Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Environmental factors affecting the biomethanization process

100%

Montusiewicz A.

Archives of Environmental Protection

|

2008

|

tom Vol. 34, no. 3

265-279

EN

The paper describes the most important factors controlling the process of methanogenesis in the biomethanization technology. It discusses the operational regimes of temperature as well as pH, C/N ratio, the necessity for micronutrients and sensitivity to a number of toxic compounds. Components with an inhibitory effect are characterized as biostatic compounds (ammonia, VFAs, hydrogen sulfide and salinity-inducing substances) and biocidal substances (such as surfactants and Pharmaceuticals). The threshold limits of the compounds in question securing the system against disturbances are introduced, as well as the measures counteracting inhibition. Some ways of overcoming the negative impact of environmental factors on the system are presented, including co-fermentation, supplementation of nutrients, removal of ammonia and hydrogen sulfide by different methods and acclimatization of methanogens to inhibitory substances.

2

Co-digestion of sewage sludge and mature landfill leachate in pre-bioaugmented system

100%

Montusiewicz A.

Journal of Ecological Engineering

|

2014

|

tom Vol. 15, nr 4

98--104

EN

The study examined the effects of co-digestion of sewage sludge and mature landfill leachate at the volumetric ratio of 95:5% in primarily bioaugmented system. Bioaug-mentation was carried out with the use of commercial product Arkea® in the volumet-ric dose of 5% and lasted three months prior to the co-digestion start-up. Co-digestion was undergone without bioaugmentation. The results indicated that in the first period (of three months) following bioaugmentation, co-digestion led to biogas/methane yields only 5-8% lower as compared to anaerobic digestion of sewage sludge, and the differences were not statistically significant. Moreover, a comparable value of vola-tile solids removal was obtained. However, the effects became worse over time, i.e. a lower organics removal efficiency of 16% as well as 9.5–13% decreases of biogas/ methane yields were achieved by applying co-digestion for a further period (of the same duration). Co-digestion of sewage sludge and mature landfill leachate could be recognized as quite efficient in the system that was primarily bioaugmented with the use of Arkea®. However, the beneficial impact of bioaugmentation remained for the limited period of three months after its completion. To sustain the favourable effects a periodical, repeatable bioaugmentation of the co-digestion system is required.

3

Wpływ bioaugmentacji na uwalnianie biogenów w procesie beztlenowej stabilizacji osadów ściekowych

100%

Montusiewicz A.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

tom Vol. 9, No. 1

269--277

PL

Beztlenowa stabilizacja osadów ściekowych jest powszechnie stosowana jako metoda ich przeróbki w oczyszczalniach ścieków komunalnych. W wyniku beztlenowego rozkładu substancji organicznych zachodzi uwalnianie azotu amonowego i fosforu fosforanowego do wód osadowych, zawracanych następnie do bioreaktorów oczyszczających ścieki. Może to skutkować przeciążeniem osadu czynnego, a w efekcie obniżeniem sprawności usuwania związków biogennych i wzrostem kosztów oczyszczania. Prezentowana praca dotyczy badań nad wpływem bioaugmentacji na uwalnianie związków biogennych podczas fermentacji metanowej osadów ściekowych. Bioaugmentację prowadzono z wykorzystaniem dwóch dawek komercyjnego preparatu Arkea®, odpowiednio 9 i 13% w stosunku objętościowym. W oparciu o stężenia azotu amonowego i fosforu fosforanowego wyznaczono wartości współczynników uwalniania w układzie bioaugmentowanej fermentacji osadów ściekowych oraz w układzie, w którym bioaugmentacji nie prowadzono. Z uzyskanych danych wynika, że uwalnianie związków biogennych do wód osadowych występowało w obu badanych układach, jednak wyższe wartości otrzymano w układzie z bioaugmentacją. W przypadku układu wspomaganego biopreparatem współczynnik amonifikacji wyniósł 4,8 oraz 4,6, odpowiednio dla dawki Arkea® 9 i 13%, natomiast dla osadów ściekowych był nieco niższy - 4,5. Analogiczny trend wystąpił w przypadku fosforu fosforanowego. Współczynnik uwalniania fosforanów w obecności 9 i 13% preparatu Arkea® osiągnął wartość odpowiednio 1,2 oraz 1,3, a w układzie bez dodatku biopreparatu 1,1. Bioaugmentacja nie wpłynęła jednak istotnie na uwalnianie związków biogennych w procesie beztlenowej stabilizacji osadów ściekowych, a stężenia biogenów w wodach pofermentacyjnych nie wzrosły w porównaniu z osadami ściekowymi.

