Immobilisation of selected bacteria for remediation on various media

• Autorzy: Kowalska A. , Grobelak A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.4.11

Warianty tytułu

PL

Immobilizacja wybranych bakterii o znaczeniu remediacyjnym na różnych nośnikach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Soil degradation generates the need for reclamation measures. Bioaugmentation represents a promising method to treat degraded soils. The introduction of microorganisms into the soil often requires immobilisation. Porous media, such as biochar, have been used for the purpose. The introduction of individual bacteria into the soil requires the choice of a suitable medium to ensure high bacterial survival rate and effective bioaugmentation. The possibility of immobilization of Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense and a bacterial consortium by means of encapsulation in alginate with the addition of biochar, nanosilica, perlite or vermiculite was analysed in the study. The best effects of B. subtilis immobilization were obtained with alginate with 5 ml of biochar, P. fluorescens - with 25% (v/v) perlite and vermiculite, while A. brasilense - with 25% (v/v) alginate and 50% (v/v) perlite. The most effective immobilization of the bacterial consortium was achieved using alginate with addition of 50% (v/v) of biochar.

PL

Degradacja gleb generuje konieczność podjęcia działań rekultywacyjnych. Bioaugmentacja stanowi obiecującą metodę oczyszczania gleb zdegradowanych. Wprowadzenie mikroorganizmów do gleby bardzo często wymaga zastosowania immobilizacji. Do tego celu wykorzystuje się porowate nośniki, takie jak biowęgiel. Wprowadzenie poszczególnych bakterii do gleby wymaga doboru odpowiedniego nośnika zapewniającego wysoką przeżywalność bakterii oraz umożliwiającego efektywną bioaugmentację. W niniejszej pracy określono możliwość immobilizacji Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense oraz konsorcjum bakteryjnego poprzez kapsułkowanie w alginianie z dodatkiem biowęgla, nanokrzemionki, perlitu lub wermikulitu. Najlepsze efekty immobilizacji B. subtilis uzyskano z zastosowaniem alginianu z dodatkiem 5 ml biowęgla, P. fluorescens z wykorzystaniem 25% (v/v) perlitu i wermikulitu, natomiast A. brasilense 25% (v/v) alginianu i 50% (v/v) perlitu. Najefektywniejszą immobilizację konsorcjum bakteryjnego uzyskano z wykorzystaniem alginianu z dodatkiem 50% (v/v) biowęgla.

Słowa kluczowe

EN

immobilization; bioaugmentation; degraded soil; soil contamination; bioremediation

PL

immobilizacja; bioaugmentacja; gleby zdegradowane; bioremediacja

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 4
• Strony: 461--472
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., 1 rys., wykr.

Twórcy

autor

Kowalska A.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment, Institute of Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

