Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of the duration of feeding phase on the genotypic structure of bacterial communities in two sequencing batch reactors treating reject water by partial nitritation and anammox

Ziembińska-Buczyńska A., Cema G., Meresta A., Płonka L.

Environment Protection Engineering

|

2016

|

Vol. 42, nr 4

49--63

EN

Microbial community and physiochemical processes were monitored by means of denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) in two sequencing batch reactors (SBRs) running for partial nitritation-anammox and differing in the feeding phase durations (6 h 40 min for SBR1 and 40 min for SBR2). Both SBRs were treated with reject water with a high ammonia concentration (>600 mg for over 370 days. The aim of the experiment was to present the influence of this parameter on total bacterial and anammox bacterial community structure. Molecular analysis revealed that a drastic decrease in influent ammonia concentration to the studied communities caused a change of genotypic structure in their composition. The difference in the reactors working scheme can be the reason for divergence in the community structure though having no drastic influence on its performance and biodiversity level. Feeding time has stronger influence on the genotypic composition of the total bacterial community than on anammox biocenosis.

2

Detection of antibiotic resistance genes in wastewater treatment plant : molecular and classical approach

Ziembińska-Buczyńska A., Felis E., Folkert J., Meresta A., Stawicka D., Gnida A., Surmacz-Górska J.

Archives of Environmental Protection

|

2015

|

Vol. 41, no. 4

23--32

EN

Antibiotics are a group of substances potentially harmful to the environment. They can play a role in bacterial resistance transfer among pathogenic and non-pathogenic bacteria. In this experiment three representatives of medically important chemotherapeutics, confirmed to be present in high concentrations in wastewater treatment plants with HPLC analysis were used: erythromycin, sulfamethoxazole and trimethoprim. Erythromycin concentration in activated sludge was not higher than 20 ng L−1. N-acetylo-sulfamethoxazole concentration was 3349 ± 719 in winter and 2933 ± 429 ng L−1 in summer. Trimethoprim was present in wastewater at concentrations 400 ± 22 and 364 ± 60 ng L−1, respectively in winter and summer. Due to a wide variety of PCR-detectable resistance mechanisms towards these substances, the most common found in literature was chosen. For erythromycin: erm and mef genes, for sulfamethoxazole: sul1, sul2, sul3 genes, in the case of trimethoprim resistance dhfrA1 and dhfr14 were used in this study. The presence of resistance genes were analyzed in pure strains isolated from activated sludge and in the activated sludge sample itself. The research revealed that the value of minimal inhibitory concentration (MIC) did not correspond with the expected presence of more than one resistance mechanisms. Most of the isolates possessed only one of the genes responsible for a particular chemotherapeutic resistance. It was confirmed that it is possible to monitor the presence of resistance genes directly in activated sludge using PCR. Due to the limited isolates number used in the experiment these results should be regarded as preliminary.

PL

Antybiotyki to grupa związków potencjalnie szkodliwych dla środowiska. Odgrywają one rolę w procesach transferu antybiotykooporności pomiędzy patogenami i bakteriami niechorobotwórczymi. Wykorzystując metodę wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) wykazano obecność erytromycyny, sulfametoksazolu i trimetoprimu w miejskiej oczyszczalni ścieków w następujących stężeniach: dla erytromycyny < 20 ng L−1, N-acetylo-sulfametoksazolu 3349 ± 719 i 2933 ± 429 ng L−1, a trimetoprimu 400 ± 22 i 364 ± 60 ng L−1, odpowiednio: zimą i latem. Ponieważ antybiotykooporność bakteryjna może być stymulowana obecnością antybiotyków w środowisku, istnieje możliwość pojawienia się wielu szlaków opornościowych u bakterii narażonych na działanie tych związków. Dlatego też podjęto próbę detekcji wybranych genów oporności na badane chemioterapeutyki metodą łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR). Obecność elementów genetycznych badano zarówno w szczepach bakteryjnych, u których udowodniono oporność na badany związek bakteriobójczy, jak i w próbce osadu czynnego, z którego te bakterie izolowano. Do badań wybrano najczęściej występujące geny oporności: dla erytromycyny erm i mef, dla sulfametoksazolu: sul1, sul2, sul3, a dla trimetoprimu dhfrA1 i dhfr14. Wykazano, że wartość minimalnego stężenia inhibitującego (MIC), nie koresponduje z obecnością większej liczby mechanizmów oporności. Większość szczepów opornych wykazywała tylko jeden z badanych mechanizmów oporności na antybiotyk niezależnie od wartości MIC. Potwierdzono również możliwość monitorowania obecności genów oporności na antybiotyki metodą PCR bezpośrednio w osadzie czynnym. Ze względu na ograniczona liczbę izolatów użytych w tym eksperymencie wyniki uzyskane w pracy powinny być traktowane jako wstęp do dalszych badań.

3

PCR-DGGE Based Biodiveristy, Changeability and Genetic Similarity Analysis of Bacterial Community in Sequencing Batch Reactors Dealing with Reject Water

Ziembińska-Buczyńska A., Cema G., Szpindor M., Meresta A., Płonka L.

