Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất và Sự chuyển hóa cộng đồng vi khuẩn trong quá trình Biotransformation Phosphogypsum
Tóm tắt
Phosphogypsum (PG) là một loại chất thải công nghiệp chủ yếu chứa sulfat, khiến nó trở thành nguồn sulfat phù hợp cho vi khuẩn khử sulfat (SRB). Trong nghiên cứu này, khả năng sử dụng sulfat từ PG của hai cộng đồng SRB, một cộng đồng được làm giàu từ PG của Bồ Đào Nha (cộng đồng PG) và một cộng đồng từ bùn của nhà máy xử lý nước thải (cộng đồng WWT-1), được so sánh. Thêm vào đó, tác động của chất thải giàu sulfat này lên cộng đồng vi sinh vật cũng được đánh giá. Hiệu suất cao nhất về mặt giảm sulfat được quan sát thấy ở cộng đồng WWT-1. Thành phần vi khuẩn của cộng đồng này không bị ảnh hưởng đáng kể khi sulfát natri từ môi trường dinh dưỡng được thay thế bằng PG làm nguồn sulfat. Kỹ thuật giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) cho thấy cộng đồng này có sự đa dạng về mặt phát sinh loài, bao gồm các vi khuẩn thuộc chi Clostridium, Arcobacter, và Sulfurospirillum, cùng với các SRB thuộc chi Desulfovibrio, Desulfomicrobium, và Desulfobulbus. Ngược lại, cấu trúc vi khuẩn của cộng đồng được làm giàu từ PG đã bị thay đổi khi sulfát natri được thay thế bằng PG làm nguồn sulfát. Cộng đồng này, thể hiện hiệu suất thấp nhất trong việc sử dụng sulfat từ PG, chủ yếu bao gồm các SRB có liên quan đến chi Desulfosporosinus. Nghiên cứu này cung cấp thông tin mới về phân loại phát sinh của các cộng đồng vi khuẩn kị khí có khả năng sử dụng PG làm người cho sulfát, từ đó, góp phần cải thiện kiến thức về các sinh vật vi phạm có thể được sử dụng trong việc phục hồi PG. Thêm vào đó, bài báo này chứng minh rằng một phương pháp thay thế cho lactate và nguồn carbon chi phí thấp (chất thải từ rượu vang) có thể được sử dụng hiệu quả cho mục đích đó.
Từ khóa
#Phosphogypsum #vi khuẩn khử sulfat #cộng đồng vi sinh vật #giải trình tự thế hệ tiếp theo #phục hồi sinh họcTài liệu tham khảo
Azabou, S., Mechichi, T., & Sayadi, S. (2005). Sulphate reduction from phosphogypsum using a mixed culture of sulphate reducing bacteria. International Biodeterioration & Biodegradation, 56, 236–242. doi:10.1016/j.ibiod.2005.09.003.
Azabou, S., Mechichi, T., Patel, B. K. C., & Sayadi, S. (2007). Isolation and characterization of a mesophilic heavy-metals-tolerant sulphate reducing bacterium Desulfomicrobium sp. from an enrichment culture using phosphogypsum as a sulphate source. Journal of Hazardous materials, 140, 264–270. doi:10.1016/j.jhazmat.2006.07.073.
Barros, R. J., Jesus, C., Martins, M., & Costa, M. C. (2009). Marble stone processing powder residue as chemical adjuvant for the biologic treatment of acid mine drainage. Process Biochemistry, 44, 477–480. doi:10.1016/j.procbio.2008.12.013.
Binnemans, K., Jones, P. T., Blanpain, B., Gerven, T. V., & Pontikes, Y. (2015). Towards zero-waste valorisation of rare-earth-containing industrial process residues: a critical review. Journal of Cleaner Production, 99, 17–38. doi:10.1016/j.jclepro.2015.02.089.
Boothman, C., Hockin, S., Holmes, D. E., Gadd, G. M., & Lloyd, J. R. (2006). Molecular analysis of a sulphate-reducing consortium used to treat metal-containing effluents. Biometals, 19, 601–609. doi:10.1007/s10534-006-0006-z.
Caporaso, J. G., Lauber, C. L., Walters, W. A., Berg-Lyons, D., Huntley, J., Fierer, N., Owens, S. M., Betley, J., Fraser, L., Bauer, M., Gormley, N., Gilbert, J. A., Smith, G., & Knight, R. (2012). Ultra-high throughput microbial community analysis on the Illumina HiSeq and MiSeq platforms. The ISME Journal, 6, 1621–1624. doi:10.1038/ismej.2012.8.
Carvalho, F. P. (1995). 210Pb and 210Po in sediments and suspended matter in the Tagus estuary, Portugal. local enhancement of natural levels by wastes from phosphate ore processing industry. Science of the Total Environment, 159, 201–214. doi:10.1016/0048-9697(95)04332-U.
Castillo, J., Pérez-López, R., Sarmiento, A. M., & Nieto, J. M. (2012). Evaluation of organic substrates to enhance the sulphate-reducing activity in phosphogypsum. Science of the Total Environment, 439, 106–113. doi:10.1016/j.scitotenv.2012.09.035.
Costa, M. C., Santos, E. S., Barros, R. J., Pires, C., & Martins, M. (2009). Wine wastes as carbon source for biological treatment of acid mine drainage. Chemosphere, 75, 831–836. doi:10.1016/j.chemosphere.2008.12.062.
Cuadri, A. A., Navarroa, F. J., García-Morales, M., & Bolivar, J. P. (2014). Valorization of phosphogypsum waste as asphaltic bitumen modifier. Journal of Hazardous materials, 279, 11–16. doi:10.1016/j.jhazmat.2014.06.058.
