Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sinice (cyjanobakterie) - dominacja w letnich zakwitach wody na zbiorniku Sulejów

Mankiewicz-Boczek Joanna, Font-Nájera Arnoldo

Gospodarka Wodna

|

2023

|

Nr 10

11--12

PL

Zakwity wód zdominowane przez toksyczne sinice (cyjanobakterie) są ważnym problemem środowiskowym w erze antropocenu, obserwuje się wzrost ich zasięgu geograficznego oraz częstotliwości, w skali globalnej. W nizinnym, retencyjnym zbiorniku Sulejowski (Sulejów) rokrocznie odnotowywane są, w sezonie letnim, zakwity z sinicami z rodzaju Mircocystis oraz Aphanizomenon. Dodatkowo, pogarszający się stan wody związany jest z cyklicznym wystepowaniem hepatotoksyn sinicowych - mikrocystyn. Wieloletnie badania prowadzone na zbiorniku wskazują na wiodącą rolę stężenia biogenów oraz czasu retencji wody dla rozwoju toksynogennych cyjanobakterii.

EN

Water blooms dominated by toxic cyanobacteria have been an important environmental problem in the Anthropocene, with an increase in their geographical extent and frequency, globally. In the Sulejów - lowland, retention reservoir, cyanobacterial blooms of the genera Mircocystis and Aphanizomenon are recorded annually, during the summer season. In addition, the worsening condition of the water is associated with the cyclic occurrence of cyanobacterial hepatotoxins - microcystins. Long-term studies conducted on the reservoir indicate the leading role of nutrient concentration and water retention time for the development of toxinogenic cyanobacteria.

2

Experimental investigation of Microcystis aeruginosa cyanobacteria thickening to obtain a biomass for the energy production

Malovanyy Myroslav, Zhuk Volodymyr, Nykyforov Volodymyr, Bordun Igor, Balandiukh Iurii, Leskiv Galyna

Journal of Water and Land Development

|

2019

|

no. 43

113--119

EN

The purpose of the presented research is to analyse possible methods of thickening of the Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing cyanobacteria using the obtained concentrate as a biomass for the production of energy carriers and biologically valuable substances. Method of cyanobacteria thickening under the action of electric current and in the electric field, as well as the method of coagulation–flocculation and gravity thickening, was experimentally investigated in labscale conditions. Electrical methods didn't show positive results for the Microcystis aeruginosa thickening, despite the reports of their potential efficiency in a number of previous studies. The high efficiency of the method of coagulation– flocculation and gravity thickening of Microcystis aeruginosa suspensions was obtained. The optimum concentrations of industrial polymeric coagulants and flocculants for the thickening of Microcystis aeruginosa suspensions were defined in the range of about 10 ppm for the coagulants and about 1 ppm for the flocculants. Negative effect of the previous cavitational treatment of the diluted suspensions of Microcystis aeruginosa on the effectiveness of the coagulation–flocculation and gravitational thickening was confirmed experimentally. Hydrodynamic cavitation should be recommended to use after the thickening as the next step of processing of concentrated suspensions of Microcystis aeruginosa to achieve maximum extraction of energy carriers and biologically valuable substances.

PL

Celem przedstawionych badań była analiza możliwych metod zagęszczania cyjanobakterii Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing do uzyskania koncentratu biomasy przydatnego do produkcji energii i substancji czynnych biologicznie. W skali laboratoryjnej analizowano metody zagęszczania pod wpływem prądu i pola elektrycznego oraz metody koagulacji– flokulacji i zagęszczania grawitacyjnego. Metody elektryczne nie dały pozytywnych wyników mimo wielu wcześniejszych badań na temat ich potencjalnej efektywności. Dużą efektywność uzyskano natomiast w przypadku metod koagulacji– flokulacji i grawitacyjnego zagęszczania zawiesiny Microcystis aeruginosa. Optymalne stężenie przemysłowych polimerowych koagulantów użytych do zagęszczania ustalono na 10 ppm, a flokulantów – na 1 ppm. Doświadczalnie potwierdzono ujemny wpływ wcześniejszego poddawania rozcieńczonych roztworów Microcystis aeruginosa działaniu kawitacji na skuteczność zagęszczania metodami koagulacji i flokulacji oraz zagęszczania grawitacyjnego. Hydrodynamiczną kawitację zaleca się stosować po zagęszczaniu, jako następny etap w przetwarzaniu zagęszczonej zawiesiny Microcystis aeruginosa do postaci nośnika energii i pozyskania substancji biologicznie czynnych.