EN

In municipal wastewater treatment plants anaerobic digestion has commonly been applied for sludge treatment. It is known that the process results in a high release of the nitrogen and phosphorus compounds. Their recirculation with the rejected supernatant to the bioreactor treating wastewater could lead to its overloading, thus diminishing the nutrient removal efficiency and increasing the cost of the total treatment. In the present study the influence of bioaugmentation on the nutrient release was examined in anaerobic digestion of sewage sludge. The bioaugmentation consisted in adding two doses of commercial product Arkea®, 9 and 13% v/v, respectively. Based on the concentration of ammonia nitrogen and phosphate phosphorus, release factors were determined for bioaugmented and non-bioaugmented experiments. The results indicated that nutrient release was confirmed in both systems, although it significantly differed for the compounds investigated. Applying bioaugmentation, a little higher values were achieved as compared to anaerobic digestion of sewage sludge. Release factors for ammonia nitrogen were 4.8 and 4.6 in the presence of 9 and 13% Arkea® v/v, respectively, whereas for sewage sludge it was 4.5. With regard to phosphate phosphorus, minor values were obtained. Applying 9 and 13% of Arkea®, release factors were found to be 1.2 and 1.3, respectively, whereas in the system without bioaugmentation it was only 1.1. An essential effect of bioaugmentation on nutrient release in anaerobic digestion of sewage sludge did not occur.

4

Ryzyko związane z biernym paleniem

63%

Montusiewicz A. , Pawlowski L.

Aura

|

1990

|

nr 07

RU

В Польше нет никаких правил, которые доставляли бы возможность охраны некурящих от „напора” курящих. Это касается особенно места работы и зданий общественного потребления. В статье подробно представлено вредное воздействие сигаретного дыма на организм курящих и некурящих. Присутствие этого дыма в жизненной среде человека вызывает увеличенную опасность не только заболеваний раком но и болезнями сердца.

EN

There are no regulations in Poland that could offer any measure of protection to non-smokers against perpetual pressure exerted by smokers particularly at work and in public buildings. The paper presents in detail the adverse effect of tobacco smoke on smokers' organisms as well as on non-smokers. The presence of tobacco smoke in the living environment carries hazards of the lung cancer and heart disorders.

5

Co-digestion of Sewage Sludge and Organic Fraction of Municipal Solid Waste in the Aspect of Heavy Metals Content

51%

Lebiocka M. , Montusiewicz A. , Depta M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

tom Tom 18, cz. 2

555--566

PL

Przedmiotem badań była analiza wpływu zanieczyszczeń pochodzących z organicznej frakcji odpadów komunalnych dodawanych jako kosubstrat do procesu biometanizacji mieszanych osadów ściekowych na stężenia metali ciężkich w osadzie przefermentowanym. Eksperyment obejmował badania modelowe fermentacji mezofilowej (w temperaturze 35ºC) osadów pochodzących z systemu gospodarki osadowej miejskiej oczyszczalni ścieków w Puławach, mieszanych objętościowo w odpowiednich proporcjach z frakcją organiczną odpadów komunalnych przygotowanych i rozpulpionych w odcieku zgodnie z niemiecką technologią BTA. Osad poddawany fermentacji w reaktorze kontrolnym stanowił mieszaninę zagęszczonego grawitacyjnie osadu wstępnego oraz zagęszczonego mechanicznie osadu nadmiernego, przy czym udziały objętościowe poszczególnych osadów wynosiły odpowiednio 60:40. Badania prowadzono w dwóch etapach, z zastosowaniem dwóch różnych dawek frakcji organicznej (osad:frakcja 75:25 i 70:30 obj.). Stężenia metali określano w mieszaninie zasilającej reaktor oraz w osadzie przefermentowanym. Badano stężenia następujących metali: Al, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn. W celu określenia wpływu środowiskowego osadów przefermentowanych określano zmienność ich zawartości przed i po procesie współfermentacji. Otrzymane wyniki wskazują, że zawartość metali w mieszaninie zasilającej reaktor w fazach współfermentacji były na podobnym poziomie lub nieznacznie niższe niż w przypadku fermentacji samych osadów ściekowych. Wzrost zawartości metali ciężkich w przeliczeniu na suchą masę w pofermencie wynikał z mniejszej zawartości materii organicznej w fazach, gdy prowadzono proces współfermentacji. Wzrost zawartości metali w pofermencie nie był proporcjonalny do ich zawartości w mieszaninie zasilającej reaktor. Proces współfermentacji powodował, iż zawartość metali ciężkich w osadzie przefermentowanym była wyższa, oznaczać to może, że dodatek organicznej frakcji odpadów komunalnych może mieć wpływ na jakość pofermentu. Dodatkowo, w przyszłości powinny zostać wykonane badania uwzględniające specjację metali.

