Skład biocenozy bakteryjnej osadu czynnego na przykładzie miejskiej oczyszczalni ścieków w Zgierzu

Liwarska-Bizukojć, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Skład biocenozy bakteryjnej osadu czynnego na przykładzie miejskiej oczyszczalni ścieków w Zgierzu

Autorzy

Liwarska-Bizukojć E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Composition of activated sludge biocenosis in the example of municipal wastewater treatment plant for a city of Zgierz

Języki publikacji

Abstrakty

Techniki biologii molekularnej pozwalają w coraz większym stopniu poznać skład i zrozumieć funkcjonowanie konsorcjów mikroorganizmów biorących udział w procesach oczyszczania ścieków czy biodegradacji odpadów. W pracy zidentyfikowano skład biocenozy osadu czynnego w oczyszczalni ścieków komunalnych w Zgierzu, dzięki czemu została poszerzona, jak na razie dość skromna, baza danych o mikroorganizmach w polskich oczyszczalniach ścieków. Skład biocenozy bakteryjnej zidentyfikowano za pomocą technik biologii molekularnej. Analiza składała się z dwóch zasadniczych etapów – izolacji genomowego DNA oraz sekwencjonowania wraz z analizą bioinformatyczną sekwencji. Badania wykazały, że na poziomie typu największy udział w biocenozie osadu czynnego miały Proteobacteria, a wśród nich najwięcej było bakterii należących do klasy Betaproteobacteria. Osad z oczyszczalni ścieków w Zgierzu wyróżniał się stosunkowo małą liczebnością bakterii z klasy Chloroflexi, co pokrywa się z obserwacjami makroskopowymi, wskazującymi na dobre właściwości sedymentacyjne tego osadu. Stwierdzono, że warunki tlenowe panujące w komorze osadu czynnego nie miały znaczącego wpływu na skład bakteryjny osadu czynnego. Mogły one powodować jedynie większy udział bakterii aerofilnych w części napowietrzanej komory (tlenowej) i/lub większy udział beztlenowców w jej części nienapowietrzanej (beztlenowej).

Molecular biology techniques allow for increasingly more thorough identification and understanding of functionality of microorganisms consortia involved in wastewater treatment or waste degradation processes. In this work, the bacterial community of activated sludge from the wastewater treatment plant in Zgierz (Poland) was identified. As a result, a somewhat limited database of microorganisms living in Polish wastewater treatment plants was supplemented with new data. The composition of bacterial community was identified with molecular biology techniques in two main stages: (1) isolation of genomic DNA, (2) DNA sequencing and bioinformatics analysis of the isolated sequences. The analyses revealed that the most abundant phylum was Proteobacteria with Betaproteobacteria present in highest numbers. Composition of the activated sludge was relatively low in Chloroflexi class bacteria. It is in alignment with macroscopic observations indicating good settlement properties of the activated sludge from the wastewater treatment plant in Zgierz. It was determined that aerobic (redox) conditions in the activated sludge chamber did not influence the composition of bacterial community. They might only cause increase in the contribution of aerobic bacteria in the aerated (oxygenated) part of the chamber or the anaerobic organisms in its anaerobic (deoxygenated) section.

Słowa kluczowe

bakterie identyfikacja biologia molekularna izolacja genomowego DNA sekwencjonowanie DNA oczyszczalnia ścieków osad czynny warunki tlenowe biocenoza

bacteria identification molecular biology isolation of genomic DNA DNA sequencing wastewater treatment plant activated sludge oxidoreductive conditions biocenosis

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2017

Tom

Vol. 39, nr 4

Strony

3--7

Opis fizyczny

Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Liwarska-Bizukojć E.

ewa.liwarska-bizukojc@p.lodz.pl

Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Zakład Technologii Oczyszczania Ścieków i Zagospodarowania Odpadów, al. Politechniki 6, 90-924 Łódź