3

Oczyszczanie ścieków pochodzących z przydomowej oczyszczalni z wykorzystaniem Chlorella vulgaris i Arthrospira platensis

Szwarc K., Szwarc D., Zieliński M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 11

401--403

PL

Przeprowadzone badania miały na celu określenie możliwości zastosowania ścieków pochodzących z przydomowej oczyszczalni do hodowli mikroglonów Chlorella vulgaris i cyjanobakterii Arthrospira platensis. Przeprowadzone badania potwierdziły możliwość zastosowania omawianych ścieków do hodowli mikroglonów Chlorella vulgaris i cyjanobakterii Arthrospira platensis. Związki biogenne zawarte w ściekach z powodzeniem były wykorzystywane przez glony i cyjanobakterie, co pozwoliło na ich skuteczne usunięcie. W przypadku Chlorella vulgaris dostarczenie ścieków bez dodatkowej suplementacji gwarantowało prowadzenie efektywnej hodowli. W przypadku cyjanobakterii Arthrospira platensis hodowla była możliwa jedynie z zastosowaniem suplementacji w postaci NaHCO3 oraz Na2CO3. Najwyższą efektywność usuwania zarówno związków azotu jak i fosforu uzyskano w hodowli Chlorella vulgaris, które wynosiły odpowiednio 98.5 ± 0.59% i 97.18 ± 0.76%.

EN

The research aimed at determining the possibility of using effluent from the domestic treatment plant for cultivating microalgae Chlorella vulgaris and cyanobacteria Arthrospira platensis. The conducted research confirmed the possibility of using the effluent for cultivation of microalgae Chlorella vulgaris and cyanobacteria Arthrospira platensis. Biogenic compounds contained in wastewater were successfully used by algae and cyanobacteria, which allowed their effective removal. Biomass growth of Chlorella vulgaris was obtained by using effluent without additional supplementation. In the case of cyanobacteria Arthrospira platensis biomass growth was possible only with supplementation in the form of NaHCO3 and Na2CO3. The highest efficiency of removing nitrogen and phosphorus compounds was obtained in the cultivation of Chlorella vulgaris, which were respectively 98.5 ± 0.59% and 97.18 ± 0.76%.

4

Biomasa mikroglonów i cyjanobakterii jako substrat w procesie fermentacji metanowej

Szwarc D., Zieliński M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 10

385--387

PL

Jednym ze sposobów pozyskania surowca na cele fermentacji metanowej, jak również w innych gałęziach energetyki alternatywnej, jest wykorzystanie biomasy alg oraz cyjanobakterii. Charakteryzują się one dużo szybszym współczynnikiem przyrostu biomasy w stosunku do roślinności lądowej, a także potrzebują znacznie mniejszą powierzchnię przeznaczoną na hodowlę. Celem podjętego zagadnienia badawczego było określenie możliwości poddania procesowi fermentacji metanowej biomasy glonów z gatunku Chlorella vulgaris, Platymonas subcordiformis, Botryococcus braunii oraz biomasy cyjanobakterii z gatunku Arthrospira platensis. Beztlenowy rozkład substratu w postaci mikroglonów Platymonas subcordiformis pozwolił na osiągnięcie współczynnika produkcji biogazu na poziomie 451 ±11 cm3gs.m.-1. Zbliżoną wartość produkcji biogazu uzyskano w przypadku fermentacji metanowej cyjanobakterii z gatunku Arthrospira platensis oraz mikroglonów z gatunku Chlorella vulgaris wynosząca odpowiednio 447±10 cm3gs.m.-1 i 447±14 cm3gs.m.-1. Najniższym współczynnikiem produkcji biogazu charakteryzował się beztlenowy rozkład glonów z gatunku Botryococcus braunii, w przypadku którego uzyskano wartość na poziomie 314 ±12 cm3gs.m.-1.