6

Characteristics of microbial communities in biomethanization processes

51%

Rożej A. , Montusiewicz A. , Lebiocka M.

Archives of Environmental Protection

|

2008

|

tom Vol. 34, no. 3

299-307

EN

Biomethanization of mixed organic substances is the effect of coexistence of numerous groups of microorganisms. Methanogenic degradation of such substances involves at least three different trophic groups of anaerobes, namely fermentative heterotrophs, proton-reducing syntrophs and methanogenic archaea. The development of molecular techniques allowed to detect some new groups of bacteria and archea, which often stay unculturable. The cultivation of uncultured organisms is of great significance in recognizing the function of these organisms. In the past few years, newly discovered microorganisms have been successfully isolated from anaerobic sludges, and the information regarding their physiology in connection with phylogeny is updated regularly.

7

Characterization of the biomethanization process in selected waste mixtures

51%

Montusiewicz A. , Lebiocka M. , Pawłowska M.

Archives of Environmental Protection

|

2008

|

tom Vol. 34, no. 3

49-61

EN

The aim of this paper is to show the basic principles of the anaerobic digestion process. All the stages of degradation, such as hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis and methanogenesis are characterized. Biodegradable organic matter consists of three main types of substances: carbohydrates, proteins and lipids; the metabolic pathways of their decomposition are described. The last part of the paper presents the co-digestion process, its benefits and technological parameters required to mate that process attractive from an economical and environmental point of view.

8

Metody frakcjonowania substratu dla modelu ADM1

51%

Żak A. , Montusiewicz A. , Łagód G.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

tom Vol. 8, No. 2

651--658

PL

Rozkład beztlenowy jest stosowany do oczyszczania oraz energetycznego wykorzystania ścieków, osadów i odpadów pochodzenia rolno-spożywczego. W ostatnim dwudziestoleciu proces ten zyskuje coraz większą popularność. Wraz ze wzrostem wykorzystania rozkładu beztlenowego do produkcji energii i oczyszczania ścieków rozwijano modele symulujące przebieg procesu. Modele matematyczne procesów biotechnologicznych wymagają zazwyczaj charakterystyki substratu z wyszczególnieniem jego form. Dotyczy to również modelu Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1), dla którego należy określić zawartość węglowodanów, białek, tłuszczów i frakcji inertnej w dopływie. Pełna identyfikacja wszystkich składników substratu jest zazwyczaj bardzo trudna i kosztowna, a metody frakcjonowania materiału organicznego na potrzeby wspomnianego modelu są ciągle rozwijane i udoskonalane. Prezentowana praca obejmuje przegląd metod frakcjonowania substratu dla modelu ADM1: metodę opartą na wartości pokarmowej pasz; metodę zaproponowaną przez Henze oraz metodę opartą na bilansie ChZT i N. Przedstawiono także wyniki badań symulacyjnych dla obiektu pracującego w skali technicznej z wykorzystaniem komór o zróżnicowanej temperaturze fermentacji.

EN

Anaerobic digestion is commonly applied for treatment as well as energetic usage of sewage, sewage sludge and agricultural waste. Recently, it has become more and more popular. Together with the popularity of the use of anaerobic digestion for energy production and wastewater purification, models for simulation of the process in question were developed. In general, the mathematical models of biotechnological processes require both characteristics of the substrates involved and specification of their forms. This approach also concerns the Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1), which demands the description of carbohydrates, proteins, fats and inert fraction in the feed supplying the reactor. Specific and complete characterization of all compounds mentioned is usually difficult and expensive, however the method of fractionation of the organic material for the needs of ADM1 model are developed. This study presents the crucial issues of the methane fermentation process being the base for mathematical description used in the ADM1 model. The paper also reports a review of fractionation methods for the analyzed model. Among them, the method based on the nutritional value of feed, the method proposed by Henze and the method based on COD and N balance are described.

