Quantitative methods of description, estimation and comparison of microorganism communities in urban sewer systems

• Autorzy: Łagód G. , Chomczyńska M. , Malicki J. , Montusiewicz A.

Warianty tytułu

PL

Ilościowe metody opisu, oceny i porównania zgrupowań mikroorganizmów zasiedlających systemy odprowadzania ścieków miejskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Urban sewer systems generally consist of two subsystems - sewer and treatmcnt systcms. Both subsystems arc settled by saprobiont communities. These communities are mainly fonned by bacteria, fungi, protozoans, rotifers and sometimes by representativcs of Metazoa for example nematodes. Mcntioned organisms create biofilm on the walls of the se-wer pipes and on purification station devices as well as they form activatcd sludge. Species richness and dominance structure of saprobiontic microfauna communitics can be used for the bioindication of thc quality of sewage introduced into the sewer system or efficiency of trcatmcnt processes. It scems that quite convenient tool for biomonitoring of the sewage quality and its purification efficiency is Shannon-Wiener biodiversity index H and derivcd indiccs like cvenness index V, MacArthur index E and proportionality index P - calculated not on the abundances of species but on the abundances of morphological-functional groups. So, there is a possibility to compare visually two or more communities of saprobiontic microfauna when H indcx and derivcd indices arc calculated at thc same timc in the different sample points of sewage system or in the same sample point but at different time. Using mentioned above indices it is possible to compare the structure of saprobiont communities settling particular dcvices of sewage treatment plant or tracing changes of their structure in particular device (aeration chamber for instance) occurring in time. Given the percentage shares of species populations (or morphological-functional groups) it is also possible to calculate similarity coefficients Q for two or more communities examinated in the same time or to calculate similarity coefficients for community from selected sample point changing its structurc in time. In the case of similarity estimation of examined communities there are uscd different methods for determination of similarity distance of faunistic compositions (Euclidean di-stance). Since all methods of coefficient calculations give generally identical results in communities' sorting, thc most convenient onc is Renkoncn method, which consists in summing of percentage shares of species abundances (or the abundances of morphological-functional groups), common to both compared communities.

PL

Systemy odprowadzania ścieków miejskich zwykle składają się z dwu podsystemów - kanalizacyjnego i oczyszczającego. Obydwa podsystemy zasiedlane są przez zbiorowiska saprobiontów. W skład tych zbiorowisk wchodzą głównie bakterie, grzyby, pierwotniaki i wrotki, dodatkowo zdarzają się także przedstawiciele Metazoa, np. nicienie. Wymienione organizmy tworzą na ścianach kolektorów, a także na ścianach urządzeń oczyszczalni błoną biologiczną lub wchodzą w skład osadu czynnego. Bogactwo gatunkowe oraz stosunki dominacji (struktura zgrupowań) zbiorowisk mikrofauny saprobiontów, mogą służyć celom bioindykacji jakości zrzucanych do kanalizacji ścieków, a także skuteczności procesów ich oczyszczania. Okazuje się, że dość wygodnym narzędziem biomonitoringu jakości ścieków i jakości procesu oczyszczania ścieków jest indeks bioróżnorodności Shannona-Wienera H oraz wskaźniki pochodne, takie jak: wskaźnik równomierności V, wskaźnik MacArthura E i wskaźnik proporcjonalności P - obliczane na podstawie liczby osobników nie w obrębie gatunków, lecz w obrębie grup morfologiczno-funkcjonalnych. Korzystając z wymienionych wskaźników, można wizualnie porównywać dwa tub więcej zbiorowiska mikrofauny saprobiontów, gdy potrzebne dane uzyskano w tym samym czasie, w różnych punktach pobierania próbek z kanalizacji lub w tym samym punkcie, lecz w różnym czasie. Za pomocą wspomnianych wskaźników możliwe jest także porównywanie struktury zbiorowisk fauny saprobiontów zasiedlających poszczególne urządzenia oczyszczalni ścieków, lub śledzenie zmian struktury tych zbiorowisk w wybranym urządzeniu (np. komorze napowietrzania), zachodzących wraz z upływem czasu. Dysponując procentowymi udziałami populacji gatunków (lub grup morfologiczno-funkcjonalnych), można również z dowolną dokładnością obliczać współczynniki podobieństwa Q dwu lub więcej zbiorowisk badanych w tym samym czasie, tub obliczać współczynniki podobieństwa zbiorowiska występującego w określonym punkcie pobierania próbek, zmieniającego (lub niezmieniającego) swoją strukturę w zależnosci od czasu. Dla oceny podobieństwa badanych zbiorowisk stosuje się różne sposoby wyznaczania metryk, tzn. określania odległości podobieństw składu faunistycznego (odleglości Nuklidesowej). Ponieważ wszystkie używane metody obliczania współczynników dają w zasadzie identyczne rezultaty w porządkowaniu zbiorowisk, najwygodniejsze jest używanie metody Renkonena, polegającej na sumowaniu wspólnych dla obu porównywanych zbiorowisk, procentowych udziałów liczebności gatunków (lub grup morfologicznofunkcjonalnych).

Słowa kluczowe

EN

sewer systems; physical-chemical sewage parameters; biofilm; activated sludge; bioindication; microorganism communities; heterotrophic biomass

PL

system kanalizacji; fizykochemiczne parametry ścieków; błona biologiczna; osad czynny; bioindykacja; zbiorowiska mikroorganizmów; biomasa heterotroficzna

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 13, nr 3-4
• Strony: 255--263
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., 1 rys., 4 tab.