EN

One of the methods of obtaining the substrate for methane fermentation and other alternative energy sectors is the use of biomass of microalgae and cyanobacteria. This microorganisms have a high biomass growth rate compared to terrestrial plants and need less area for cultivation. The aim of the research was to determine the possibility of methane fermentation of biomass of Chlorella vulgaris, Platymonas subcordiformis, Botryococcus braunii and cyanobacteria Arthrospira platensis. The methane fermentation of the Platymonas subcordiformis microalgae allowed to achieve a biogas production coefficient of 451 ±11 cm3 · g TS-1. A similar value of biogas production was obtained in the methane fermentation of Arthrospira platensis and Chlorella vulgaris, amounting to 447 ±10 cm3 · g TS-1 and 447 ±14 cm3 · g TS-1, respectively. The lowest biogas production coefficient was characterized by the methane fermentation of Botryococcus braunii algae, where the value reached 314±12 cm3 · g TS-1.

5

Biophotonics for biofuel upgradation

Rana G., Mandal T.

Management Systems in Production Engineering

|

2017

|

nr 4 (25)

262--266

EN

Experimental studies have been made to find out Cyanobacterias’ biophotonical response in gaseousfuelation and car-bon dioxide fixation during photo-anaerobic digestion. A new horizontal type photo-bioreactor has been designed by using environment hazard plastic bottles and it works ideally for anoxygenic cyanobacterial growth. Through ‘V3-metagenomics’ of 16S rRNA gene sequencing by paired-end Illumina MiSeq and downstream analysis by QIIME program, we have identified anaerobic cyanobacteria, represent the orders YS2 and Streptophyta. OTUs have been identified by aligning against Greengenes and Silva databases, separately. The flame temperature of the fuel gas is 860°C and the percentcontent of carbon dioxide (CO2) is 17.6%.

PL

Badania doświadczalne przeprowadzono w celu określenia biofotonicznej zdolnośći cyjanobakterii do przeprowadzania reakcji uwalniania gazów do paliw oraz wiązania dwutlenku węgla podczas fotofermentacji beztlenowej. Nowy bioreaktor typu horyzontalnego został zaprojektowany przy użyciu zagrażających środowisku plastikowych butelek i działa/nadaje się idealnie dla beztlenowego wzrostu cyjanobakterii. Poprzez metagenomikę regionu V3 genu kodującego 16 S rRNA sekwencjonowanego poprzez sparowanie odczyty przy użyciu Illumina MiSeq oraz analizy downstream za pomocą programu QIIME zidentyfikowaliśmy beztlenowe cyjanobakterie, reprezentowane przez YS2 i Streptophyta. OTU (ang. Operational Taxonomic Unit) zostały zidentyfikowane przez wyrównywanie względem baz danych Greengenes i Silva oddzielnie. Temperatura płomienia w paliwie wynosi 860°C, a procentowa zawartość dwutlenku węgla (CO2) wynosi 17,6%.

6

Zastosowanie cyjanobakterii w biotransformacji 2-oksopropanofosfonianu dietylu

Górak M., Żymańczyk-Duda E.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 2

123--128

PL

Celem przeprowadzonych badań było zastosowanie mikroorganizmów fotoautotroficznych jako biokatalizatora w redukcji -ketoalkilofosfonianu dietylu. Przeprowadzone badania przesiewowe wskazały szczepy cyjanobakterii Arthrospira maxima CCALA 027 oraz Nodularia sphaerocarpa CCALA 114 jako zdolne do redukcji 2-oksopropanofosfonianu dietylu do odpowiedniego 2-hydroksypropanofosfonianu dietylu. W trakcie 7-dniowego procesu biokonwersji stopień przereagowania substratu w przypadku zastosowania wymienionych szczepów wynosił odpowiednio 26,4% oraz 12,9%, zaś czystość optyczna produktu w obu przypadkach wyniosła ponad 99%.

