scholarly journals Hydrocarbon Removal by Two Differently Developed Microbial Inoculants and Comparing Their Actions with Biostimulation Treatment

Molecules ◽  
2020 ◽  
Vol 25 (3) ◽  
pp. 661 ◽  
Author(s):  
Joanna Brzeszcz ◽  
Piotr Kapusta ◽  
Teresa Steliga ◽  
Anna Turkiewicz
Keyword(s):  
Mixed Culture ◽  
High Throughput Sequencing ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Lepidium Sativum ◽  
Microbial Inoculants ◽  
Environmental Technology ◽  
Polycyclic Aromatic ◽  
Hydrocarbon Removal ◽  
Indigenous Microbiota ◽  
Nutrient Amendments

Bioremediation of soils polluted with petroleum compounds is a widely accepted environmental technology. We compared the effects of biostimulation and bioaugmentation of soil historically contaminated with aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons. The studied bioaugmentation treatments comprised of the introduction of differently developed microbial inoculants, namely: an isolated hydrocarbon-degrading community C1 (undefined—consisting of randomly chosen degraders) and a mixed culture C2 (consisting of seven strains with well-characterized enhanced hydrocarbon-degrading capabilities). Sixty days of remedial treatments resulted in a substantial decrease in total aliphatic hydrocarbon content; however, the action of both inoculants gave a significantly better effect than nutrient amendments (a 69.7% decrease for C1 and 86.8% for C2 vs. 34.9% for biostimulation). The bioaugmentation resulted also in PAH removal, and, again, C2 degraded contaminants more efficiently than C1 (reductions of 85.2% and 64.5%, respectively), while biostimulation itself gave no significant results. Various bioassays applying different organisms (the bacterium Vibrio fischeri, the plants Sorghum saccharatum, Lepidium sativum, and Sinapis alba, and the ostracod Heterocypris incongruens) and Ames test were used to assess, respectively, potential toxicity and mutagenicity risk after bioremediation. Each treatment improved soil quality, however only bioaugmentation with the C2 treatment decreased both toxicity and mutagenicity most efficiently. Illumina high-throughput sequencing revealed the lack of (C1) or limited (C2) ability of the introduced degraders to sustain competition from indigenous microbiota after a 60-day bioremediation process. Thus, bioaugmentation with the bacterial mixed culture C2, made up of identified, hydrocarbon-degrading strains, is clearly a better option for bioremediation purposes when compared to other treatments.

Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by a mixed culture and its component pure cultures, obtained from PAH-contaminated soil

1995 ◽  
Vol 41 (6) ◽  
pp. 470-476 ◽  
Author(s):  
D. Trzesicka-Mlynarz ◽  
O. P. Ward
Keyword(s):  
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons ◽  
Mixed Culture ◽  
Aromatic Hydrocarbons ◽  
Aqueous Media ◽  
Water Soluble ◽  
Nitrogen Levels ◽  
Glucose Levels ◽  
Polycyclic Aromatic ◽  
Pure Cultures ◽  
The Media

A mixed culture, isolated from soil contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), grew on and degraded fluoranthene in aqueous media supplemented with glucose, yeast extract, and peptone. Increased complex nitrogen levels in the medium promoted bacterial growth and a greater extent of fluoranthene degradation. Amendment of the media with high glucose levels also diminished specific fluoranthene degradation. The mixed culture was capable of degrading a range of other PAHs, including benzo[a]pyrene, anthracene, phenanthrene, acenaphthene, and fluorene. The mixed culture contained four predominant isolates, all of which were Gram-negative rods, three of which were identified as Pseudomonas putida, Flavobacterium sp., and Pseudomonas aeruginosa. Better degradation of a defined PAH mixture was observed with the mixed culture than with individual isolates. A reconstituted culture, prepared by combining the four individual isolates, manifested a similar PAH biodegradation performance to the original mixed culture. When compared with the mixed culture, individual isolates exhibited a relatively good capacity to remove more water-soluble PAHs (acenaphthene, fluorene, phenanthrene, fluoranthene). In contrast, removal of less water-soluble PAHs (anthracene and pyrene) was low or negligible with isolated cultures compared with the mixed culture.Key words: polycyclic aromatic hydrocarbons, mixed culture, fluoranthene, Pseudomonas, Flavobacterium.