9

Methods for measurement and visualization of changes in biodiversity

51%

Chomczyńska M. , Łagód G. , Montusiewicz A. , Malicki J.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

tom Vol. 5, No. 1

29--34

EN

Biodiversity can be evaluated basing on the species numbers or numbers of chosen taxa (S). The biodiversity assessment is also enabled using the Shannon index (H) that includes numbers of taxa and their relative abundances (or relative biomass likely relative degrees of covering). The proper description of biological or statistically significant differences (or their absence) between the compared taxocenosis of identical or subjectively different values of S and H, is not possible by use of both methods mentioned. Thus, the aim of our work was to present the manners for solving these problems basing on the example of three hypothetical organism communities. Two of the communities mentioned were characterized by the same values of S (taxon richness) and different values of H (the Shannon index) and two ones had similar H values and different values of S. To obtain the complete description of biological differences between compared communities the following indices were calculated: Hmax (a maximum value of Shannon index for the richness of taxa represented by the same number of individuals), Vd (a percentage value of covering structural capacity of community, “evenness deficiency”), E (MacArthur index - a taxon number (S) in a community for which the observed value of H equals Hmax) and Ps (taxon richness shortage in percents). Moreover, graphical method of Δb, profiles was used for comparing community diversities. Instead, to obtain information about statistically significant differences in biodiversity between analyzed communities, the rarefaction curves were applied. The curves are based on the zero models and the Monte Carlo method.

PL

Bioróżnorodność można oceniać na podstawie liczby gatunków lub liczby dowolnie wybranych taksonów (S). Ocenę bioróżnorodności można również przeprowadzić za pomocą indeksu Shannona (H), do obliczeń którego wykorzystuje się liczbę taksonów oraz ich względne liczebności (lub względne biomasy ewentualnie relatywne stopnie pokrycia). Przy użyciu obu wymienionych metod nie można poprawnie określić statystycznie istotnych czy też biologicznych różnic (lub ich braku) pomiędzy porównywanymi taksocenozami o identycznych lub subiektywnie różnych wartościach S i H. Stąd celem prezentowanej pracy było przedstawienie sposobów rozwiązania tego problemu na przykładzie trzech hipotetycznych zbiorowisk żywych organizmów. Wśród tych taksocenoz dwie charakteryzowały się takimi samymi wartościami S (bogactwa taksonów) i różnymi wartościami H (indeksu Shannona), a dwie miały zbliżone wartości H, a różne wartości S. Dla pełnego określenia różnic biologicznych pomiędzy porównywanymi zbiorowiskami obliczono wskaźniki: Hmax (maksymalna wartość indeksu Shannona dla danego bogactwa taksonów charakteryzujących się takimi samymi liczebnościami), Vd (wyrażona w % wartość wypełnienia strukturalnych możliwości zbiorowiska; niedostatek „równomierności”), E (indeks MacArthura, czyli liczba taksonów S w zbiorowisku, dla którego dany indeks H przyjąłby wartość maksymalną) oraz Ps (wyrażony w % niedostatek bogactwa taksonów). Dodatkowo, dla porównania bioróżnorodności zbiorowisk użyto graficznej metody profili Δb. W celu uzyskania informacji o statystycznie istotnych różnicach między analizowanymi zbiorowiskami pod względem bioróżnorodności wykreślono krzywe rarefakcji, bazujące na modelach zerowych i metodzie Monte Carlo.

10

Usuwanie zawiesiny swobodnych komórek bakterii w procesie oczyszczania ścieków miejskich osadem czynnym. Część I - pomiar metodą pośrednią

51%

Malicki J. , Montusiewicz A. , Stelmach K.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

1998

|

tom nr 6

260-263

EN

Measurement of free bacteria cells concentration in particular sewage and air flows going through treatment plant devices. Attempt at balancing free bacteria cells mass concentration and charge in sewage reaching and leaving treatment plant.

11

Simulation of wastewater treatments systems with membrane separation

51%

Korniluk M. , Montusiewicz A. , Piotrowicz A. , Łagód G.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

tom Vol. 2, No. 1

41--45

EN

The application of membrane separation to the biological treatment processes by activated sludge eliminates the secondary clarifier. The solution introduces significant differences in clarification process, as the retention of biomass separated on membranes does not depend on sludge sedimentation properties. Thus, in membrane bioreactors a high biomass concentration and a high flow rate can be achieved. Such specific conditions impose the growth of characteristic activated sludge population which differs from conventional process with respect to biotic community composition and its performing. Therefore, by employing membrane separation it is possible to influence the wastewater effluent parameters, that is the efficiency of biological treatment. Computer modeling has become a helpful tool in analysis of performance and effectweness of wastewater treatment systems. The simulation presented in the text was carried out in GPS-X program which makes it possible to create the model of wastewater treatment plant, run the simulation and subsequently interpret the results and draw appropriate conclusions. Assuming parameters at the entry point of treatment process, the performance of membranę separation system in comparison with conventional activated sludge system was examined.