Engineering Transactions

|

2014

|

Vol. 62, iss. 2

95--107

EN

Reject water, produced during stabilization and dewatering of activated sludge, contains a high load of biogenic compounds which are returned to bioreactors, so there is a necessity for its treatment within biological systems. The efficacy of such performance depends mainly on the activated sludge composition responsible for the biochemical processes. For biocenosis diversity and changeability, PCR-DGGE is the most commonly used tool. In this article we monitored the activated sludge bacterial communities of two sequencing batch reactors (SBRs) dealing with reject water but varying in their operational parameters. A physico-chemical analysis of the SBRs performance was also done. We used two different PCR primers sets to present a total overview of the changeability in complex microbial biocenosis during wastewater treatment. For biodiversity monitoring 16S rRNA gene fragments amplified with 338f-GC/518r primers appeared to be more suitable than the fragments amplified with 968f-GC/1401r – the index was higher though the changes were proportional for both cases. The results were confirmed with genetic similarity analysis presented as dendrograms.

4

Diversity and changeability of activated sludge bacteria in two stage nitritation-anammox membrane bioreactor treating coke wastewater

Ziembińska-Buczyńska A., Żabczyński S., Folkert J., Meresta A., Cema G.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2013

|

Vol. 6, no. 4

67--72

EN

Coke is a highly combustible fuel derived from coal distillation, during which a large amount of wastewater, toxic to the environment, is produced. Except harmful compounds, the wastewater contains also high load of nitrogen so it seems to be interesting type of wastewater for Anammox (Anaerobic Ammonia Oxidation) – an ammonia nitrogen removal process cheaper and more effective than traditional combination of nitrification and denitrification. Anammox bacteria are present in technological systems and they are linked ecologically with the other prokaryotes, so the analysis on the bacterial communities performed in technological systems dedicated for Anammox bacteria is relevant. In this experiment we used two stage nitritation-Anammox MBRs treating synthetic coke wastewater. Thus, it is known that the wastewater treatment effectiveness depends on biodiversity level and activated sludge composition the aim of the work was to monitor the changeability and diversity of activated sludge biocenoses in both MBRs. The research revealed that the lab-scale activated sludge community composition differ from technological scale, which is linked with the bioreactors volume and type of feeding medium. GC-rich genotypes dominate in the system during adaptation phase in oxic MBR, while anoxic MBR biocenosis seemed to be less variable. Biodiversity index is slightly lower in oxic MBRA, probably due to its buffering role in the oxic-anoxic system, but it increased in the end of the experiment, most likely because of the nitrogen removal effectiveness increase. DNA fragment of 16S rRNA gene for precise identifications need to be at least 300 bp long.

PL

Koks jest wysokoenergetycznym paliwem, powstającym w procesach destylacji węgla kamiennego, podczas których produkowane są znaczne ilości wysoce niebezpiecznych dla środowiska ścieków. Poza substancjami niebezpiecznymi zawierają one również wysoki ładunek azotu, co powoduje, że są typem ścieków, w którym można wykorzystać proces Anammox (Anaerobic Ammonia Oxidation) – beztlenowe utlenianie amoniaku, tańsze i efektywniejsze od tradycyjnej kombinacji nitryfikacji i denitryfikacji. Proces ten prowadz ony jest przez bakterie obecne w systemach oczyszczania ścieków w ścisłym powiązaniu z innymi bakteriami osad czynnego, stąd analizy prowadzone na biocenozach bakteryjnych w układach technologicznych, w których wypracowuje się Anammox wydają się być słuszne. W tym eksperymencie wykorzystano dwustopniowy układ membranowy, pracujący w systemie skróconej nitryfikacji- Anammox, oczyszczający syntetyczne ścieki koksownicze. Ponieważ wiadomo, że efektywność oczyszczania ścieków w dużej mierze zależy od różnorodności biocenozy osadu czynnego, celem niniejszej pracy był monitoring zmienności i różnorodności zbiorowisk bakteryjnych dwóch reaktorów membranowych w tym układzie. Stwierdzono, że skład jakościowy biocenozy reaktorów laboratoryjnych różni się znacznie od składu biocenozy technologicznej, co zależy od objętości reaktorów i składu pożywki zasilającej. Bogate w pary GC genotypy dominują w reaktorze tlenowym w fazie adaptacji, a sama biocenoza jest bardziej zmienna, niż ta w reaktorze anoksycznym. Poziom bioróżnorodności jest nieco niższy w warunkach tlenowych, prawdopodobnie ze względu na zastosowanie reaktora tlenowego jako swoistego buforu chroniącego reaktor anoksyczny, w którym docelowo miała być wpracowana biocenoza Anammox. Wzrost bioróżnorodności w reaktorze tlenowym na końcu eksperymentu jest związany w głównej mierze ze wzrostem efektywności jego pracy. Wykazano, że do identyfikacji genotypów dominujących niezbędne są fragmenty genu kodującego 16S rRNA o długości przynajmniej 300 pz.