Przegląd stosowanych metod oznaczania aktywności biologicznej filtrów węglowych

• Autorzy: Lis A. , Pasoń Ł. , Stępniak L.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2016.3.11

Warianty tytułu

EN

Review of methods used to indication of biological carbon filters activity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach wykorzystywana w procesie uzdatniania wody technologia filtracji oparta na granulowanych węglach aktywnych (GWA) cieszy się coraz większą popularnością. Jest to spowodowane jej prostotą, stosunkowo niskimi kosztami eksploatacji i wydajnością w usuwaniu zanieczyszczeń organicznych rozpuszczonych w wodzie. By uzyskać pełną wydajność, złoże węglowe musi zostać zasiedlone przez mikroorganizmy wodne, które wykorzystują zanieczyszczenia organiczne jako źródło węgla. Najczęściej ze złoży węglowych izolowane są bakterie z rodzaju Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium czy Bacillus. W celu oceny realnej aktywności pracującego złoża należy określić ilość żywych komórek bakteryjnych przypadających na jednostkę objętości granulatu węglowego. W związku z tym proponuje się wykorzystanie nie tylko tradycyjnych metod hodowlanych, ale również nowoczesnych, bazujących na np. kolorymetrycznym oznaczaniu produktów reakcji enzymatycznych prowadzonych przez bakterie. Można tutaj wymienić metodę wykorzystującą dioctan fluoresceiny redukowany przez esterazy do fluoresceiny, służący do barwienia żywych komórek mikroorganizmów, metodę wykorzystującą zdolność bakterii do redukcji TTC do czerwono zabarwionego formazanu, oznaczanie ilościowe ATP w próbce czy też wykorzystanie glukozy znakowanej izotopem węgla ¹⁴C.

EN

Water purification based on granulated active carbon filters (GAC) is more and more popular recently. It’s caused by simplicity, low overall costs and high efficiency of this method in disposal of the removing organic water contaminations. To achieve full productivity, granulated active carbon filters must be settled by microorganisms living in water. Living cells of bacteria use many organic water contaminations as a source of carbon. Mostly, from the GAC filters are isolated Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium or Bacillus genera. To establish working carbon filters true activity, defining amount of living bacteria cells at the granulated carbon volume unit is required. Today’s researchers propose for that purpose both classical microbiological methods based on the bacteria culture and sophisticated colorimetric analysis of the enzymatic reactions conducted by microorganisms. Some of them are method using FDA reduction by esterases to the fluoresceine efficient to establish amount of living bacterial cells, method with TTC which is reduced to red formasan by bacteria, quantitative indication of ATP in samples or usage of glucose labeled by carbon ¹⁴C isotope.

Słowa kluczowe

PL

uzdatnianie wody; węgle aktywne; aktywność biologiczna; bakterie; TTC; FDA; fluoresceina; ATP

EN

water treatment; active carbon; biological activity; bacteria; TTC; FDA; fluorescein; ATP

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, nr 3
• Strony: 413--425
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz.