PL

Wykorzystując separację membranową w procesach biologicznego oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego, eliminuje się z układu osadnik wtórny. Taka zmiana układu technologicznego jest możliwa, ponieważ efektywność zatrzymania biomasy w wyniku separacji membranowej nie zależy od właściwości sedymentacyjnych osadu. W reaktorach membranowych mogą być osiągane wysokie stężenia biomasy i duże natężenia przepływu ścieków przez układ. Specyficzne warunki w bioreaktorze powodują wykształcenie charakterystycznej populacji osadu czynnego, która różni się pod względem składu biocenozy i funkcjonowania od osadu w układzie konwencjonalnym. Zastosowanie separacji membranowej wpływa więc na parametry ścieków w odpływie z oczyszczalni, czyli na skuteczność biologicznego oczyszczania. W pracy przedstawiono analizę działania oraz ocenę efektywności usuwania zanieczyszczeń w systemie z bioreaktorem membranowym (MBR). Jako narzędzie wykorzystano symulację komputerową z zastosowaniem programu GPS-X. Jako układ odniesienia, służący do oceny efektywności MBR, przyjęto model oczyszczalni konwencjonalnej z bioreaktorem przepływowym osadu czynnego oraz osadnikiem wtórnym w systemie MUCT (Modified University of Cape Town). W celu porównania układów analizę przeprowadzono przy identycznej charakterystyce ilościowej i jakościowej ścieków dopływających do badanych systemów.

12

Wykorzystanie mikrofauny saprobiontów do bioindykacji jakości ścieków w systemach kanalizacyjnych

51%

Łagód G. , Malicki J. , Montusiewicz A. , Chomczyńska M.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2004

|

tom Vol. 30, no. 3

3--12

PL

Niekiedy zachodzi potrzeba kontroli jakości ścieków wprowadzanych do systemów kanalizacyjnych. Wyniki analiz fizyko-chemicznych odzwierciedlają wyłącznie sytuacji; istniejącą w momencie poboru prób ściekowych. Natomiast wnioskowanie oparte o metody bioindykacyjne umożliwia ocenę stanu przed pobraniem prób, a tym samym wykrycie zrzutów nadmiernych ładunków lub substancji szkodliwych dla osadu czynnego, w momencie poprzedzającym pobranie prób przynajmniej o czas generacji gatunku o najniższym tempie rozmnażania. W pracy przeanalizowano możliwości użycia dla potrzeb bioindykacji przedstawicieli mikrofauny zasiedlającej systemy kanalizacyjne i wykorzystującej ścieki jako źródło pokarmu. Ocenie poddano przydatność: 1) gatunków wskaźnikowych z systemu saprobów Kolkwitza-Marssona (K-M), 2) indeksu Shannona-Wienera (S-W) obliczonego w oparciu o liczebności gatunków - H, 3) indeksu Shannona-Wienera obliczonego w oparciu o liczebności grup morfologiczno- funkcjonalnych - H'. 4) Uzyskane wyniki badań wykazały, że indeks Shannona-Wienera oparty o grupy morfologiczno-funkcjonalne (najłatwiejszy do obliczenia), jest wystarczająco dokładny dla potrzeb bioindykacji.

EN

There is a need for quality control of wastewater introduced into drainage systems. Physical and chemical analyses of wastewater inform only about the situation existing at the moment of sampling. The analysis based on bioindication methods allows to evaluate the existing state before sampling and so to recognize a drop of excessive loads or harmful substances for activated sludge. This refers to the moment preceding the sample taking at least by the generation time of the species with the lowest reproduction rate. For these reasons, the possibility of using microfauna representatives (feeding on organic pollutions) for bioindication was evaluated. The estimation was made of the usefulness of indicator species from the Kolkwitz-Marsson system, the Shannon-Wiener index based on species abundance and the latter based on abundances of morphological-functional organism groups The study results showed that the Shannon-Wiener index calculated for morphological-functional groups (easiest to determine) was accurate enough for bioindication.

13

Decomposition of hydrogen sulfide in organic materials

51%

Pawłowska M. , Zdeb M. , Montusiewicz A. , Lebiocka M.

Environment Protection Engineering

|

2009

|

tom Vol. 35, nr 3

157-165

EN

Organic materials (mainly composts, bark and shavings, heather twigs) are the substances most often used as packing beds in biofilters. The aim of the study was to evaluate the rate of hydrogen sulfide removal in pine bark. The initial concentration of hydrogen sulfide was up to 58% v/v. The removal rates of this gas, using the pine bark bed, ranged from 0.003 cm3 g -1 min-1 (115.64 g m-3 h-1) to 0.040 cm3 g-1 min-1 (1541.85 g m-3 h -1). The results of a preliminary test suggest that the process is abiotic. In order to eliminate biotic pathways of hydrogen sulfide removal, the samples were sterilized.