autor

Grobelak A.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment, Institute of Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Marchut-Mikołajczyk O., Kwapisz E., Antczak T., Enzymatyczna bioremediacja ksenobiotyków, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2013, 16(1), 39-55.
• [2] Grobelak A., Hiller J., Jeleń K., Zastosowanie procesu bioremediacji w usuwaniu zanieczyszczeń ropopochodnych, Dokonania Młodych Naukowców 2014, 2, 212-215.
• [3] Gałązka A., Zanieczyszczenia gleb substancjami ropopochodnymi z uwzględnieniem biologicznych metod ich oczyszczania, Kosmos 2015, 64, 1, 145-164.
• [4] Zawierucha I., Malina G., Ciesielski W., Rychter P., Effectiveness of intrinsic biodegradation enhancement in oil hydrocarbons contaminated soil, Archives of Environmental Protection 2014, 1, 101-113.
• [5] Adamski W., Nowoczesne technologie rekultywacji gleb, Ochrona Środowiska 1993, 1-2, 7-17.
• [6] Das A., Osborne J.W., Bioremediation of Heavy Metals, [in:] K.M. Gothandam, S. Ranjan, N. Dasgupta, C. Ramalingam, & E. Lichtfouse (Eds.), Nanotechnology, Food Security and Water Treatment, 2018, 277-311.
• [7] Liu S.-H., Zeng G.-M., Niu Q.-Y., Liu Y., Zhou L., Jiang L.-H., Tan X., Xu P., Chen Z., Cheng M., Bioremediation mechanisms of combined pollution of PAHs and heavy metals by bacteria and fungi: A mini review, Bioresource Technology 2017, 224, 25-33.
• [8] Yadav K.K., Gupta N., Bioremediation of heavy metals from contaminated sites using potential species: A review, International Journal of Environment and Pollution 2017, 37 (1), 65-84.
• [9] Błaszczak M.K., Mikroorganizmy w ochronie środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.
• [10] Nowak J., Bioremediacja gleb z ropy i jej produktów, Biotechnologia 2008, 1(80), 97-108.
• [11] Poi G., Aburto-Medina A., Mok P.C., Ball A.S., Shahsavari E., Large scale bioaugmentation of soil contaminated with petroleum hydrocarbons using a mixed microbial consortium, Ecological Engineering 2017, 102, 64-71.
• [12] Wu M., Li W., Dick W.A., Ye X., Chen K., Kost D., Chen L., Bioremediation of hydrocarbon degradation in a petroleum-contaminated soil and microbial population and activity determination, Chemosphere 2017, 169, 124-130.
• [13] Bento F.M., Camargo F.A.O., Okeke B.C., Frankenberger W.T., Comparative bioremediation of soils contaminated with diesel oil by natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation, Bioresource Technology 2005, 96(9), 1049-1055.
• [14] Simó G., Fernández-Fernández E., Vila-Crespo J., Ruipérez V., Rodríguez-Nogales J.M., Effect of stressful malolactic fermentation conditions on the operational and chemical stability of silica-alginate encapsulated Oenococcus oeni, Food Chemistry 2019, 276, 643-651.
• [15] Pietraszek, P., Walczak, P., Charakterystyka i możliwości zastosowania bakterii z rodzaju Bacillus wyizolowanych z gleby, Polish Journal of Agronomy 2014, 16, 37-44.
• [16] Włóka D., Kacprzak M., Grobelak A., Grosser A., Napora A., The impact of PAHs contamination on the physicochemical properties and microbiological activity of industrial soils, Polycyclic Aromatic Compounds 2014, 35(5), 372-386.
• [17] Nawaz M.S., Franklin W., Cerniglia C.E., Degradation of acrylamideby immobilized cells of a Pseudomonas sp. and Xanthomonas maltophilia, Canadian Journal of Microbiology 1992, 39, 207-212.
• [18] Ferschl A., Loidl M., Ditzelmuller G., Hinteregger C., Streichsbier F., Continuous degradation of 3-chloroaniline by calcimnalginate-entrapped cells of Pseudomonas acidovorans CA28: influence of additional substrates, Applied Microbiology and Biotechnology 1991, 35, 544-550.
• [19] Overmeyer C., Rehm H.-J., Biodegradation of 2-chloroethanol by freely suspended and adsorbed immobilized Pseudomonas putida US2 in soil, Applied Microbiology and Biotechnology 1995, 43, 143-149.
• [20] Alessandrello M.J., Parellada E.A., Tomás M.S.J., Neske A., Vullo D.L., Ferrero M.A., Polycyclic aromatic hydrocarbons removal by immobilized bacterial cells using annonaceous acetogenins for biofilm formation stimulation on polyurethane foam, Journal of Environmental Chemical Engineering 2017, 5(1), 189-195.
• [21] Sagir E., Alipour S., Elkahlout K., Koku H., Gunduz U., Eroglu I., Yucel M., Biological hydrogen production from sugar beet molasses by agar immobilized R. capsulatus in a panel photobioreactor, International Journal of Hydrogen Energy 2018, 43(32), 14987-14995.
• [22] Yogesh P., Gupte A., Biological treatment of textile dyes by agar-agar immobilized consortium in a packed bed reactor, Water Environment Research 2015, 87(3), 242-251.
• [23] Elkahlout K., Alipour S., Eroglu I., Gunduz U., Yucel M., Long-term biological hydrogen production by agar immobilized Rhodobacter capsulatus in a sequential batch photobioreactor, Bioprocess and Biosystems Engineering 2017, 40(4), 589-599.
• [24] Grobelak A., Napora A., Kacprzak M., The impact of plant growth promoting bacteria (PGPB) on the development of phytopathogenic fungi, Folia Biologica et Oecologica 2014, 10(1), 107-112.
• [25] Chen Y.-M., Lin T.-F., Huang C., Lin J.-C., Hsieh F.-M., Degradation of phenol and TCE using suspended and chitosan-bead immobilized Pseudomonas putida, Journal of Hazardous Materials 2007, 148, 660-670.
• [26] Liang Y., Zhang X., Dai D., Li G., Porous biocarrier-enhanced biodegradation of crude oil contaminated soil, International Biodeterioration & Biodegradation 2009, 7, 63-80.
• [27] Balfanz J., Rehm H.J., Biodegradation of 4-chlorophenol by adsorptive immobilized Alcaligenes sp. A 7-2 in soil, Applied Microbiology and Biotechnology 1991, 35, 662-668.
• [28] Ajao A.T., Adebayo G.B., Yakubu S.E., Bioremediation of textile industrial effluent using mixed culture of Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis immobilized on agar-agar in a bioreactor, Journal of Microbiology and Biotechnology 2011, 1(3), 50-56.
• [29] Liffourren A.S., Lucchesi, G.I., Alginate-perlite encapsulated Pseudomonas putida A (ATCC 12633) cells: Preparation, characterization and potential use as plant inoculants, Journal of Biotechnology 2018, 278, 28-33.
• [30] Thirumal G., Subhash Reddy R., Triveni S., Bhave M.H.V., Evaluate the shelf life of irridiated carrier based pseudomonas biofertilizer stored at different temperatures at different intervals, Int. J. Pure App. Biosci. 2017, 5(4), 2158-2164.
• [31] Dan S.U., Pei-jun L.I., Stagnitti F., Xian-zhe X., Biodegradation of benzo[a]pyrene in soil by Mucor sp. SD06 and Bacillus sp. SB02 co-immobilized on vermiculite, Journal of Environmental Sciences 2006, 18(6), 1204-1209.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).