Wpływ wybranych wysokoenergetycznych soli azotetrazolu na aktywność mikrobiologiczną w glebie

• Autorzy: Szala M. , Borkowski A.

Warianty tytułu

EN

Effect of selected high-energetic azotetrazole salts on microbial activity in soil

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem prezentowanych badań było oznaczenie wpływu azotetrazolanu diamonu (AAZ), azotetrazolanu di(guanidyny) (GAZ), azotetrazolanu di(triaminoguanidyny) (TAGAZ) oraz chlorowodorku triaminoguanidyny (TAG⋅HCl) na wzrost bakterii glebowej Bacillus halodurans oraz na aktywność mikrobiologiczną w glebie. W badaniach zastosowano hodowle stacjonarne wyizolowanego z gleby szczepu bakterii Bacillus halodurans oraz wykorzystano system respirometryczny do oznaczeń tempa produkcji CO₂, H₂, i HS w hodowlach glebowych z dodatkiem soli azotetrazolu i TAG. W celu wyznaczenia parametrów biokinetycznych wzrostu mikrobiologicznego Bacillus halodurans oraz tempa produkcji gazów w hodowlach glebowych zastosowano analizę matematyczną w oparciu o model logistyczny. Stwierdzono znaczną aktywność azotetrazolanu di(triaminoguanidyny) oraz chlorowodorku triaminoguanidyny hamującą wzrost Bacillus halodurans. Podobne wyniki otrzymano przy oznaczeniach respirometrycznych, gdzie dla hodowli z wymienionymi związkami uzyskano tempo produkcji CO₂ na poziomie odpowiednio 937 µg ⋅ h⁻¹ i 1011 µg ⋅ h⁻¹, natomiast w hodowlach kontrolnych tempo to oznaczono na poziomie 1563 µg ⋅ h⁻¹. Badania respirometryczne wykazały również, że badane związki mogą charakteryzować się znaczną aktywnością modyfikującą procesy mikrobiologiczne w glebie. Wszystkie zastosowane związki hamowały całkowicie wydzielanie siarkowodoru oraz modyfikowały tempo wydzielania wodoru w hodowlach, znacznie je obniżając w stosunku do układu kontrolnego.

EN

The aim of this study was to determine how the azotetrazole salts affect the growth of soil bacteria Bacillus halodurans and microbial activity in soil. Diammonium azotetrazolate (AAZ) guanidinium azotetrazolate (GAz), triaminoguanidine azotetrazolate (TAGAZ) and triaminoguanidine hydrochloride (TAG⋅HCl) have been investigated. The stationary cultures of strain Bacillus halodurans, which were isolated from a soil, have been applied to estimate biokinetic parameters of the microbial growth in the presence of azotetrazole salts. Additionally, the respirometric system was used to determine the rate of production of CO₂, H₂ and H₂S in cultures of soil with these compounds. In order to determine the biokinetic parameters of microbial growth of Bacillus halodurans and gas production rates in cultures of soil, mathematical analysis based on the logistic model has been applied. Significant inhibitory activity in relation to growth of Bacillus halodurans was found. Analogous results were obtained with respirometric assays, where in the cultures with TAGAZ and TAG⋅HCl, the production rate of CO₂, was achieved at the level of 937 µg ⋅ h⁻¹ and 1011 µg ⋅ h⁻¹, respectively, whereas the rate in control cultures was determined at the level of 1563 µg ⋅ h⁻¹. However, all investigated compounds inhibited completely the production of hydrogen sulphide and modified the rate of hydrogen production in the cultures, significantly reducing them relative to the control system.

Słowa kluczowe

PL

wysokoazotowe sole azotetrazolu; aktywność mikrobiologiczna; badania respirometryczne

EN

high-nitrogen azotetrazolate salts; microbial activity; respirometric study

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 61, nr 4
• Strony: 307--324
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29.poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Szala M.