14

Proposal of measurement and visualization methods for dominance structures in the saprobe communities

51%

Łagód G. , Chomczyńska M. , Montusiewicz A. , Malicki J.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

tom Vol. 2, No. 1

53--57

EN

A large taxonomic diversification of saprobes causes difficulties in practical use of saprobic system for biomonitoring purpose. In such a case taxonomic levels higher than species level became more popular. Methods based on biocenotic structure can be also used in bioindication. It is known that application of the Shannon-Wiener biodiversity index based not only on numbers and abundances of species but also on numbers and abundances of easily identified morphological-functional groups gives the same information as saprobe measurements. Moreover, the other structural indices together with the Shannon-Wiener index can be used to obtain more complete characteristics of saprobe communities. It enables more precise interpretation of biomonitoring results based on dominance structure of organism groups settled an examined object. The obtained results of the quantity naturę can be compared with free accuracy, however they are difficult to be perceived. The aim of the present work is calculating a similarity of dominance structures characterizing saprobe communities as well as presenting modified method for visualisation of these structure changes.

PL

Zróżnicowanie taksonomiczne systemu saprobów wiąże się z trudnościami w jego zastosowaniu do celów biomonitoringu. Dlatego też wprowadzenie do bioindykacji jednostek taksonomicznych wyższych rangą od gatunku oraz metod opartych na strukturze biocenotycznej staje się powszechne. Zastosowanie indeksu bioróżnorodności Shannona-Wienera, bazującego nie tylko na liczbie i ilościowości gatunków, lecz również na liczbie i liczebności łatwo identyfikowalnych grup morfologiczno-funkcjonalnych, jest tak samo przydatnym źródłem informacji jak pomiary saprobowości. W celu otrzymania pełniejszej charakterystyki badanego obiektu obok indeksu Shannona-Wienera stosowane są także inne indeksy struktury biocenotycznej. Użycie tych indeksów umożliwia bardziej precyzyjną interpretację wyników biomonitoringu uwzględniającego strukturę dominacji. Ze względu na ilościowy charakter danych wyniki mogą być porównywane z dowolną dokładnością, jednakże są mato czytelne w odbiorze. Celem prezentowanej pracy jest wyznaczenie podobieństwa struktury dominacji zbiorowisk saprobów i przedstawienie zmodyfikowanej metody wizualizacji zmian badanych struktur.

15

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

51%

Łagód G. , Chomczyńska M. , Malicki J. , Montusiewicz A.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2006

|

tom Vol. 13, nr 3-4

255-263

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).

16

Wykorzystanie mikrofauny saprobiontow do bioindykacji jakosci sciekow w systemach kanalizacyjnych

51%

Lagod G. , Malicki J. , Montusiewicz A. , Chomczynska M.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2004

|

tom 30

|

nr 3

3-12

17

Methods applied for measurement and visualization of changes in biodiversity

45%

Łagód G. , Chomczyńska M. , Montusiewicz A. , Malicki J. , Stransky D.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2014

|

tom Vol. 21, nr 4

593--604

EN

The article presents the possible methods for determining biological or statistically significant differences between taxocenoses compared with respect to biodiversity. To obtain a complete description of biological differences between the compared hypothetical communities, the following indices were calculated: S (taxon richness), H (the Shannon index), Hmax (the maximum value of the Shannon index for the richness of taxa represented by the same number of individuals), Vd (a percentage value of covering the structural capacity of community, “evenness deficiency”), E (the MacArthur index - a taxon number (S) in a community for which the observed value of H equals Hmax), and Ps (a taxon richness shortage in percents). Moreover, a graphic profile method (Дд, Tj, and Lj profiles) was used for comparing the diversity of the communities. To obtain information about statistically significant differences in biodiversity between the analysed communities, rarefaction curves were applied. The curves are based on the null models and the Monte Carlo method. The rarefaction method resulted in determination of the statistical significance of the differences between taxon richness and Shannon's index values for the compared communities. The Vd and Ps indices and the profile method allowed concluding about the significance of the biological differences between taxocenoses, even when their values of Shannon's H indices were numerically similar.