XX

The aim of the study was applying of autotrophic microorganisms as a biocatalyst in the reduction of oxoalkylphosphonates. Cyanobacteria strains Arthrospira maxima CCALA 027 and Nodularia sphaerocarpa CCALA 114 are capable to reduce diethyl 2- oxopropylphosphonate to the corresponding diethyl 2- hydroxypropylphosphonate. The degree of conversion of the substrate was respectively 26.4% and 12.9%, and the optical purity of the product in both cases was over 99%.

7

Potencjał biotechnologiczny cyjanobakterii tworzących zakwity sinicowe

Kasowska-Żok E., Ostrowska M., Studnik H., Balcerzak L., Żyszka B., Drzyzga D., Bazgier G., Bazgier G., Kafarski P., Lipok J.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 4

355--362

PL

Zdolności adaptacyjne cyjanobakterii związane ze swoistym, „plastycznym” metabolizmem cechującym te mikroorganizmy sprawiły, że możliwe jest ich wykorzystanie jako biokatalizatorów w procesach biotransformacji związków naturalnych i połączeń syntetycznych. Inne cechy sinic umożliwiają ich zastosowanie w procesach bioremediacji jonów metali, w których równocześnie wytwarzane są nanocząstki tych pierwiastków. Wspomniane możliwości wskazują na znaczący potencjał biotechnologiczny cyjanobakterii.

EN

Cyanobacteria adaptability related to their specific „flexible” metabolism that characterizes these microorganisms enables their use as biocatalysts in biotransformation processes of natural and synthetic compounds. Other qualities of blue-green algae allow to use them in bioremediation of metal ions, during which nanoparticles of these elements are also produced. Mentioned possibilities indicate significant biotechnological potential of cyanobacteria.

8

Nodularyny i inne toksyny produkowane przez cyjanobakterie (sinice)

Mazur-Marzec H., Toruńska A.

Wiadomości Chemiczne

|

2007

|

[Z] 61, 3-4

247-277

EN

Cyanobacteria are photosynthetic prokaryotes that produce a wide range of secondary metabolites. Part of them is toxic or shows bioactivity in other organisms, including mammals . The main classes of cyanobacterial toxins comprise of hepatotoxins, neurotoxins, cytotoxins, dermatotoxins and lipopolysaccharides. Hepatotoxins, microcystins and nodularins are the most common cyanotoxins. Microcystins, the cyclic heptapeptides are produced by freshwater cyanobacteria of the genera Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon and Anabaenopsis. Nodularin (NOD-R) the cyclic pentapeptide hepatotoxin is produced by brackish water cyanobacterium Nodularia spumigena. Microcystins and nodularins are extremely toxic due to their action on type 1 and 2A protein phosphatase enzymes that play a key role in the control of cellular meta-bolism. The main groups of neurotoxins produced by cyanobacteria include anatoxin-a, anatoxin-a(s), saxitoxins and the recently identified B-N-methylamino--L-alanine (BMAA). The latter has been reported to biomagnify within the Guam ecosystem and was suggested to be a possible cause of the amyotrophic lateral sclerosis/parkinsonism-dementia complex (ALS/PDC). In the Baltic Sea N. spumigena is the main toxic and bloom-forming cyanobacterial species [7]. Nodularin concentration can temporarily reach over 20 mg dm-3. The toxin accumulates in different elements of the Baltic ecosystem, including sediments, mussels and fish. Apart from NOD-R, minor amounts of other NOD analogues have been characterized in N. spumigena cells: geometrical isomers, linear forms, three demethylated analogues and three analogues with additional methyl group. Nodularin is characterized by high stability. The loss of the toxin in water is mainly due to degradation by the naturally occurring bacterial community. However, the UV radiation as well as sorption on sediments and sus-pended particles has also some impact on nodularin concentration. In organisms microcystins are detoxified by conjugation with activated glutathione, however, the pathway of nodularin biotransformation has not been revealed yet.

