that both physical and chemical effects of oil pose negative effects of plant growth and root development. This observation may explain the phenomenon of reduced plant growth in aged/weathered contaminated soils during rhizoremediation experiments.

وقد حظي التلوث النفطي ومعالجته عن طريق الحلول النباتية باهتمام متزايد من قبل العلماء والمهندسين البيئيين. في الدراسة الحالية، تم التحقيق في الاستجابات الفسيولوجية والنمو لنوعين من النباتات التي تتحمل الديزل (حد التحمل: 1500-2000 مجم/كجم)، الريجراس الإيطالي (Lolium multiflorum) و Birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus)، في التربة المعدلة بالزيت النباتي وزيت الديزل. تم إجراء تجربة وعاء دفيئة طويلة الأجل (147 يومًا) للتمييز بين التركيز الرئيسي للدراسة: الآثار الفيزيائية والكيميائية للزيت (الخضروات والديزل) في التربة الطازجة من خلال تقييم أداء النبات وتدهور الهيدروكربونات. علاوة على ذلك، تم تقييم أداء النبات من حيث إنبات البذور، والكتلة الحيوية للنباتات، والمعلمات الفسيولوجية، والكتلة الحيوية الجذرية. أظهرت إضافة كل من زيت الديزل والزيت النباتي في التربة المسننة الطازجة آثارًا ضارة على ظهور الشتلات، والكتلة الحيوية الجذرية/البراعم، ومحتوى الكلوروفيل في نباتات العشب والبقوليات. أظهر نبات الريجراس الإيطالي حساسية أكبر من حيث معدل الإنبات لكل من الزيوت النباتية وزيت الديزل مقارنة بالتربة غير الملوثة بينما قلل نبات البيردسفوت تريفويل من معدل الإنبات فقط في التربة المتأثرة بزيت الديزل. تشير نتائج الدراسة الحالية إلى أن الآثار الفيزيائية والكيميائية للزيت تشكل آثارًا سلبية لنمو النبات وتطور الجذر. قد تفسر هذه الملاحظة ظاهرة انخفاض نمو النبات في التربة الملوثة القديمة/المعرضة للتلوث أثناء تجارب معالجة الجذور.

Keywords

Biomass (ecology), Organic chemistry, Food science, Soil, Engineering, Soil contamination, Soil water, Soil Pollutants, Biomass, Soil Microbiology, Microbiota, Shoot, Microbial Bioremediation of Organic Pollutants, Pollution, Legume, Chemistry, Biodegradation, Environmental, Petroleum, Vegetable oil, Rhizosphere, Physical Sciences, Plant Shoots, Seedling, Germination, Petroleum Microbiology, Poaceae, Environmental science, Lotus corniculatus, Lolium multiflorum, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Lolium, Plant Oils, Electrical and Electronic Engineering, Biology, Electrokinetic Soil Remediation Techniques and Applications, Soil science, Agronomy, Seedlings, Oil Biodegradation, Environmental Science, Lotus, Diesel fuel

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