Effect of keratinous waste addition on improvement of crude oil hydrocarbon removal by a hydrocarbon-degrading and keratinolytic mixed culture

2009 ◽  
Vol 63 (8) ◽  
pp. 1018-1022 ◽  
Author(s):  
E. Cervantes-González ◽  
L.I. Rojas-Avelizapa ◽  
R. Cruz-Camarillo ◽  
N.G. Rojas-Avelizapa
Keyword(s):  
Crude Oil ◽  
Mixed Culture ◽  
Keratinous Waste ◽  
Hydrocarbon Removal

scholarly journals Comparative assessment of ecotoxicity of urban aerosol

2012 ◽  
Vol 12 (4) ◽  
pp. 8533-8546 ◽  
Author(s):  
B. Turóczi ◽  
A. Hoffer ◽  
Á. Tóth ◽  
N. Kováts ◽  
A. Ács ◽  
...  
Keyword(s):  
Air Pollution ◽  
Health Effects ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Urban Aerosol ◽  
Acute Effects ◽  
Direct Emission ◽  
Aerosol Pollution ◽  
Polycyclic Aromatic ◽  
Bioluminescence Inhibition ◽  
Pollution Episodes

Abstract. In addition to its mass concentration, the health effects of urban particulate matter may depend on its particle size distribution and chemical composition. Yet air pollution regulations rely on exclusively bulk PM10 concentration measurements, without regard to their potentially different health effects under different conditions. Aerosols from various sources are well known to contain a plethora of toxic, carcinogenic, mutagenic or teratogenic constituents such as heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons. In spite of the fact that tremendous efforts have been put to establish links between aerosol pollution and human health or mortality, the potential acute effects of PM2.5/PM10 have never been assessed for lack of adequate methodology. Here we present the application of a simple and sensitive method for the direct assessment of the overall ecotoxicity of various PM2.5/PM10 samples collected on filters. The method is based on the Vibrio fischeri bioluminescence inhibition bioassay that has been standardized for solid samples, representing a relevant biological exposure route. Direct emission samples proved to be significantly more ecotoxic than photochemically processed aerosol, thus marked differences were observed between the ecotoxicities of urban PM10 in summer and winter. The previously overlooked acute effects of urban PM10 may add to the established effects of gaseous primary pollutants aggravating health problems during severe air pollution episodes.

scholarly journals Enhanced Biodegradation of Anthracene by Multi-Substrate Progressive Domestication of a Mixed Microbial Consortium With Pseudomonas_Aeruginosa DM3

2021 ◽  
Author(s):  
Wei Li ◽  
Yanzehua Liu ◽  
Dan Li ◽  
Liping Wang ◽  
Zhen Mao ◽  
...  
Keyword(s):  
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons ◽  
Aromatic Hydrocarbons ◽  
High Throughput Sequencing ◽  
Microbial Consortium ◽  
Order Rate Constant ◽  
Control Group ◽  
Degradation Ratio ◽  
Class Level ◽  
Enhanced Biodegradation ◽  
Polycyclic Aromatic

Abstract The degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons has attracted much attention. Based on toluene-catechol-anthracene multi-substrate progressive domestication, a mixed microbial consortium with synergistic metabolic activity was screened from the activated sludge of coking wastewater. High-throughput sequencing showed that the consortium was dominated by Flavobacteriia at the class level, with the proportion increasing from 8.88% to 56.41% after domestication, and that Myroides and Brevundimonas dominated at the genus level, increasing from less than 1% to 55.53% and 12.28%, respectively. Under temperature conditions of 30 °C, a pH of 7, and an initial anthracene concentration of 40 mg L-1, the degradation ratio reached 85.7% just 16 days after inoculation. Degradation ratio of Anthracene (40 mg L-1) via the consortium plus an indigenous strain Pseudomonas_aeruginosa DM3 on the sixth day (83%) equated to that in the control group without DM3 on the 12th day. The first-order rate constant (k=0.240 and 0.159 d-1) was calculated for the anthracene degradation within 10 days, with a corresponding half-life by the consortium of 2.9 days with DM3 and 4.4 days without DM3. The metabolites 1-naphthol, dibutyl phthalate, and 1,2-benzene dicarboxylic acid, mono (2-ethylhexyl) ester were presented in the reaction, inferring the metabolic pathway of phthalic acid. Our work revealed that inoculating the mixed microbial consortium with indigenous Pseudomonas aeruginosa DM3 has the potential for removing polycyclic aromatic hydrocarbons.

scholarly journals Glucose Addition Enhanced the Advanced Treatment of Coking Wastewater