Deng, D., Weidhaas, J. L., & Lin, L.-S. (2016). Kinetics and microbial ecology of batch sulfidogenic bioreactors for co-treatment of municipal wastewater and acid mine drainage. Journal of Hazardous materials, 305, 200–208. doi:10.1016/j.jhazmat.2015.11.041.
Enamorado, S., Abril, J. M., Delgado, A., Más, J. L., Polvillo, O., & Quintero, J. M. (2014). Implications for food safety of the uptake by tomato of 25 trace-elements from a phosphogypsum amended soil from SW Spain. Journal of Hazardous materials, 266, 122–131. doi:10.1016/j.jhazmat.2013.12.019.
Jasinski, S.M. (2011). Phosphate rock, mineral commodity summaries. In U.S. Geological Survey.
Johnson, D. B., & Hallberg, K. B. (2005). Biogeochemistry of the compost bioreactor components of a composite AMD passive remediation system. Science of the Total Environment, 338, 81–93. doi:10.1016/j.scitotenv.2004.09.008.
Martins, M., Faleiro, M. L., Barros, R. J., Veríssimo, A. R., Barreiros, M. A., & Costa, M. C. (2009a). Characterization and activity studies of highly heavy metal resistant sulphate-reducing bacteria to be used in acid mine drainage treatment. Journal of Hazardous materials, 166, 706–713. doi:10.1016/j.jhazmat.2008.11.088.
Martins, M., Faleiro, M. L., Barros, R. J., Veríssimo, A. R., & Costa, M. C. (2009b). Biological sulphate reduction using food industry wastes as carbon sources. Biodegradation, 20, 559–567. doi:10.1007/s10532-008-9245-8.
Martins, M., Faleiro, M. L., Silva, G., Chaves, S., Tenreiro, R., & Costa, M. C. (2011a). Dynamics of bacterial community in up-flow anaerobic packed bed system for acid mine drainage treatment using wine wastes as carbon source. International Biodeterioration & Biodegradation, 65, 78–84. doi:10.1016/j.ibiod.2010.09.005.
Martins, M., Santos, E. S., Faleiro, M. L., Silva, G., Chaves, S., Tenreiro, R., Barros, R. J., Barreiros, A., & Costa, M. C. (2011b). Performance and bacterial community shifts during bioremediation of acid mine drainage from two Portuguese mines. International Biodeterioration & Biodegradation, 65, 972–981. doi:10.1016/j.ibiod.2011.07.006.
Martins, M., Assunção, A., Martins, H., Matos, A. P., & Costa, M. C. (2013). Palladium recovery as nanoparticles by an anaerobic bacterial community. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 88, 2039–2045. doi:10.1002/jctb.4064.
Muyzer, G., & Stams, A. J. M. (2008). The ecology and biotechnology of sulphate-reducing bacteria. Nature Reviews Microbiology, 6, 441–454. doi:10.1038/nrmicro1892.
Rutherford, P. M., Dudas, M. J., & Samek, R. A. (1994). Environmental impacts of phosphogypsum. Science of the Total Environment, 149, 1–38. doi:10.1016/0048-9697(94)90002-7.
Rzeczycka, M., Suszek, A., & Błaszczyk, M. (2004). Biotransformation of phosphogypsum by sulphate-reducing bacteria in media containing different zinc salts. Polish Journal of Environmental Studies, 13, 209–217.
Sànchez-Andrea, I., Stams, A. J. M., Hedrich, S., Nancucheo, I., & Johnson, D. B. (2015). Desulfosporosinus acididurans sp. nov.: an acidophilic sulfate-reducing bacterium isolated from acidic sediments. Extremophiles, 19, 39–47. doi:10.1007/s00792-014-0701-6.
Shao, D., Kang, Y., Wu, S., & Wong, M. H. (2012). Effects of sulfate reducing bacteria and sulfate concentration on mercury methylation in freshwater sediments. Science of the Total Environment, 424, 331–336. doi:10.1016/j.scitotenv.2011.09.042.
Tayibi, H., Choura, M., López, F. A., Alguacil, F. J., & López-Delgado, A. (2009). Environmental impact and management of phosphogypsum. Journal of Environmental Management, 90, 2377–2386. doi:10.1016/j.jenvman.2009.03.007.
Thabet, O., Fardeau, M., Suarez-Nuñez, C., Hamdi, M., Thomas, P., Ollivier, B., & Alazard, D. (2007). Desulfovibrio marinus sp. nov., a moderately halophilic sulphate-reducing bacterium isolated from marine sediments in Tunisia. International Jpurnal of System Evolution Microbiology, 57, 2167–2170. doi:10.1099/ijs.0.64790-0.
US EPA. (1999). United States Environmental Protection Agency. Background report on fertilizer use, contaminants and regulations. Office of pollution, Prevention and toxics 747-R-93-003, Washington D. C.
Winch, S., Mills, H. J., Kostka, J. E., Fortin, D., & Lean, D. R. (2009). Identification of sulfate-reducing bacteria in methylmercury-contaminated mine tailings by analysis of SSU rRNA genes. FEMS Microbiology Ecology, 68, 94–107. doi:10.1111/j.1574-6941.2009.00658.x.
Wolicka, D., & Borkowski, A. (2009). Phosphogypsum biotransformation in cultures of sulphate reducing bacteria in whey. International Biodeterioration & Biodegradation, 63, 322–327. doi:10.1016/j.ibiod.2008.09.011.
Wolicka, D., & Kowalski, W. (2006). Biotransformation of phosphogypsum on distillery decoctions (preliminary results). Polish Journal of Microbiology, 55, 147–151.