Twórcy

autor

Lis A.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Pasoń Ł.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Stępniak L.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, DzU 2015, poz. 1989.
• [2] Zimoch I., Szostak A., Ocena pracy filtrów węglowych eksploatowanych w Zakładzie Produkcji Wody Goczałkowice, Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle 2006, 247-258.
• [3] Nawrocki J., Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne t. 1, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2010.
• [4] Wilmański K., Warunki i efekty długotrwałego stosowania granulowanych węgli aktywnych w wodociągach, Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle 2006, 225-235.
• [5] Lach J., Wpływ sposobu modyfikacji węgli aktywnych na adsorpcję metali ciężkich, Seria Monografie Nr 197, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2011.
• [6] Dunne W.M., Bacterial adhesion: Seen any good biofilms lately? Clinical Microbiol. Rev. 2002, 15, 155-166.
• [7] Kijowska E., Leszczyńska M., Sozański M.M., Test aktywności metabolicznej w badaniach biodegradacji materii organicznej w złożach biologicznych filtrów węglowych, IV Międzynarodowa konferencja nt. Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód, Kraków, 11-13 września 2000, 477-488.
• [8] Pruss A., Maciołek A., Lasocka-Gomuła I., Wpływ aktywności biologicznej złóż węglowych na skuteczność usuwania związków organicznych z wody, Ochrona Środowiska 2009, 4, 31-34.
• [9] Łebkowska M., Wąsowski J., Wojsa-Ługowska U., Zastosowanie analizy mikrobiologicznej do oceny biologicznej aktywności węgli aktywnych, Ochrona Środowiska 1997, 3(66), 43-46.
• [10] Gibert O., Lefevre B., Fernandez M., Bernat X., Paraira M., Calderer M., Martinez-Llado X., Characterising biofilm development on granular activated carbon used for drinking water production, Water Research 2013, 47, 1101-1110.
• [11] Choma J., Jaroniec M., Podstawowe metody adsorpcyjne stosowane do oceny powierzchniowych i strukturalnych właściwości węgli aktywnych, Ochrona Środowiska 2005, 3, 3-8.
• [12] Wolborska A., Zarzycki R., Cyran J., Grabowska H., Wybór M., Ocena biologicznej aktywności filtrów węglowych w uzdatnianiu wód powierzchniowych na przykładzie wodociągu „Sulejów-Łódź”, Ochrona Środowiska 2003, 25, 4, 27-32.
• [13] Bansal R.C., Goyal M., Adsorpcja na węglu aktywnym, WNT, Warszawa 2009.
• [14] Ignatowicz-Owsieniuk K., Zastosowanie metod biologiczno-fizycznych do usuwania zanieczyszczeń pestycydowych z wody, Rocznik Ochrona Środowiska 2002, 4, 229-240.
• [15] Olesiak P., Stępniak L., Metody intensyfikacji procesu sorpcji w uzdatnianiu wody, Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2014, 621-634.
• [16] Falkus B., Handzlik A., Kajdas E., Liczebność mikroorganizmów zasiedlających złoża filtrów węglowych w ZPW „Dziećkowice”, Ochrona Środowiska 1999, 2(73), 29-34.
• [17] Branda S.S., Vik A., Friedman L. et al., Biofilms: The matrix revisited, Trends Microbiol. 2005, 13, 20-26.
• [18] Simpson D.R., Biofilm processes in biologically active carbon water purification, Water Research 2008, 42, 2839-2848.
• [19] Jeswani H.K., Gujba H., Brown N.W., Roberts E.P.L., Azapagic A., Removal of biofilm from activated carbon in industrial adsorption filters, Journal of Cleaner Production 2015, 89, 203-213.
• [20] Kunicki-Goldfinger W.J.H., Życie bakterii, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2006.
• [21] Grzybowski J., Reista J., Praktyczna bakteriologia lekarska i sanitarna, Bellon, Warszawa 2001.
• [22] Reczek L., Oznaczanie liczebności i aktywności enzymatycznej mikroorganizmów zasiedlających granulowane węgle aktywne stosowane w procesie uzdatniania wody, IV Międzynarodowa i XVI Krajowa Konferencja nt. Zaopatrzenie w wodę, 2000, 509-518.
• [23] Lundin A., [w:] Stanley P.E., McCarthy B.J., Smither R. (red.), ATP Luminescence Rapid Methods in Microbiology, Blackwell Scientific Publications, London 1989, 11-27.
• [24] Nuzback D.E., Bartley E.E., Dennis S.M., Nagaraha T.G., Galitzer S.J., Dayton A.D., Relation of rumen ATP concentration to bacterial and protozoal numbers, Applied and Environmental Microbiology 1983, 46, 533-538.
• [25] Gutarowska B., Piotrowska M., Żakowska Z., Gwoździński K., Analiza przydatności metod oznaczania adenozynotrifosforanu (ATP) oraz mikroskopii fluorescencyjnej do oceny żywotności i adhezji bakterii na powierzchni bioaktywnych polimerów, Polimery 2012, 57, 236-245.
• [26] Diapter J.P., Edwards C., The use of fluorogenic esters to detect viable bacteria by flow cytometry, Journal of Applied Bacteriology 1994, 77, 221-228.
• [27] Jepras R.I., Carter J., Pearson S.C., Paul F.E., Wilkinson M.J., Development of a robust flow cytometric assay for determining numbers of viable bacteria, Applied and Environmental Microbiology 1995, 61, 2696-2701.
• [28] Sadowska J., Grajek W., Analiza stanu fizjologicznego pojedynczych komórek bakterii za pomocą barwienia fluorescencyjnego, Biotechnologia 2009, 4(87), 102-114.
• [29] Servais P., Billen G., Ventresque C., Bablon P.G., Microbial activity in GAC filters at the Choisy-le-Roi treatment plant, Journal of American Water Works Association 1991, 62-68.
• [30] Servais P., Billen G., Bouillot P., Biological colonization of granular activated carbon filters in drinking-water treatment, Journal of Environmental Engineering 1994, 888-899.
• [31] Szewczyk E.M. (red.), Diagnostyka bakteriologiczna, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2011.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.