Water ◽  
2021 ◽  
Vol 13 (23) ◽  
pp. 3365
Author(s):  
Na Li ◽  
Yu Xia ◽  
Xuwen He ◽  
Weijia Li ◽  
Lianhua Yuan ◽  
...  
Keyword(s):  
High Throughput Sequencing ◽  
Oxygen Demand ◽  
Advanced Treatment ◽  
Secondary Effluent ◽  
Coking Wastewater ◽  
Glucose Addition ◽  
Refractory Organic Matter ◽  
Recalcitrant Compounds ◽  
Polycyclic Aromatic ◽  
Removal Efficiencies

Biological processes have high removal efficiencies and low operational costs, but the secondary effluent of coking wastewater (CWW), even at a low concentration, is difficult for microorganisms to degrade directly. In this study, glucose was used as a carbon source and co-metabolic substrate for microbial acclimation in order to enhance the advanced treatment of coking wastewater (CWW). The removal performance of the pollutants, especially recalcitrant compounds, was studied and the changes in the microbial community structure after activated sludge acclimation were analyzed. The effect of glucose addition on the secondary biochemical effluent of coking wastewater (SBECW) treatment by the acclimated sludge was further studied by a comparison between the performance of two parallel reactors seeded with the acclimated sludge. Our results showed that the concentrations of chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC), and UV absorption at 254 nm (UV254) of the wastewater decreased in the acclimation process. Refractory organic matter, such as polycyclic aromatic hydrocarbons and nitrogen-containing heterocyclics, in the SBECW was effectively degraded by the acclimated sludge. High-throughput sequencing revealed that microbes with a strong ability to degrade recalcitrant compounds were enriched after acclimation, such as Thauera (8.91%), Pseudomonas (3.35%), and Blastocatella (10.76%). Seeded with the acclimated sludge, the reactor with the glucose addition showed higher COD removal efficiencies than the control system without glucose addition (p < 0.05). Collectively, glucose addition enhanced the advanced treatment of coking wastewater (CWW).

Αξιολόγηση της χρήσης βιοστερών από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ως εδαφοβελτιωτικών και φυτοπροστατευτικών μέσων στην κατεύθυνση της κυκλικής οικονομίας

2021 ◽  
Author(s):  
Ιωάννης Γιαννάκης
Keyword(s):  
Polymerase Chain Reaction ◽  
Fusarium Oxysporum ◽  
Daphnia Magna ◽  
Reverse Transcription ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Sinapis Alba ◽  
Lepidium Sativum ◽  
Chain Reaction ◽  
Polymerase Chain