Bibliografia

1. A. RASZKA, A. ZIEMBIŃSKA, A. WIECHETEK: Metody i techniki biologii molekularnej w biotechnologii środowiskowej. Czasopismo Techniczne. Środowisko 2009, vol. 2-Ś, ss. 101–114.
2. M. ALBERTSEN, L. B. HANSEN, A. M. SAUNDERS, P. H. NIELSEN, J. L. NIELSEN: A metagenome of a fullscale microbial community carrying out enhanced biological phosphorus removal. The International Society for Microbial Ecology Journal 2012, Vol. 6, pp. 1094–1106.
3. M. KAEVSKA, P. VIDENSKA, P. VASICKOVA: Changes in microbial composition of wastewater during treatment in a full-scale plant. Current Microbiology 2016, Vol. 72, pp. 128–132.
4. A. MUSZYŃSKI, A. TABERNACKA, A. MIŁOBĘDZKA: Long-term dynamics of the microbial community in a fullscale wastewater treatment plant. International Biodeterioration and Biodegradation 2015, Vol. 100, pp. 44–51.
5. T. ZHANG, M.-F. SHAO, L. YE: 454 Pyrosequencing reveals bacterial diversity of activated sludge from 14 sewage treatment plants. The International Society for Microbial Ecology Journal: Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology 2012, Vol. 6, pp. 1137–1147.
6. M.-T. WONG, T. MINO, R. J. SEVIOUR, M. ONUKI, W. T. LIU: In situ identification and characterization of the microbial community structure of full-scale enhanced biological phosphorous removal plants in Japan. Water Research 2005, Vol. 39, pp. 2901–2914.
7. A. MUSZYŃSKI, M. ŁEBKOWSKA, A. TABERNACKA, A. MIŁOBĘDZKA: From macro to lab-scale: Changes in bacterial community led to deterioration of EBPR in lab reactor. Central European Journal of Biology 2013, Vol. 8, No. 2, pp. 130–142.
8. A. GONZALEZ-MARTINEZ, A. RODRIGUEZ-SANCHEZ, B. MUNÕZ-PALAZON, M.-J. GARCIA-RUIZ, F. OSORIO, M.C.M. van LOOSDRECHT, J. GONZALEZ-LOPEZ: Microbial community analysis of a full-scale DEMON bioreactor. Bioprocess and Biosystems Engineering 2015, Vol. 38, pp. 499–508.
9. S. JURETSCHKO, A. LOY, A. LEHNER, M. WAGNER: The microbial community composition of a nitrifying-denitrifying activated sludge from an industrial sewage treatment plant analyzed by the full-cycle rRNA approach. Systems Applied Microbiology 2002, Vol. 25, pp. 84–99.
10. Y. KONG, Y. XIA, Y.L. NIELSEN, P.H. NIELSEN: Structure and function of the microbial community in a full-scale enhanced biological phosphorus removal plant. Microbiology 2007, Vol. 153, pp. 4061–4073.
11. A. T. MIELCZAREK, C. KRAGELUND, P. S. ERIKSEN, P. H. NIELSEN: Population dynamics of filamentous bacteria in Danish wastewater treatment plants with nutrient removal. Water Research 2012, Vol. 46, pp. 3781–3795.
12. A. T. MIELCZAREK, H. T. NGUYEN, J. L. NIELSEN, P. H. NIELSEN: Population dynamics of bacteria involved in enhanced biological phosphorus removal in Danish wastewater treatment plants. Water Research 2013, Vol. 47, pp. 1529–1544.
13. A. CYDZIK-KWIATKOWSKA, M. ZIELINSKA, I. WOJNOWSKA-BARYŁA: Impact of operational parameters on bacterial community in a full-scale municipal wastewater treatment plant. Polish Journal of Microbiology 2012, Vol. 61, pp. 41–49.
14. P. H. NIELSEN, A. T. MIELCZAREK, C. KRAGELUND, J. L. NIELSEN, A. M. SAUNDERS, Y. KONG, A. A. HANSEN, J. VOLLERTSEN: A conceptual ecosystem model of microbial communities in enhanced biological phosphorus removal plants. Water Research 2010, Vol. 44, No. 17, pp. 5070–5088.
15. P. H. NIELSEN, A. M. SAUNDERS, A. A. HANSEN, P. LARSEN, J. L. NIELSEN: Microbial communities involved in enhanced biological phosphorus removal from wastewater – a model system in environmental biotechnology. Current Opinion in Biotechnology 2012, Vol. 23, pp. 452–459.
16. A. MIŁOBĘDZKA, A. MUSZYŃSKI: Selection of methods for activated sludge bulking control using a molecular biology technique combined with respirometric tests. BioTechnologia. Journal of Biotechnology, Computational Biology and Bionanotechnology 2016, Vol. 97, No. 3, 187–193.
17. P. H. NIELSEN, K. D. MCMAHON: Microbiology and microbial ecology of the activated sludge process. In: D. JENKINS, J. WANNER [Eds.]: Activated Sludge – 100 Years and Counting. IWA Publishing, London 2014.
18. T. Z. DESANTIS, P. HUGENHOLTZ, N. LARSEN, M. ROJAS, E. L. BRODIE, K. KELLER, T. HUBER, D. DALEVI, P. HU, G. L. ANDERSEN: Greengenes, a chimera-checked 16S rRNA gene database and workbench compatible with ARB. Applied and Environmental Microbiology 2006, Vol. 72, No. 7, pp. 5069–5072.
19. D. GENDASZEWSKA, E. LIWARSKA-BIZUKOJC: Adaptation of microbial communities in activated sludge to 1-decyl-3-methylimidazolium bromide. Water Science and Technology 2016, Vol. 74, No. 5, pp. 1227–1234.
20. M. SCHMID, A. THILL, U. PURKHOLD, M. WALCHER, J. Y. BOTTERO, P. GINESTET, P.H. NIELSEN, S. WUERTZ, M. WAGNER: Characterization of activated sludge flocs by confocal laser scanning microscopy and image analysis. Water Research 2003, Vol. 37, No. 37, pp. 2043–2052.
21. R. CHOUARI, D. le PASLIER, P. DAEGELEN, P. GINESTET, J. WEISSENBACH, A. SGHIR: Molecular evidence for novel planctomycete diversity in a municipal wastewater treatment plant. Applied Environmental Microbiology 2003, Vol. 69, No. 12, pp. 7354–7363.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-1cd5b69b-a470-49a8-a645-65822925c456