9

Mikroorganizmy jako przyczyna pogarszania zapachu wody

Łebkowska M., Załęska-Radziwiłł M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2005

|

T. 8, nr 2

171-178

PL

Przedstawiono przegląd danych z piśmiennictwa dotyczący przyczyn pogarszania zapachu wody z uwzględnieniem mikroorganizmów, głównie cyjanobakterii i glonów. Liczne przypadki wystąpienia odorów wody na świecie i w Polsce wskazują na konieczność stałej kontroli biologicznej wody ujmowanej przez stacje uzdatniania oraz złóż filtracyjnych i przewodów prowadzących wodę do urządzeń odpowiedzialnych za jej oczyszczanie. Odory są w niewielkim stopniu usuwane w konwencjonalnych procesach uzdatniania wody. Wyróżnia się dwie grupy związków tworzonych przez cyjanobakterie i glony. Pierwsza obejmuje składniki syntezowane podczas wzrostu, deponowane w komórkach lub wydzielane pozakomórkowo. Druga grupa to substancje pochodzące z obumarłych organizmów przy zachowaniu aktywności enzymów - lipooksygenaz i oksygenaz karotenowych. Związki odoryzujące wodę są wytwarzane także przez bakterie i grzyby podczas rozkładu związków organicznych. Substancje zapachowe pochodzenia biologicznego to głównie terpeny i ich pochodne, kwasy organiczne, alkohole, ketony, aldehydy, estry, pirazyny i związki siarki. Najczęściej identyfikuje się geosminę i 2-metyloizoborneol. Odory produkowane przez mikroorganizmy nadają wodzie zapachy, m.in. błotniste, stęchłe, pleśni, aromatyczne, siana, rybne i septyczne. Na uwagę zasługuje fakt, iż próg zapachu pojawiający się w wodzie występuje przy śladowych ilościach związków odoryzujących, często rzędu ng/l. Natężenie zapachów wody nie zawsze koreluje z biomasą sinic i glonów.

EN

Presented article is a review of data taken from publications concerning causes of water odour in a connection with microorganisms, mainly cyanobacteria and algae. Frequent cases of bad water odour worldwide as well as in Poland indicate that the permanent and careful biological water control is necessary. It refers to the intake water of the Water Treatment Stations, infiltration beds and pipes leading water flow to the adequate cleaning units. Tastes and odours are not efficiently removed by conventional water treatment. The organisms most often linked to odour problem are Actinomycetes, Cyanobacteria and various types of algae. Other aquatic organisms such as sulphate-reducing bacteria, fungi, protozoa, nematodes, crustaceans have been identified as odour contributors. Among the Actinomycetes group the genus involved in odour production is Streptomyces. Cyanobacteria associated with odour episodes are various species of the genera Oscillatoria, Anabaena, Aphanizomenon and Phormidium. The genera of diatoms most often mentioned as odour producers are: Asterionella, Cyclotella, Melosira; some of the chysophytes are Synura and Dinobryon. Crustaceans as Cyclops, Daphnia and protozoans - Amoebae can cause odour problems, when they are present in a large biomass. Two groups of compounds which are formed by cyanobacteria and algae can be distinguished. In the first group there are those compounds that are synthesized during growth and are deposited in or excreted from cells. A second group contains compounds, that are only produced when the integrity of the cells is destroyed and lipooxygenases and carotene oxygenases become active. Odours compounds are also formed by bacteria and fungi during organic substances biodegradation. Biologically originated odours are terpens, and their derivatives, organic acids, alcohols, ketones, aldehydes, esters, pyrazines and sulphides. Most frequently geosmin and 2-methyloisoborneol are identified. Water odours produced by microorganisms are muddy/musty, fragrant, grassy, fishy and septic. It was stated that odour threshold in water is very low, of magnitude order about 1 ng/l. Odours intensity does not ever correlate with algal biomass and with optimal growth conditions in environment.

10

Peptydowe toksyny cyjanobakterii

Łukomska J., Kasprzykowski F., Łankiewicz L., Grzonka Z.