Οι ποσότητες βιοαποδομήσιμων στερεών αποβλήτων που παράγονται από τις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου συνεχώς, προκαλώντας μεγάλα προβλήματα διαχείρισης και διάθεσης τους. Το μεγαλύτερο μέρος των αποβλήτων αυτών, τα παλαιότερα χρόνια, προορίζονταν για υγειονομική ταφή. Ωστόσο λόγω των προβλημάτων ρύπανσης που επέφεραν στο περιβάλλον, επιβλήθηκαν περιορισμοί της μεθόδου αυτής και αναζητήθηκαν νέοι τρόποι διαχείρισής τους που θα αξιοποιούσαν τα θρεπτικά τους συστατικά. Μία τέτοια μέθοδο διαχείρισης αποτελεί η εφαρμογή των βιοστερεών (ΒΣ), δηλαδή των κατάλληλα επεξεργασμένων βιοαποδομήσιμων στερεών αποβλήτων που πληρούν τις απαραίτητες προϋποθέσεις για εφαρμογή με ασφάλεια στο έδαφος, ως λίπασμα αγροτικών καλλιεργειών.Κατά την παρούσα διδακτορική διατριβή, αρχικά εξετάστηκαν η επικινδυνότητα αυτής της πρακτικής σε ορισμένους οργανισμούς και γενικότερα ορισμένες από τις επιπτώσεις της μεθόδου στο περιβάλλον. Έτσι λοιπόν εκτιμήθηκε η τοξικότητα διαφορετικών τύπων ΒΣ που προέρχονται από δύο διαφορετικές ΕΕΛ και αξιολογήθηκε ο περιβαλλοντικός τους αντίκτυπος, μέσω των εκπλυμάτων τους. Καταρχάς λήφθηκαν δείγματα αναερόβιας επεξεργασμένης και αφυδατωμένης ιλύος από ΕΕΛ της Αττικής. Τα δείγματα υποβλήθηκαν στην στατική δοκιμή έκπλυσης EN 12457-2 και στη δοκιμή διαθεσιμότητας NEN 7341, κύριες φυσικοχημικές παράμετροι μετρήθηκαν στα υγρά των εκπλύσεων και εξετάστηκε η εποχικότητα αυτών των παραμέτρων. Eπιπλέον οι οργανισμοί δείκτες τοξικότητας Daphnia magna και Vibrio fischeri εκτέθηκαν σε αυτά τα εκπλύματα και υπολογίστηκαν διάφοροι δείκτες τοξικότητας. Ακόμα δημιουργήθηκαν μίγματα ΒΣ και εδάφους, σε αναλογία που προσομοιώνει εφαρμογή ΒΣ σε έδαφος αντίστοιχη με 80 tn/ha, και μετρήθηκαν οι ίδιες παράμετροι έπειτα από έκπλυσή τους με τη δοκιμή EN 12457-2. Παράλληλα λήφθηκαν, τέσσερις φορές τον χρόνο, τρία διαφορετικά είδη ιλύος από ΕΕΛ της Θεσσαλονίκης, τα οποία είχαν επίσης υποστεί αρχικά αναερόβια επεξεργασία, υποβλήθηκαν στις δύο ίδιες μεθόδους έκπλυσης και μετρήθηκαν αντίστοιχα φυσικοχημικές και οικοτοξικολογικές παράμετροι με χρήση των οργανισμών-δεικτών Daphnia magna, Vibrio fischeri, Sorghum saccharatum, Sinapis alba και Lepidium sativum. Επιπροσθέτως, εξετάστηκε η εκπλυσιμότητα μετάλλων τοξικολογικής σημασίας στα δείγματα αυτά (και για τις δύο μεθόδους έκπλυσης) και πραγματοποιήθηκαν συσχετίσεις μεταξύ των μετρούμενων παραμέτρων. Οι ίδιες μετρήσεις και διαδικασίες ακολουθήθηκαν έπειτα από εφαρμογή δύο εκ των τριών ΒΣ σε αναλογίες 0, 20 και 40 tn/ha, σε δύο αγρούς που καλλιεργούταν αραβόσιτος. Συνολικά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα δείγματα ΒΣ παρουσίασαν σχετικά μεγάλη μεταβλητότητα των μετρούμενων παραμέτρων. Ωστόσο σε καμία περίπτωση εφαρμογής τους στο έδαφος δεν προκάλεσαν τοξική απόκριση στους μετρούμενους οργανισμούς και είτε δεν επηρέασαν την εκπλυσιμότητα των μετάλλων τοξικολογικής σημασίας είτε την επηρέασαν σε πολύ μικρό βαθμό χωρίς να υπερβαίνονται τα επιτρεπτά όρια (Cd). Καταλήγοντας κρίνεται ότι αν και η εφαρμογή των ΒΣ αύξησε την εκπλυσιμότητα νιτρικών και νιτρωδών ιόντων, έπειτα από αξιολόγηση όλων των μετρούμενων παραμέτρων η αύξηση αυτή θεωρείται χαμηλού περιβαλλοντικού κινδύνου.Εν συνεχεία, εκτιμήθηκε η δυνατότητα των ΒΣ να χρησιμοποιηθούν ως οργανικά λιπάσματα που ταυτόχρονα θα ενισχύσουν την ανάπτυξη των φυτών και θα δράσουν ως φυτοπροστατευτικά μέσα έναντι φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών. Για τον σκοπό αυτόν αναμίχθηκαν τύρφη και/ή δύο είδη εδάφους με τύπο ΒΣ που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως, σε ποσότητες των 0, 80 και 160 tn/ha και εξετάστηκε η ανάπτυξη φυτών τομάτας και η απόκριση έπειτα από μόλυνσή τους με τον φυτοπαθογόνο μύκητα Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici (Forl), σε συνθήκες εργαστηριακές και αγρού μέσα σε δικτυοκήπιο. Από τα αποτελέσματα φάνηκε ότι τα φυτά τομάτας ευνοήθηκαν από την εφαρμογή των ΒΣ, καθώς αναπτύχθηκαν περισσότερο και παρουσίασαν ηπιότερους δείκτες ασθένειας. Μετέπειτα, έγινε προσπάθεια να αναδειχτούν περαιτέρω οι αιτίες για τις οποίες τα ΒΣ έδρασαν στα φυτά τομάτας ως φυτοπροστατευτικά απέναντι στον Forl. Έτσι εξετάστηκε εάν η προσθήκη ΒΣ θα μπορούσε να ενισχύσει τις αμυντικές αποκρίσεις φυτών τομάτας, είτε εκφράζοντας γονίδια στο φυτό, τα οποία σχετίζονται με την αντοχή στα παθογόνα, είτε δρώντας ως θρεπτικό υπόστρωμα σε μικροοργανισμούς που ζουν στο έδαφος και δρουν ανταγωνιστικά με την ανάπτυξη του παθογόνου. H ανάλυση έκφρασης γονιδίων σε φύλλα τομάτας αξιολογήθηκε με ποσοτική Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης Αντίστροφης Μεταγραφής (Quantitative Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction, RT-qPCR) και τα γονίδια αντοχής που μελετήθηκαν ήταν τα GLUA, CHI3, PR1-a, LOX και AOC. Η βιοποικιλότητα των μικροοργανισμών στα υποστρώματα ανάπτυξης των φυτών της τομάτας εξετάστηκε μέσω μεταγονιδιωματικής ανάλυσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσθήκη των ΒΣ, στα υποστρώματα ανάπτυξης των φυτών, οδήγησε στην επαγωγή υψηλότερων επιπέδων έκφρασης των ανωτέρω γονιδίων και ευνόησε την ανάπτυξη κλάσεων βακτηρίων όπως τις Anaerolineae και Clostridia που δρουν ευεργετικά για το φυτό και ενδεχομένως περιορίζουν την επέκταση του Forl. Συνολικά τα ευρήματα αυτά υποδεικνύουν ότι ο συγκεκριμένος τύπος ΒΣ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οργανικό λίπασμα και να ενισχύσει την αντοχή του φυτού τομάτας έναντι του Forl. Εν κατακλείδι, κρίνεται ότι η εφαρμογή του τύπου ΒΣ που μελετήθηκε για λίπανση φυτών τομάτας ευνοεί την ανάπτυξη φυτών τομάτας, έχει μικρό περιβαλλοντικό ρίσκο και για τους λόγους αυτούς προτείνεται η αξιοποίησή του στη γεωργία ενισχύοντας τις αρχές της κυκλικής οικονομίας και παρέχοντας μία βιώσιμη λύση στο πρόβλημα διαχείρισης των αποβλήτων αυτών.