PL

W artykule przedstawiono metody określenia biologicznych i statystycznie istotnych różnic między taksocenozami porównywanymi pod względem bioróżnorodności. W celu pełnego opisu różnic biologicznych pomiędzy porównywanymi, hipotetycznymi zbiorowiskami obliczono wskaźniki: S (bogactwo taksonów), H’ (indeks Shannona), Hmax (maksymalna wartość indeksu Shannona dla danego bogactwa taksonów charakteryzujących się takimi samymi liczebnościami), Vd (wyrażona w procentach wartość wypełnienia strukturalnych możliwości zbiorowiska; niedostatek „równomierności”), E (indeks MacArthura, czyli liczba taksonów S w zbiorowisku, dla którego dany indeks H przyjąłby wartość maksymalną) oraz Ps (wyrażony w procentach niedostatek bogactwa taksonów). Dodatkowo, dla porównania bioróżnorodności zbiorowisk użyto graficznej metody profili Δb, Tj i Lj. W celu uzyskania informacji o statystycznie istotnych różnicach między analizowanymi zbiorowiskami pod względem bioróżnorodności wykreślono krzywe rarefakcji, bazujące na modelach numerycznych i metodzie Monte Carlo. Metoda rarefakcji umożliwiła określenie statystycznie istotnych różnic między wartościami bogactwa taksonów i indeksu Shannona obliczonych dla porównywanych zbiorowisk. Metoda profili oraz indeksy Vd i Ps pozwalają wnioskować o istotności różnic biologicznych nawet wtedy, kiedy wartości indeksów H’ Shannona są do siebie liczbowo zbliżone.

18

Proposal of measurement and visualization methods for dominance structures in the saprobe communities

45%

Łagód G. , Chomczyńska M. , Montusiewicz A. , Malicki J. , Bieganowski A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2009

|

tom Vol. 16, nr 3

369-377

EN

A large taxonomic diversification of saprobes causes difficulties in practical use of the saprobic system for biomonitoring purpose. In such a case taxonomic levels higher than species level became more popular. Methods based on biocenotic structure can be also used in bioindication. It is known that application of the Shannon biodiversity index based not only on numbers and abundances of species but also on numbers and abundances of easily identified morphological-functional groups gives the same information as saprobe measurements. Moreover, the other structural indices together with the Shannon index can be used to obtain more complete characteristics of saprobe communities. It enables more precise interpretation of biomonitoring results based on dominance structure of organism groups settled at the examined object. The obtained results of the quantitative nature can be compared with a chosen accuracy, however they are difficult to be perceived. The aim of the present work is calculating a similarity of dominance structures characterizing saprobe communities as well as presenting modified methods for visualization of these structure changes.

PL

Zróżnicowanie taksonomiczne systemu saprobów wiąże się z trudnościami w jego zastosowaniu do celów biomonitoringu. Dlatego też wprowadzenie do bioindykacji jednostek taksonomicznych wyższych rangą , gatunku oraz metod opartych na strukturze biocenotycznej staje się powszechne. Zastosowanie indeksu bioróżnorodności Shannona, bazującego nie tylko na liczbie i ilościowości gatunków, lecz również na liczbie liczebności łatwo identyfikowalnych grup morfologiczno-funkcjonalnych, jest tak samo przydatnym źródłem informacji jak pomiary saprobowości. W celu otrzymania pełniejszej charakterystyki badanego obiektu obok indeksu Shannona stosowane są także inne indeksy struktury biocenotycznej. Użycie tych indeksów umożliwia bardziej precyzyjną interpretację wyników biomonitoringu uwzględniającego strukturę dominacji. Ze względu na ilościowy charakter danych wyniki mogą być porównywane z dowolną dokładnością, jednakże lało czytelne w odbiorze. Celem prezentowanej pracy jest wyznaczenie podobieństwa struktury dominacji zbiorowisk sapsorbów i przedstawienie metod wizualizacji zmian badanych struktur.

19

Influence of ozonation on leachate quality from landfills with different degrees of solid waste pre- treatment

38%

Lebiocka M. , Montusiewicz A. , Pawłowska M. , Ozonek J. , Szkutnik E. , Rosłan M.