autor

Borkowski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2,

Bibliografia

• [1] T. Klapotke, High Energy Density Materials, Structure and Bonding, Springer, 125, Berlin Heidelberg, 2007.
• [2] W. P. Walters, J. A. Zukas, Fundamentals of shaped charges, A. Wiley-Interscience Publication, New York, 1989.
• [3] M. Hiskey, N. Goldman, J. Stine, High-nitrogen energetic materials derived from azotetrazolate, J. Energ. Mater., 16, 1998, 119.
• [4] J. Rodgers, N. Bunce, Treatment methods for the remediation of nitroaromatic explosives, Wat. Res., 35, 9, 2001, 2101.
• [5] P. Chulhwan, T. Kim, S. Kim, J. Lee, S. Kim, Biokinetic parameter estimation for degradation of 2,6,6-trinitrotoluene (TNT) with Pseudomonas putida KP-T201, Journal of Bioscience ans Bioengineering, 94, 1, 2002, 57.
• [6] Z. Snellinx, A. Nepovim, S. Taghavi, J. Vangronsveld, T. Vanek, D. van der Lelie, Biological remediation of explosives and related nitroaromatic compounds, ESPR-Environ Sci. & Pollut. Res., 9, 1, 2002, 48.
• [7] D. Fournier, A. Halasz, J. Spain, P. Fiurasek, J. Hawari, Determination of key metabolites during biodegradation of hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine with Rhodococcus sp. Strain DN22, Appl. Environ. Microbiol., 68, 1, 2002, 166.
• [8] F. Crocker, K. Indest, H. Fredrickson, Biodegradation of the cyclic nitramine explosives RDX, HMX, and CL-20, Appl. Microbiol. Biotechnol., 2006, 73, 274.
• [9] G. McCarty, J. Bremner, Inhibition of nitrification in soil by heterocyclic nitrogen compounds, Biol. Fertil. Soils, 8, 1989, 204.
• [10] H. Fujikawa, A. Kai, S. Morozumi, A new logistic model for Escherichia coli growth at constant and dynamic temperatures, Food Microbiology, 21, 2004, 501.
• [11] R. Gospavic, J. Kreyenschmidt, S. Bruckner, V. Popov, N. Haque, Mathematical modelling for predicting the growth of Pseudomonas spp. in poultry under variable temperature conditions, International Journal of Food Microbiology, 127, 2008, 290.
• [12] P. Periago, A. van Zuijlen, P. Fernandez, P. Klapwijk, P. Ter Steeg, M. Corradini, M. Pelag, Estimation of the non-isothermal inactivation patterns of Bacillus sporothermodurans IC4 spores in soups from their isothermal survival data, International Journal of Food Microbiology, 95, 2004, 205.
• [13] M. Coburn, G. Buntain, B. Harris, M. Hiskey, K. Lee, D. Ott, An improved synthesis of 3,6-diamino-1,2,4,5-tetrazine. II. From triaminoguanidine and 2,4-pentadione, J. Heterocyclic Chem., 28, 1991, 2049.
• [14] J. Thiele, Liebigs Ann. Chem., 303, 1898, 57.
• [15] M. Hiskey, N. Goldman, J. Stine, High-nitrogen energetic materials derived from azotetrazolate, Energ. Mater., 16, 1998, 119.
• [16] J. Bartling, J. Esperschutz, B. Wilke, M. Schloter, ETBE (ethyl tert butyl ether) and TAME (tert amyl methyl ether) affect microbial community structure and function in soils, Journal of Hazardous Materials, 187, 2011, 488.
• [17] R. Nandi, S. Sengupta, Microbial production of hydrogen: an overview, Crit. Rev. Microbiol., 24, 1, 2008, 61; J. Holt, N. Krieg, P. Sneath, J. Staley, S. Williams, Bergeys Manual of Determinative Bacteriology. Dissimilatory sulfate - or sulfur-reducing bacteria, 9th Edition, Williams & Wilkins, 1994, 335.
• [18] A. Tsoularis, Analysis of logistic growth models, Res. Lett. Inf. Math. Sci., 2001, 23.
• [19] STATISTICA 6.0, 2001, Statsoft Polska.
• [20] J. Lobry, J. Flandrois, G. Carret, A. Pave, Monod's bacterial growth model revisited, Bulletin of Mathematical Biology, 54, 1, 1992, 117.
• [21] J. Monod, The growth of bacterial cultures. Ann. Rev. Microbiol., 3, 1949, 371.
• [22] G. McCarty, J. Bremner, Inhibition of nitrification in soil by heterocyclic nitrogen compounds, Biol Fertil Soils, 8, 1989, 204.
• [23] W. Zerulla, T. Barth, J. Dressel, K. Erhardt, K. Horchler von Locquwnghien, G. Pasda, M. Radle, A. Wissemeier, 3,4-Dimethylpyrazole phosphate (DMPP) - a new nitrificator inhibitor for agriculture and horticulture, Biol Fertil Soils, 34, 2001, 79.
• [24] Q. Yu, Y. Chen, X. Ye, G. Tian, Z. Zhang, Influence of the DMPP (3,4-dimethyl pyrazole phosphate) on nitrogen transformation and leaching in multi-layer soil columns, Chemosphere, 69, 2007, 825.
• [25] C. Muller, R. Stevens, R. Laughlin, F. Azam, J. Ottow, The nitrification inhibitor DMPP had no effect on denitrifying enzyme activity, Soil Biology & Biochemistry, 34, 2002, 1825.
• [26] S. Pandey, A. Singh, A. Nizamuddin, Antimicrobial studies of some novel quinazolinones fused with [1,2,4]-triazole, [1,2,4]-triazine and [1,2,4,5]-tetrazine rings, European Journal of Medicinal Chemistry, 44, 2009, 1188.
• [27] S. Yavuz, O. Aydin, S. Cete, A. Disli, Y. Yildirir, Synthesis and antimicrobial activity studies of some novel substituted phenylhydrazono-1H-tetrazol-5-yl-acetonitriles, Medical Chemistry Research, 19, 2010, 120.
• [28] B. Bhushan, A. Halasz, J. Spain, J. Hawari, Diaphorase catalyzed biotransformation of RDX via N-denitration mechanism, Biochemical and Biophysical Research Communications, 296, 2002, 779.
• [29] B. Bhushan, L. Paquet, J. Spain, J. Hawari, Biotransformation of 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (CL-20) by denitrifying Pseudomonas sp. strain FA1, Appl. Environ. Microbiol., 69, 2003, 5216.