Depth distribution of bacterial diversity in lab scale up flow constructed wetlands

• Autorzy: Nowrotek M. , Gnida A. , Sochacki A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of research preformed on the biodiversity of bacteria at different depths of lab-scale constructed wetlands (CWs) systems loaded with water simulating electroplating wastewater. The bacterial biocenosis in two constructed wetland systems with different organic or mineral bed media was investigated. Samples were taken from the two columns to the metered synthetic galvanic wastewater, which included metals such as lead, nickel, zinc, copper and lactates, and cyanides. Samples were taken after 53 weeks of the experiment. The biodiversity analysis was performed on the basis of distribution of DNA fragments coding for bacterial 16S rRNA by denaturing gradient gel electrophoresis. Based on the bioinformatic analysis of the obtained fingerprints Shannon biodiversity index was calculated to estimate species diversity, and Jaccard index was determined, which allowed comparison of two communities. The study indicated that the two communities were significantly different, with a higher diversity in the column with a peat mixture.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących bioróżnorodności bakterii na różnych głębokościach wypełnienia złóż hydrofitowych wykorzystywanych w celu oczyszczania ścieków. Badano biocenozę bakteryjną dwóch złóż o wypełnieniu organicznym oraz mineralnym. Próbki pobrano z dwóch kolumn, do których dozowano syntetyczne ścieki galwanizerskie, w skład których wchodziły metale, takie jak: ołów, nikiel, cynk, miedź oraz mleczany, a także cyjanki. Próbki pobrano po 53 tygodniach pracy złoża.Analizę bioróżnorodności wykonano na podstawie wyników rozdziału fragmentów DNA kodujących bakteryjne 16S rRNA za pomocą elektroforezy w gradiencie czynnika denaturującego. Na podstawie analizy bioinformatycznej uzyskanego wzoru prążkowego (tzw. fingerprintu) wyznaczono współczynnik bioróżnorodności Shannona, stosowany do szacowania różnorodności gatunkowej, a także Indeks Jaccarda umożliwiający porównanie dwóch zbiorowisk bakterii. Uzyskane wyniki wykazały, że w kolumnie z wypełnieniem organicznym (torfem) bioróżnorodność bakterii jest większa w porównaniu z kolumną z wypełnienieem mineralnym.

Słowa kluczowe

EN

constructed wetlands; biodiversity; DGGE

PL

strumień wznośny; bioróżnorodność; DGGE

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 7, no. 2
• Strony: 75--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Nowrotek M.

• Environmental Biotechnology Department, Silesian University of Technology, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Gnida A.

• Environmental Biotechnology Department, Silesian University of Technology, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Sochacki A.

• Environmental Biotechnology Department, Silesian University of Technology, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Smith R.L.; Ecology and field biology; New York: Harper and Row; 1980.
• [2] Scholz M., Lee B.H.; Constructed wetlands: a review. Int. J. Environ. Stud.,Vol.62, 2005; p.421-447.
• [3] Kadlec R.H., Knight R.L.; Treatment wetlands. Boca Raton, FL: CRC Press; 1996 p.5-30.
• [4] Nurk K., Truu J., Truu M., Mander U.; Microbial characteristics and nitrogen transformation in planted soil filter for domestic wastewater treatment. J. Environ. Sci. Health A Tox Hazard Subst. Environ. Eng. Vol.40, 2005; p.1201-1214.
• [5] Sundberg C., Stendahl J.S.K., Tonderski K., Lindgren P.E.; Overland flow systems for treatment of landfill leachates – potential nitrification and structure of the ammonia-oxidizing bacterial community during a growing season. Soil Biol. Biochem., Vol.39, 2007; p.127-138.
• [6] Tao W., Hall K.J., Ramey W.; Effects of influent strength on microorganisms in surface flow mesocosm wetlands. Water Res., Vol.41, 2007b; p. 4557-4565.
• [7] Tietz A., Kirschner A., Langergraber G., Sleytr K., Haberl R.; Characterization of microbial biocenosis in vertical subsurface flow constructed wetlands. Sci. Total Environ., Vol.380, 2007; p.163-172.
• [8] Truu J., Nurk K., Juhanson J., Mander U.; Variation of microbiological parameters within planted soil filter for domestic wastewater treatment. J. Environ. Sci. Health A Tox. Hazard Subst. Environ. Eng., Vol.40, 2005; p.1191-1200.
• [9] Ibekwe A.M., Lyon S.R., Leddy M., Jacobson-Meyers M.; Impact of plant density and microbial composition on water quality from a free water surface constructed wetland. J. Appl. Microbiol., Vol.102, 2007; p.921-936.
• [10] Baptista J.D.C., Donnelly T., Rayne D., Davenport R.J.; Microbial mechanisms of carbon removal in subsurface flow wetlands.Water. Sci. Technol., Vol.48, 2003; p.127-134.
• [11] Walsh K.A., Hill T.C., Moffett B.F., Harris J.A., Shaw P.J., Wallace J.S.; Molecular characterization of bacteria in a wetland used to remove ammoniac from landfill leachate. Waste Manag. Res., Vol.20, 2002; p.529-535.
• [12] Lloyd J.R., Klessa D.A., Parry D.L., Buck P., Brown N.L.; Stimulation of microbial sulphate reduction in a constructed wetland: microbiological and geochemical analysis. Water Res., Vol.38, 2004; p.1822-1830.
• [13] Sobolewski P.A.; A review of processes responsible for metal removal in wetlands treating contaminated mine drainage. Int. J. Phytoremediation. Vol.1, 1997; p.19-51.
• [14] Newman, D.K., Beveridge, T.J., Morel, F.M.M.; Precipitation of arsenic trisulphide by Desulfotomaculum auripigmentum. Appl. Environ. Microbiol. Vol.63, 1997; p.2022-2028.
• [15] Skłodowska A.; Biologiczne metody ługowania metali ciężkich-biohydrometaluriga. (Biological methods of leaching of heavy metals – biohydrometallurgy) Post. Mikrobiol. Vol.39, 2000; p.73-89 (in Polish).
• [16] Sar P., Kazy S.K., Singh S.P; Intracellular nickel accumulation by Pseudomonas aeruginosa and its chemical nature. Letters in Applied Microbiology Vol.32, 2001; p.257-261.
• [17] Truu M., Truu J., Ivask M.; Soil microbiological and biochemical properties for assessing the effect of agricultural management practices in Estonian cultivated soils. Eur. J. Soil. Biol. Vol.44, 2008; p.231-237.
• [18] Ziembińska A., Węgrzyn A., Lalik A.; Markery molekularne – podstawy dla studentów uczelni technicznych (Molecular markers – basics for students of technical universities). Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2011 (in Polish).
• [19] Sudarma I., Suprapta D.; Diversity of soil microorganisms in banana habitats with and without Fusarium wilt symptom. J. ISSAAS Vol.17, No.1; 2011, p.147-159.