1.2. Organik Kirleticilerle Kirlenmiş Olan Ekosistemlerin Biyoremediasyonu

Ham petrol ve rafine edilmiş petrol ürünleri, ekosistemleri kirleten organik kirleticilerin başlıca kaynaklarıdır. Petrol, asıl olarak üç hidrokarbon fraksiyonundan (parafin, naften ve aromatik) oluşmaktadır. Her bir petrol fraksiyonu, tanımlanmış bir oluşumdan ziyade genellikle yüzlerce farklı hidrokarbon molekülünden oluşmaktadır. Bu nedenle, fraksiyonlar; uçuculuk, biyo-yararlanım, toksisite, parçalanabilirlik ve kalıcılık yönünden birbirine benzememektedir. Petrolün işlenmesi ve teslimi sırasında dökülmelerin engellenmesi zordur. Bu karmaşık bileşen dizisi, etkili biyoremediasyon stratejileri tasarlamak için büyük bir güçlüktür.

Petrol hidrokarbonları, çevreye ulaştığı zaman, birkaç nedenin sonucu hasar meydana gelebilir. Başlıca biyolojik etki, petrol tabakasının su, besinler, O₂ ve ışığa ulaşım üzerine olan engelleyici etkisi nedeniyledir. Hidrokarbonların sitotoksik ve mutajenik etkisi, uzun süreli kirlilik sonuçlarına yol açmaktadır. Biyolojik olarak daha fazla kullanılabilen toksik bileşikler sadece artan zararlı etkiler göstermekle kalmaz, aynı zamanda biyodegradasyon için daha yüksek erişilebilirliğe de sahiptir. Buna karşılık, fazlasıyla yüzeyde toplanan fraksiyonlar daha az toksik ama ilgilenmesi daha zordur. Bu genel kural, kirlenmiş toprakların ya da çökeltilerin temizliği için biyolojik strateji tasarlamayla ilgilidir, çünkü petrol hidrokarbonları, bu matrisleri sıkı bir şekilde yüzeyde biriktirme eğilimi göstermektedir.

İyileştirme için uygun strateji seçimi, kirlenmiş matrisin fizyokimyasal özelliklerine, dökülmenin derecesine ve süresine (yaşına) bağlıdır. Biyoremediasyonun amacı, biyodegradasyon hızını yavaşlatan sınırlayıcı faktörlerin üstesinden gelmektir. Organik bileşiklerin biyoremediasyonu, in-situ ya da ex-situ arındırmaları ile yapılabilir. In-situ uygulamaları sırasında, organik kirlilik, kirliliğin olduğu alanda halledilir. Ex-situ teknolojileri, kirlenmiş toprağın, organik kirleticilerin çıkarılması için uygun bir arındırma sisteminin planlanabileceği bir yere taşınmasını içermektedir. Petrol hidrokarbonları için, dört senaryo ortaya çıkabilir:

1. Hidrokarbon girişi nedeniyle karbon kaynağının fazlası, diğer besinlerin sınırlanmasıyla sonuçlanmaktadır. Nitrojen ve fosfor eklenmesi, dengeyi yeniden sağlayabilir ve biyodegredasyon hızını arttırabilir.
2. Yetersiz oksijen varlığı, biyodegredasyon hızını azaltır. Aerobik hidrokarbon parçalanması sırasında hava enjeksiyonu ya da basit bir karıştırma, oksijen sınırlamasının üstesinden gelebilir.
3. Hidrokarbonların düşük biyo-yararlanımları. Çevre dostu yüzey aktif maddelerin eklenmesi (mikroorganizmalar ya da bitkiler tarafından üretilen toksik olmayan ve biyolojik olarak parçalanabilen maddeler gibi) çözünürlüğü ve böylece de hidrokarbonların biyo-yararlanımlarını arttırabilir.
4. Yerel mikrobiyal topluluklardan gelen verimsiz katabolik mekanizmalar. Saf kültür ya da mikrobiyal birlik hidrokarbon-parçalama mikroorganizmalarının eklenmesi, parçalanma hızını arttırabilir.