Struktura zbiorowisk mikroorganizmów w osadzie czynnym oczyszczalni z podwyższonym usuwaniem biogenów
Adam Muszyński
Zeszyt 71
W pracy zbadano wpływ warunków oczyszczania ścieków osadem czynnym na bioróżnorodność mikroorganizmów odpowiedzialnych za usuwanie azotu i fosforu. Badania prowadzono w pełnoskalowych oczyszczalniach ścieków z podwyższonym usuwaniem biogenów, różniących się konfiguracją reaktorów, głównymi parametrami chemicznymi i technologicznymi. Strukturę populacji bakterii określano metodami biologii molekularnej – qFISH (quantitative Fluorescence In Situ Hybridization) oraz PCR (Polymerase Chain Reaction). W celu oceny zależności pomiędzy składem chemicznym ścieków i parametrami technologicznymi a zawartością mikroorganizmów w osadzie czynnym zastosowano badania korelacji rho Spearmana. Różnice pomiędzy poszczególnymi oczyszczalniami weryfikowano z użyciem statystyk opisowych. Najliczniej występującym typem bakterii w osadzie czynnym badanych oczyszczalni ścieków były Proteobacteria, pośród których największy udział miała klasa Betaproteobacteria. Wysoką liczebność osiągały również mikroorganizmy z typów Actinobacteria i Chloroflexi. Ważną grupę w osadzie czynnym stanowiły mikroorganizmy nitkowate, głównie typ Chloroflexi, Haliscomenobacter hydrossis i Microthrix spp. Najliczniejszą grupą bakterii pośród mikroorganizmów akumulujących fosfor (PAO) w badanych oczyszczalniach był rodzaj Tetrasphaera. Rozwojowi PAO z rodzaju Accumulibacter sprzyjała obecność komory predenitryfikacji oraz fermentera. Niska zawartość PAO z rodzaju Halomonas może wskazywać na niewielkie znaczenie tych bakterii w procesie biologicznego usuwania fosforu w badanych układach. Liczebność mikroorganizmów akumulujących glikogen (Competibacter phosphatis oraz powiązanych z Defluviicoccus vanus) utrzymywała się na ogół na niskim poziomie. Istotną rolę w procesie nitryfikacji pełniły nitryfikatory I fazy Nitrosomonas spp. oraz II fazy Nitrospira spp. Pośród denitryfikatorów najwyższy procentowy udział w osadzie miały Thauera spp., Accumulibacter phosphatis klad IA, Azoarcus sp p. oraz część Competibacter phosphatis. Niska liczebność bakterii z rodzajów Nitrosospira i Nitrobacter oraz Curvibacter i Zoogloea wskazuje na ich niewielkie znaczenie odpowiednio w procesach nitryfikacji oraz denitryfikacji w komunalnych oczyszczalniach ścieków. Zmienność sezonową liczebności stwierdzono tylko u niektórych grup bakterii (test U Manna-Whitneya). Wykazano, że struktura populacji bakterii odpowiedzialnych za usuwanie biogenów w osadzie czynnym nie zależy wyłącznie od ogólnych wskaźników zanieczyszczeń organicznych w ściekach takich, jak BZT5 i ChZT. Obecność w ściekach określonych frakcji organicznych i nieorganicznych jest jednym z decydujących czynników, kształtujących strukturę populacji bakterii w osadzie czynnym. Udowodniono występowanie istotnych różnic w bioróżnorodności mikroorganizmów pomiędzy oczyszczalniami ze znacznym udziałem ścieków przemysłowych a resztą badanych układów. Z porównania rezultatów uzyskanych w niniejszej pracy z danymi wcześniej opublikowanymi wynika, że o strukturze populacji bakterii w osadzie czynnym układów pełnoskalowych nie należy wnioskować na podstawie wyników eksperymentów prowadzonych w warunkach laboratoryjnych.
Słowa kluczowe: bioróżnorodność, biologia molekularna, korelacje.