The Toxicity of Aluminium Salts to Lecane Inermis Rotifers : Are Chemical and Biological Methods Used to Overcome Activated Sludge Bulking Mutually Exclusive?

• Autorzy: Klimek B. , Fiałkowska E. , Fyda J. , Kocerba-Soroka W. , Pajdak-Stós A. , Sobczyk Ł.

Warianty tytułu

PL

Toksyczność soli glinu dla wrotków Lecane inermis : czy chemiczne i biologiczne metody zwalczania puchnięcia osadu czynnego wykluczają się wzajemnie?

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to assess the effects of two flocculants that are often used to overcome activated sludge bulking problems - aluminium chloride, AlCl3, and aluminium sulphate, Al2(SO4)3 - on Lecaneinermis (Rotifera, Monogononta) at three different temperatures: 8, 15 and 20°C. The mean EC50 value (effective concentration, mg dm-3) calculated for the 24 h mortality test was 0.012 mg Al3+dm-3. Next, the effects of low concentrations of the Al-salts on the population development from single individuals (parthenogenetic females) were tested in a 21-day experiment. At concentrations as low as EC4.8 and EC0.48, both Al-salts affected rotifer population negatively. However, temperature was the most pronounced factor that modified the toxicity of the Al-salts to the rotifers. On the 12th day of the experiment, there were significant interactions between temperature and the Al-salts, indicating that the chemicals were more toxic to the rotifers at 20°C than at lower temperatures. The weaker rotifers sensitivity to Al-salts (especially to AlCl3) in temperatures below 15°C, when the biggest problems associated with sludge bulking occurs,may means use both rotifers and chemicals reasonable and effective.

PL

Sole glinu są powszechnie stosowanym fl okulantem, służącym zwalczaniu puchnięcia osadu czynnego w biologicznych oczyszczalniach ścieków. Nowa idea biologicznego zwalczania tego niekorzystnego dla prawidłowej pracy oczyszczalni zjawiska polega na zastosowaniu wrotków z gatunku z Lecaneinermis. Wrotki te naturalnie występują w osadzie czynnym i są w stanie zjadać bakterie nitkowate, jak Microthrixparvicella, sprawiające najwięcej problemów w eksploatacji oczyszczalni podczas miesięcy zimowych. Celem badań było porównanie toksyczności chlorku glinu AlCl3 oraz siarczanu glinu Al2(SO4)3 dla wrotków Lecaneinermis w trzech temperaturach: 8, 15 and 20°C. Średnią wartość EC50 (stężenie powodujące 50% efekt, mg dm-3) dla śmiertelności wrotków na podstawie 24-godzinnego testu ustalono na poziomie 0.012 mg Al3+ dm-3. Następnie, badano wpływ niskich stężeń soli glinu na tempo wzrostu populacji z pojedynczego osobnika (partenogenetyczna samica) w 21-dniowym eksperymencie. Ustalono, że stężenia na poziomie odpowiadającym EC4.8, a nawet EC0.48 wpływają negatywnie na tempo wzrostu populacji. Temperatura silnie wpływała na toksyczność glinu. W 12-tym dniu eksperymentu stwierdzono, że zachodzi istotna interakcja pomiędzy toksycznością glinu i temperaturą, wskazująca, że w 20°C glin jest bardziej toksyczny dla wrotków niż w niższych badanych temperaturach. Mniejsza wrażliwość wrotków na glin w temperaturze poniżej 15°C może oznaczać, że łączenie tych dwóch metod zwalczania puchnięcia osadu czynnego w miesiącach zimowych może być racjonalnym i efektywnym rozwiązaniem.

Słowa kluczowe

EN

toxicity of Al-salts; EC50; rotifers; wastewater treatment; combined stressors

PL

toksyczność soli glinu; EC50; wrotki; oczyszczanie ścieków; łączenie stresorów

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 39, no. 3
• Strony: 127--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., wykr.

Twórcy

autor

Klimek B.

• Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University Gronostajowa 7, 30-387 Kraków, Poland

autor

Fiałkowska E.

• Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University Gronostajowa 7, 30-387 Kraków

autor

Fyda J.

• Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University Gronostajowa 7, 30-387 Kraków

autor

Kocerba-Soroka W.

• Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University Gronostajowa 7, 30-387 Kraków

autor

Pajdak-Stós A.

• Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University Gronostajowa 7, 30-387 Kraków

autor

Sobczyk Ł.

• Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University Gronostajowa 7, 30-387 Kraków

