IDUB PW: Wpływ nanocząstek tlenku glinu na biologiczny proces oczyszczania ścieków
Tytuł Projektu: Wpływ nanocząstek tlenku glinu na biologiczny proces oczyszczania ścieków
Kierownik projektu: dr Nina Doskocz
Instytucja realizująca: WIBHiIŚ PW
Współpraca: Projekt będzie realizowany przy współpracy z Wydziałem Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskie (WIM), Wydziałem Biologii Uniwersytetu Warszawskiego (Laboratorium Aparaturowe Mikroskopii Elektronowej w Pracowni Mikroskopii Elektronowej i Konfokalnej) oraz we współpracy z Center for Microbial Communities (Aalborg University).
Streszczenie projektu:
Wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne nanocząstek (NPs -ang. nanoparticles) sprawiły, że znajdują one zastosowanie w wielu dziedzinach, m. in. medycynie, biotechnologii, ochronie środowiska, motoryzacji czy budownictwie. W ostatnim czasie wyrażane są obawy odnośnie powszechnej dostępności tak reaktywnych cząstek dla ludzi i środowiska. Przy szerokim zastosowaniu nanocząstek w produktach komercyjnych, nieunikniona jest ich emisja do ścieków. Jednakże w literaturze niewiele jest informacji o szkodliwym oddziaływaniu NPs na mikroorganizmy biorące udział w procesach oczyszczania ścieków. Z informacji przedstawionych przez Brar i wsp. (2010) wynika, że nanocząstki stosowane w kosmetykach są wykrywane w ściekach w Szwecji i Danii w ilości około 50 g w przeliczeniu na mieszkańca i dobę. W jednomilionowym mieście emisja tych związków do ścieków wynosić, zatem może około 50 t/dobę. Nieliczne dane wykazały, że nanocząstki ZnO niekorzystnie wpływały na biologiczne procesy usuwania azotu i fosforu ze ścieków, w tym na bakterie denitryfikacyjne oraz mikroorganizmy odpowiedzialne za eliminację fosforu (PAOs -ang. Polyphosphate accumulating organisms). Ponadto trzeba zaznaczyć, że większość badań dotyczy ekotoksyczności nanocząstek w stosunku dla glonów, skorupiaków czy roślin, które nie mają istotnego znaczenia przypadku identyfikacji zagrożeń dotyczących mikroorganizmów osadu czynnego. W związku z tym, że niewiele badań ukierunkowanych było na ocenę oddziaływania nanocząstek na aktywność i strukturę zbiorowisk mikroorganizmów w biologicznych systemach oczyszczania ścieków, celem badań jest: (I) określenie długoterminowego wpływu nanocząstek tlenku glinu (Al2O3NPs) na aktywność enzymatyczną mikroorganizmów znajdujących się osadzie czynnym; (II) zbadanie struktury zbiorowisk mikroorganizmów występujących w osadzie czynnym z dodatkiem tego typu zanieczyszczeń (III) ocena przeżywalności mikroorganizmów znajdujących się w osadzie czynnym z dodatkiem nanocząstek Al2O3, oraz (III) ocenę efektywności eliminacji zanieczyszczeń ze ścieków w obecności badanych nanocząstek. Ponadto przewiduje się przeprowadzenie badań umożliwiających porównanie szkodliwości formy nanocząstkowej tlenku glinu z formą makro tego związku (tlenek glinu). Do badań wybrano nanocząstki tlenku glinu (Al2O3NPs), gdyż coraz częściej są one wykorzystywane m.in. w przemyśle chemicznym, wojskowym, w medycynie oraz w zaawansowanych kompozytach. Dane o ich szkodliwości natomiast są nieliczne, a ryzyko potencjalnego uwolnienia do środowiska, w tym do biologicznych oczyszczalni ścieków –wysokie. Realizacji wymienionych powyżej zadań będzie możliwa dzięki przeprowadzeniu szczegółowych badań:
⇒ mikrobiologicznych metodami biologii molekularnej, których zakres będzie obejmował analizę zbiorowisk mikroorganizmów w próbkach, z wykorzystaniem sekwencjonowania DNA,jak również z wykorzystaniem techniki PCRi RAPD-PCR,
⇒ cytochemicznych za pomocą skaningowego i transmisyjnego mikroskopu elektronowego,umożliwiających ocenę adsorbcji nanocząstek na i wewnątrz organizmów oraz określenie zmian w ich morfologii,
⇒ opartych na analizie ATP przy pomocy innowacyjnego systemu DeltaTox® II,
⇒ enzymatycznych umożliwiający m.in.pomiar stresu oksydacyjnego wywołanego nadmierną ilością reaktywnych formy tlenu (ROS).
Projekt będzie realizowany przy współpracy z Wydziałem Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskie (WIM), Wydziałem Biologii Uniwersytetu Warszawskiego (Laboratorium Aparaturowe Mikroskopii Elektronowej w Pracowni Mikroskopii Elektronowej i Konfokalnej) oraz we współpracy z Center for Microbial Communities (Aalborg University).