scholarly journals Biodegradation and Absorption Technology for Hydrocarbon-Polluted Water Treatment

2020 ◽  
Vol 10 (3) ◽  
pp. 841 ◽  
Author(s):  
Alfonso Rodríguez-Calvo ◽  
Gloria Andrea Silva-Castro ◽  
Darío Rafael Olicón-Hernández ◽  
Jesús González-López ◽  
Concepción Calvo
Keyword(s):  
Wastewater Treatment ◽  
Retention Rates ◽  
Total Petroleum Hydrocarbons ◽  
Gas Chromatography Mass Spectrometry ◽  
Polluted Water ◽  
Natural Ecosystem ◽  
Hydrocarbon Removal ◽  
Indigenous Microbiota ◽  
Sorbent Materials ◽  
Polluted Waters

Wastewaters polluted with hydrocarbons are an environmental problem that has a significant impact on the natural ecosystem and on human health. Thus, the aim of this research was to develop a bioreactor sorbent technology for treating these polluted waters. A lab-scale plant composed of three 1-L bioreactors with different sorbent materials inside (meltblown polypropylene and granulated cork) was built. Wastewater to be treated was recirculated through each bioreactor for 7 days. Results showed that hydrocarbon retention rates in the three bioreactors ranged between 92.6% and 94.5% of total petroleum hydrocarbons (TPHs) and that after one simple recirculation cycle, no hydrocarbon fractions were detected by gas chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS) in the effluent wastewater. In addition, after the wastewater treatment, the sorbent materials were extracted from the bioreactors and deposited in vessels to study the biodegradation of the retained hydrocarbons by the wastewater indigenous microbiota adhered to sorbents during the wastewater treatment. A TPH removal of 41.2% was detected after one month of Pad Sentec™ carrier treatment. Further, the shifts detected in the percentages of some hydrocarbon fractions suggested that biodegradation is at least partially involved in the hydrocarbon removal process. These results proved the efficiency of this technology for the treatment of these hydrocarbon-polluted-waters.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document