Bibliografia

• [1] Ødegaard, H. (1998). Optimised particle separation in the primary step of wastewater treatment. Water Science and Technology, 37, 43-53.
• [2] Suschka, J., & Kowalski, E. (2009). Sewage sludge and foam management in enhanced biological nutrients removal plants. Archives of Environmental Protection, 35, 105-119.
• [3] Kluczka, J., Zołotajkin, M., & Ciba, J. (2012). Specjacja glinu w wodzie i osadzie dennym stawów rybno-hodowlanych. Archives of Environmental Protection, 38, 83-96.
• [4] Soddell, J.A., & Seviour, R.J. (1990). Microbiology of foaming in activated sludge plants-a rewiev. Journal of Applied Bacteriology, 69, 145-176.
• [5] Fiałkowska, E., & Pajdak-Stós, A. (2008). Preliminary studies on the role of Lecane rotifers in activated sludge bulking control. Water Research, 42, 2483-2490.
• [6] McDaniel, M., & Snell, T.W. (1999). Probability distributions of toxicant sensitivity for freshwater rotifer species. Environmental Toxicology, 14, 361-366.
• [7] Mankiewicz-Boczek, J., Nałęcz-Jawecki, G., Drobniewska, A., Kaza, M., Sumorok, B., Izydorczyk, K., Zalewski, M., & Rawicki, J. (2008). Application of a microbiotests battery for complete toxicity assessment of rivers. Ecotoxicology and Environmental Safety, 7, 830-836.
• [8] Perez-Legaspi, I.A. & Rico-Martinez, R. (1998). Acute toxicity tests on three species of the genus Lecane (Rotifera: Monogononta). Hydrobiologia, 446/447, 375-381.
• [9] Guzmán, F.T., Gonzáles, F.J.A., & Martínez, R.R. (2010). Implementing Lecanequadridentata acute toxicity tests to assess the toxic effects of selected metals (Al, Fe and Zn). Ecotoxicology andEnvironmental Safety, 73, 287-295.
• [10] Dahms, H.U., Hagiwara, A., & Lee, J.-S. (2011). Ecotoxicology, ecophysiology and mechanistic studies with rotifers. Aquatic Toxicology, 101, 1-12.
• [11] Rossetti, S., Tomei, M.C., Nielsen, P.H., & Tandoi, V. (2005). ‘Microthrixparvicella’ a filamentous bacterium causing bulking and foaming in activated sludge systems: a review of current knowledge. FEMS Microbiology Review, 29, 49-64.
• [12] Edmondson, W.T. (1965). Reproductive rate of planktonic rotifers as related to food and temperature in nature. Ecological Monographs, 35, 61-111.
• [13] Miller, H. (1931). Alternation of generations in the rotifer Lecaneinermis. Bryce Biollogy Bulletin, 60, 345-381.
• [14] Pajdak-Stós, A., Kocerba, W., Fiałkowska, E., Klimek, B., & Fyda, J. (2011). The effect of medium on selected life-history traits in three clones of Lecaneinermis (Rotifera) from activated sludge. WaterScience and Technology, 63, 2071-2076.
• [15] Geneja, M. (2008). Use of aluminium for controlling the filamentous bacteria growth in the activated sludge systems (in polish). Przemysł Chemiczny, 87, 452-455.
• [16] Roels, T., Dauwe, F., Van Damme, S., De Wilde, K., & Roelandt, F. (2002). The influence of PAX-14 on activated sludge systems and in particular on Microthrixparvicella. Water Science and Technology, 46, 487-490.
• [17] Hwang, Y., & Tanaka, T. (1998). Control of Microthrixparvicella foaming in activated sludge. WaterResearch, 32, 1678-1686.
• [18] Bernal-Martínez, A., Gonzáles-Bercelό, Ó., & Gonzáles- Martinez, S. (2000). Nutrient removal and sludge age in a sequencing batch reactor. Bioprocessing Engineering, 23, 41-45.
• [19] Dhert, P., Rombaut, G., Suantika, G., & Sorgeloos, P. (2001). Advancement of rotifer culture and manipulation techniques in Europe. Aquaculture, 200, 129-146.
• [20] Weltzien, F.A., Planas, M., & Fyhn, H.J. (1999). Temperature dependency of early growth of turbot (Scophthalmusmaximus L) and its implications for developmental progress. Journal of ExperimentalMarine Biology and Ecology, 242, 201-210.
• [21] Ma, Q., Xi, Y.L., Zhang, J.Y., Wen, X.L., & Xiang, X.L. (2010). Differences in life table demography among eight geographic populations of Brachionuscalycifl orus (Rotifera) from China. Limnologica, 40, 16-22.
• [22] Cairns, J.R., Alan, G. H., & Parker, B.C. (1975). The effects of temperature upon the toxicity of chemicals to aquatic organisms. Hydrobiologia, 47, 135-171.
• [23] Holmstup, M., Bindesbola, A.-M., Oostingh, G.J., Duschl, A., Scheil, V., Köhler, H.-R., Loureiro, S., Soares, A.M.V.M., Ferreira, A.L.G., Kienlec, C., Gerhardt, A., Laskowski, R., Kramarz, P.E., Bayley, M., Svedsen, C., & Spurgeon, D.J. (2010). Interactions between effects of environmental chemicals and natural stressors: A review. Science of the Total Environment, 408, 3746-3762.
• [24] Rathore, R.S., & Khangarot, B.S. (2002). Effects of temperature on the sensitivity of sludge worm Tubifextubifex Müller to selected heavy metals. Ecotoxicology and Environmental Safaty, 53, 27-36.
• [25] Gupta, P.K., Khangarot, B.S., & Durve, V.S. (2001). The temperature dependence of the acute toxicity of copper to a freshwater pond snail Viviparusbengalensis L., Hydrobiologia, 83, 461-464.
• [26] Preston, B.L., & Snell, T.W. (2001). Full-life cycle toxicity assessment using rotifer resting eggs production: implications for ecological risk assessment. Environmental Pollution, 114, 87-99.