Reduction of sulfur and oxidized forms of nitrogen by bacteria of Desulfuromonas sp., isolated from Yavorivske Lake, under the influence of ferrum citrate

Abstract

Technogenic reservoirs mainly contain several possible electron acceptors of anaerobic respiration, many of which are dangerous to the environment. The succession of their reduction (and thus detoxification) by sulfur reducing bacteria is not yet sufficiently studied. We investigated the influence of ferrum (III) citrate, present in the cultivation medium, on the reduction of sulfur, nitrate and nitrite ions by sulfur reducing bacteria Desulfuromonas acetoxidans IMV B-7384, Desulfuromonas sp. Yavor-5 and Desulfuromonas sp. Yavor-7, isolated from Yavorivske Lake. It was established that ferrum (III) citrate inhibits the biomass accumulation and hydrogen sulfide production by bacteria of Desulfuromonas sp. after simultaneous addition to the medium of 3.47 mM S0 and 1.74–10.41 mM ferrum (III) citrate, as compared with growth and hydrogen sulfide production by bacteria in the medium with only sulfur. In the medium with the same initial content (3.47 mM) S0 and ferrum (III) citrate bacteria produced ferrum (II) ions at concentrations 3.5–3.9 times higher than that of hydrogen sulfide. Ferrum (III) citrate inhibits the biomass accumulation, the nitrate or nitrite ions reduction and the ammonium ions production by bacteria of Desulfuromonas sp. after simultaneous addition to the medium of 3.47 mM NaNO3 or NaNO2 and 1.74–10.41 mM ferrum (III) citrate. In the medium with the same initial content (3.47 mM) NaNO3 and ferrum (III) citrate, bacteria produced ammonium ions at concentrations in 1.1 times higher than that of ferrum (II) ions. In the medium with the same initial content (3.47 mM) NaNO2 and ferrum (III) citrate, bacteria reduced 1.5–1.6 times more ferrum (III) than nitrite ions with production of ferrum (II) ions at concentrations 1.7 times higher than that of ammonium ions. The process of nitrate reduction carried out by bacteria of Desulfuromonas genus was less sensitive to the negative influence of ferrum (III) citrate, compared to the process of nitrite ions reduction. When the reduction of nitrate ions by bacteria in the presence of 1.74–10.41 mM ferrum (III) citrate decreased by 1.4–2.2 times, then the reduction of nitrite ions decreased by 1.8–3.2 times compared to their reduction in media with only NaNO3 or NaNO2, respectively. Although the reduction of ferrum (III) by cells in media with 3.47 mM S0, NaNO3 or NaNO2 and 1.74–10.41 mM ferrum (III) citrate decreased by 1.6–2.7, 1.6–2.7 and 1.1–2.2 times, respectively, compared to the reduction in medium with only ferrum (III) citrate, the investigated strains of bacteria were resistant to high concentrations of trivalent ferrum compounds and can therefore can be used in technologies of complex purification of environments polluted by heavy metal and nitrogen compounds.

Sewage Sludge as a Component to Create a Substrate for Biological Reclamation

“…However, sewage sludge tends to accumulate and concentrate heavy metals, organic contaminants and pathogenic organisms. The presence of such compounds, as well as excess nitrogen and phosphorus, presents a challenge in selecting the method of sludge disposal, both from an economical and environmentally perspective [Twardowska et al, 2004, Fijalkowski et al, 2017, Nebesnyi et al, 2019, Moroz et al, 2020. The use of sludge in agriculture is one of the most common methods of disposal in many EU countries.…”

Transformation of sulfur and nitrogen compounds by sulfidogenic and phototrophic bacteria under the influence of sodium fluoride and potassium bromide

“…Виділені з техногенно змінених територій сульфат-та сірковідновлювальні бактерії, які є aктивними прoдуцентами гідрoген сульфіду, привертають увагу дослідників як потенційні агенти очищення водних і ґрунтових середовищ, забруднeних тoксичними спoлуками сульфуру, нітрогену та важких мeталів (Tebo, 1995;Tebo, Obraztsova, 1998;Moroz et al, 2014Moroz et al, , 2016Moroz et al, , 2017Moroz et al, , 2018Moroz et al, , 2020Moroz et al, , 2022Kiran et al, 2017;Li et al, 2018;Hnatush et al, 2020). Дисиміляційне відновлення йонів сульфату до сульфіду у Desulfovibrio desulfuricans відбувається у цитоплазмі з утворенням аденозин-5'-фосфосульфату (АФС) і каталізується АТФ-сульфурилазою, АФС-редуктазою, низкою сульфітредуктаз (Kozlova et al, 2008).…”

“…задіяна локалізована у цитоплазматичній мембрані полісульфідредуктаза (Kozlova et al, 2008). Сульфідогенні бактерії, окиснюючи органічні сполуки або H2, окрім сульфатів та сірки, можуть використовувати й інші акцептори електронів, такі як небезпечні для довкілля нітрати або нітрити, окиснені форми важких металів, здійснюючи таким чином їх детоксикацію (Moroz et al, 2016(Moroz et al, , 2017(Moroz et al, , 2020(Moroz et al, , 2022Hnatush et al, 2018). Після взаємодії гiдроген сульфіду з йoнами двoвалентних металів утвoрюються їхні нерoзчинні сульфіди і таким чином вoни вилучаються з прирoдного кругообігу елементів .…”

“…Після взаємодії гiдроген сульфіду з йoнами двoвалентних металів утвoрюються їхні нерoзчинні сульфіди і таким чином вoни вилучаються з прирoдного кругообігу елементів . Йони важких металів зі змінною валентністю можуть бути використані цими мікроорганізмами як акцептори електронів у процесі анаеробного дихання, хоча за високих концентрацій вони виявляють на бактерії більш чи менш виражену токсичну дію (Moroz et al, 2016(Moroz et al, , 2020(Moroz et al, , 2022Hnatush et al, 2018Hnatush et al, , 2020.…”

Assessment of the Prospects of Application of Sewage Sludge from Lviv Wastewater Treatment Plants for the Purpose of Conducting the Biological Reclamation

“…In this study, the prospects for the use of accumulated sewage sludge in the silt fields of Lviv wastewater treatment plants were assessed. In the future, it would be appropriate to conduct a series of microbiological studies (Moroz et al, 2020).…”