Archives of Environmental Protection

|

2008

|

tom Vol. 34, no. 3

63-70

EN

Landfilling is the main method of waste disposal in Poland as well as in most countries all over the world. Leachate originating during waste deposition may be a source of ground water pollution. The aim of the paper was to characterize and compare the composition of leachate originating from three landfills in Lublin Province (Poland) and differing in their methods of waste pre-treatment. Ozonation was used in the initial trials to treat landfill leachate. Experiments were carried out to determine whether ozonation using a single dose of 1.8 gO3/m3 has the same effect on the efficiency of organic removal from leachates characterized by different ages and degrees of solid waste pre-treatment. From analyses (BOD5, COD, N-NH4, heavy metals) it was concluded, that excluding some fractions (glass, paper, plastics, aluminum, fine organic fraction) from the waste mass affects the leachate quality. The studied oxidizing method was found to influence the BOD5 and COD levels

20

Methodical aspects of bioreactor modeling in wastewater management

38%

Łagód G. , Suchorab Z. , Sobczuk H. , Malicki J. , Montusiewicz A. , Widomski M.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

tom Vol. 4, No. 1

67--72

EN

Mathematical models are generally created for the needs of the processes control and for the simulations of processes occurring at the really existing objects. For the control of the bioreactors, even for multiparameter models, it is popular to apply both calibration and application at the linear ranges of interactions. If the bioreactor runs the process based on the defined substrate with the application of the previously defined processing factor (for strains, not only species) as an effect only the determined product and the excess biomass are obtained. Also, if the process undergoes in the optimal, constant physical-chemical-biotical conditions, its mathematical description can contain the elements of not only description of transition function but also of mechanisms responsible for the process realization. A kind of bioreactor like a n-step municipal sewage treatment plant with the activated sewage sludge has the unidentified, multicomponent substrate, which differs both in the daily and weekly scale with the multispecies and variable composition. Also, such a bioreactor works in the wide extend of physical-chemical conditions and time-dependent inhibiting factors. Only the product - purified wastewater - is defined by standards and should have the appropriate parameters. It is clear that models with elements describing the process mechanisms have to be complicated and multifactor, thus, the nonlinear models are capable to describe not only the local and global maxima and minima, but also the extreme situations. The models sufficient for processes control and operation should only describe the transition function in the linear interaction of the process important factors (independent variables). That explains the background of the aim of the paper as a methodical assumption presentation of models describing bioreactors like sewage treatment plants with activated sludge together with the elements of the processes running in the particular facilities and calibration of such a model by biomonitoring.

PL

Modele matematyczne mogą być wykorzystywane na potrzeby sterowania procesami w obiektach eksploatowanych, a także do symulacji procesów poza realnie istniejącymi obiektami. Dla sterowania obiektami, takimi jak bioreaktory, praktykowane jest - nawet dla modeli wieloczynnikowych - zarówno ich kalibrowanie, jak i stosowanie w przedziałach oddziaływań liniowych. Jeżeli bioreaktor realizuje proces zdefiniowanego substratu z użyciem zdefiniowanego czynnika procesowego (zdefiniowanego dla szczepu, a nie tylko gatunku) w efekcie uzyskiwany jest ściśle określony produkt i nadmiarowa biomasa czynnika. Ponadto, jeśli proces realizowany jest w optymalnych, ustalonych warunkach fizyczno-chemiczno-biotycznych, matematyczny model procesu może zawierać w sobie elementy opisujące nie tylko funkcje przejścia, lecz również mechanizmy odpowiadające za przebieg procesu. Bioreaktor taki jak n-stopniowa oczyszczalnia ścieków miejskich z osadem czynnym ma niezidentyfikowany, wieloskładnikowy substrat, który jest zmienny w czasie zarówno w skali dobowej, tygodniowej, jak również rocznej. Niezdefiniowany jest również czynnik procesowy o składzie wielogatunkowym i wielorodzajowym, a często nawet wielotypowym. Ponadto bioreaktor taki pracuje w szerokim zakresie warunków fizycznych, chemicznych (różnorodne i różnie przyswajalne źródła C, N, P) oraz różnorodnych i zmiennych w czasie czynników inhibitujących. Jedynie produkt - oczyszczone ścieki - jest ustawowo definiowany i musi spełniać parametry określone w pozwoleniu wodno-prawnym. Jest zatem oczywiste, że modele zawierająceelementy opisujące mechanizmy procesu muszą być rozbudowane i wieloczynnikowe (ponadto nieliniowe), jeśli mają opisywać lokalne oraz globalne maksima i minima, a także sytuacje ekstremalne. Modele przydatne dla sterowania procesami zachodzącymi w urządzeniach oczyszczalni mogą opisywać funkcje przejścia jedynie w liniowych oddziaływaniach ważnych procesowo czynników (zmiennych niezależnych). Celem opracowania jest przedstawienie zasad tworzenia modeli opisujących bioreaktor typu „oczyszczalnia z osadem czynnym” zarówno z wykorzystaniem procesów realizowanych w poszczególnych obiektach, jak i przedstawiających jedynie funkcje przejścia.