Wiadomości Chemiczne

|

2002

|

[Z] 56, 1-2

57--82

EN

This review presents chemical and biological aspects of secondary metabolites produced by cyanobacteria. The main goal of the work was to present studies related to microcystins and nodularins. Cyanobacteria (blue-green algae) growing both in freshwater and marine environment release to the medium numerous secondary metabolites. Some of cyanobacteria produce lethal toxins (cytotoxins and biotoxins). Therefore, cyanobacteria can be harmful for mammals, birds and fish, and also cause effects on human health. The secondary metabolites are the mostly derivatives of amino acids and peptides or depsipeptides. The best described among cyanobacteria toxins are the hepatotoxins: microcystins and nodularins. These toxins cause severe intrahepatic haemorrhage and hypovolaemic shock, and act as tumor promoters. Microcystins and nodularins are potent inhibitors of PP1 and PP2A protein phosphatases. Microcystins and nodularins, which are cyclic hepta- or penta-peptides, respectively, consists of various uncoded amino acid residues. The most characteristic and unique amino acid residue is Adda [(2S,3S,8S,9S,4E,6E)-3-amino-9-metoxy-2,6,8-trimethyl-10-phenyl-deca-4,6-dienoic acid]. Typical isolation of these toxins is realized by extraction combined with reversed-phase chromatography. Structure-activity relationship studies of microcystins and nodularins have revealed indispensability of Adda moiety, and two carboxyl groups of aspartic and glutamic acids, for the activity towards phosphatases. The total synthesis of both toxins represents quite a big challenge because of the necessity of preparation of Adda, as well as many other uncoded amino acids (D-erythro-b-methyl-aspartic acid, Masp; dehydroalanine, Dha, or dehydrobutyrine, Dhb, and their N-methyl derivatives etc.) prior to a final cyclization. Syntheses of Adda, the compound with four chiral centers and two specific configurations at the double bonds, were carried out mostly by the condensation of the previously obtained C1-C4 and C5-C10 fragments. Microcystins and nodularins are quite stable compounds in aqueous solution. They can be destroyed and removed by chlorination, or by treatment with ozone (Scheme 9) combined with ultrafiltration. On the other hand, microcystins and nodularins could be modified for example by esterification (Asp and/or Glu residues), transformation of guanidine moiety of arginine, Michael type addition to dehydroamino acids (Dha, Dhb). These modifications provide less toxic compounds, with interesting biological activities.

11

Zastosowanie mikroalg spirulina sp. do oczyszczania ścieków przemysłowych zawierających metale ciężkie

Chojnacka K., Noworyta A.

Prace Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej

|

2000

|

Vol. 26, z. 2

101-110

PL

Przedstawiono możliwości wykorzystania cyjanobakterii Spirulina sp. do oczyszczania ścieków z jonów metali ciężkich. Mikroorganizmy te wykazują odporność na zanieczyszczenie środowiska i zdolność adaptacyjną do zmieniających się warunków abiotycznych. Wiążą one metale ciężkie w procesach bioakumulacji i biosorpcji. Biousuwanie metali ciężkich odbywa się m.in. dzięki rozwiniętej powierzchni właściwej oraz możliwości wprowadzania jonów do wnętrza komórki. Dodatkowym atutem zastosowania Spiruliny jest silna alkalizacja mikrośrodowiska w bezpośrednim otoczeniu komórki, jako konsekwencja prowadzonych procesów metabolicznych. Takie warunki będą sprzyjać strącaniu wodorotlenków. Równolegle z oczyszczaniem ścieków, Spirulina może degradować zanieczyszczenia organiczne, jak również jest w stanie usuwać związki fosforu i azotu.

EN

A possible application of cyanobacteria Spirulina sp. in the purification of waste water from heavy metal ions is presented. The microorganisms are resistant to environmental contamination and reveal an ability to adapt to the variable abiotic conditions. These microorganisms bind heavy metals as a result of the bioaccumulation and biosorption processes. Bioremoval of heavy metals takes place thanks to the developed specific area and the possibility of transferring ions into the cells. An additional asset in the application of Spirulina sp. is connected with the strong alkalinity of the micro-environment in the adjacent neighbourhood of the cell as a consequence of the undergoing metabolic processes. Such conditions will favour hydroxide precipitation. In parallel to the waste water purification Spirulina sp. can also degrade the organie contaminants and is also able to remove phosphorus and nitrogen compounds.