Twórcy

autor

Łagód G.

autor

Chomczyńska M.

autor

Malicki J.

autor

Montusiewicz A.

• Lublin University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Chomczyńska M., Malicki 1., Łagód G. and Montusiewicz A.: Interpretation of the results of wastewater quality biomonitoring using microfaunal saprobionts. (Interpretacja wyników biomonitoringu jakości ścieków z wykorzystaniem mikrofauny saprobiontów). Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, 2005, 33, 347-355.
• [2] Curds C.R. and Cockbum A.: Protozoa in biological sewage-treatment processes - I. A survey of the protozoan fauna of British percolating filters and activated-sludge process, Water Res., 1970, 4(3), 225-236.
• [3] Curds C.R. and Cockburn A.: Protozoa in biological sewage-treatment processes - II. Protozoa as indicators in the activated-sludge process, Water Res., 1970, 4(3), 237-249.
• [4] Klimowicz H.: Znaczenie mikrofauny przy oczyszczaniu ścieków osadem czynnym, Wyd. Katalogów i Cenników, Warszawa 1977.
• [5] Hvitved-Jacobsen T., Vollertsen J. and Nielsen P.H.: Koncepcja procesu i modelu dla przemian mikrobiologicznych zachodzących w ściekach w kanalizacjach grawitacyjnych, Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej pt.: Usuwanie związków biogennych ze ścieków, Kraków 1997, 12-1-12-13.
• [6] Hvitved-Jacobsen T., Vollertsen J and Matos J.S.: The sewer as a bioreactor – a dry weather approach, Water. Sci. and Technol., 2002, 45(3), 11-24.
• [7] Łagód G., Suchorab Z. and Bober D.: Stabilność współczynników bioróżnorodności w systemach kanalizacyjnych - podstawy teoretyczne, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN. I Kongres Inżynierii Środowiska w Lublinie, 2002, 11, 401--405.
• [8] Łagód G., Malicki J., Montusiewicz A. and Chomczyńska Mo: Wykorzystanie mikrofauny saprobiontów do bioindykacji jakości ścieków w systemach kanalizacyjnych, Arch. Environ. Protect./Arch. Ochr. Środow., 2004, 30(3), 3-12.
• [9] Stelmach K.: Charakterystyka przemian BZTs i związków fosforu w sieci kanalizacji sanitarnej, II Ogólnopolska Konferencja "Chemia w ochronie środowiska". Wyd. Uczel. Politechniki Lubelskiej, Lublin 1993, 173-177.
• [10] Stelmach K., Malicki J. and Bonetyński K.: Kolektory - rozcieńczanie czy redukcja BZTs i biogenów, Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej "Współczesne problemy gospodarki wodno-ściekowej", Wyd. Uczelniane WSI Koszalin, Koszalin-Kołobrzeg 1995, 429--434.
• [11] Kudelska P. and Soszka H.: Przegląd stosowanych w różnych krajach sposobów oceny i klasyfikacji wód powierzchniowych, PIOŚ, Biol. Monit. Środow., Warszawa 1996.
• [12] Liebman H.: Przepisy analityczne oznaczania zanieczyszczeń w wodach powierzchniowych i ściekach, Inst. Gosp. Wodnej i Centr. Urząd Gosp. Wodnej, Warszawa 1972.
• [13] Turoboyski L: Hydrobiologia techniczna. PWN, Warszawa 1979.
• [14] Chomczyńska M., Malicki J., Montusiewicz A. and Łagód G.: Application of saprobionts for bioindication of wastewater quality in the sewer systems - part II, Arch. Environ. Protect. Submitted for publication.
• [15] Gove I. H., Patil G. P., Swindel B. F. and Taille C.: Ecological diversity and Forest Management, Handbook of statistic, Elsevier Science, B. V. North-Holland, Amsterdam, London, New York, Tokyo 1994, 409-462.
• [16] Hulbert S. H.: The non concept of species diversity: a critique and alternative parameters, Ecology, 1971, 48, 577-586.
• [17] Magurran A.: Ecological diversity and its measurements, Croom Helm, London, Sydney 1988.
• [18] Mac Arthur R. H.: Patterns of diversity, Biol. Rev., 1965, 40, 510-533.
• [19] Chomczyńska M., Malicki l., Łagód G. and Montusiewicz A.: Interpretacja wyników biomonitoringu jakości ścieków z wykorzystaniem mikrofauny saprobiontów, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN. II Kongres Inżynierii Środowiska w Lublinie 2005, 33(2), 347-355.
• [20] Trojan P.: Ekologia ogólna, PWN, Warszawa 1977.
• [21] Ten Brink B. J. E., Hosper S. H. and Colijn F.: A quantitative method for description and assessment of ecosystems: the AMOEBA - approach, Marine Pollut. Bull., 1991, 23, 265-270.
• [22] Laane W. E. M. and Peters J.S.: Ecological objectives for management purposes: applying the ameba approach, J. Aquat. Ecosyt. Health., 1993, 2, 277-286.
• [23] Szafer W. and Zarzycki K.: Szata roślinna Polski. PWN, Warszawa 1977.