Application of microbial hot spots enhances pesticide degradation in soils

Grundmann, Sabine; Fuß, Roland; Schmid, Michael; Laschinger, Manuela; Rüth, B.; Schulin, Rainer; Munch, Jean Charles; Schroll, Reiner

doi:10.1016/j.chemosphere.2006.12.065

Cited by 40 publications

(23 citation statements)

References 20 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Pētījumi rāda, ka porainus māla nesējus, uz kuriem imobilizēti mikroorganismi, var izmantot notekūdeņu attīrīšanā [2], vides bioremediācijā [3][4][5] un citos biotehnoloģiskos procesos. Māli parasti rada mikroorganismiem draudzīgu vidi [6], bet tie var būt arī ar antimikrobiālu aktivitāti, kas var tikt izmantota, piemēram, medicīnā un būvmateriālu ražošanā.…”

Section: Ievadsunclassified

Dabīgu un apstrādātu mālu antimikrobiālā aktivitāte

Nikolajeva

Griba

Petrina

et al. 2014

Material Science and Applied Chemistry

View full text Add to dashboard Cite

Kopsavilkums. Pētīta dabisku mālu un termiski un ķīmiski apstrādātu māla materiālu antimikrobiālā aktivitāte. Pētītajiem Latvijas dabiskajiem māliem nav konstatēta antimikrobiāla iedarbība. Prometeja atradnes māla keramikas granulas ūdens vidē inhibēja baktēriju augšanu. Antimikrobiālā aktivitāte skaidrota ar bāzisko metālu oksīdu saturu. Katjonu virsmas aktīvās vielas saturoši māli uzrādīja antibakteriālu un antifungālu iedarbību. Paveras iespējas izstrādāt jaunas antimikrobiālu māla materiālu iegūšanas tehnoloģijas un produktus.Atslēgas vārdi: māls, keramika, antibakteriālā aktivitāte, antifungālā aktivitāte. I. IEVADSMāli ir visizplatītākie nogulumieži, kas veido lielāko daļu Zemes garozas augšējo horizontu [1]. Pēc apstrādes tos plaši lieto dažādiem nolūkiem: ražo būvmateriālus, traukus, kosmētiskos līdzekļus un izmanto biotehnoloģijā.Latvijā ieguvei piemērotā dziļumā māli atrodas devona, triasa, juras un kvartāra nogulumos, bet plaša rūpnieciska nozīme ir tikai devona un kvartāra māliem. Abi mālu veidi sastāv galvenokārt no illīta (80-100 %) un kaolinīta (līdz 20 %) ar hlorīta (5-10 %) piemaisījumu. Devona māliem ir raksturīgs samērā augsts brīvo dzelzs oksīdu un hidroksīdu saturs, kas piešķir māliem sarkanu krāsu. Savukārt kvartāra māli ir karbonātiski. Tie satur kalcīta un dolomīta piejaukumus, un to sastāvam ir raksturīgs CaO (vidēji 8-9 %) un MgO (3,5-4 %) [1].Pētījumi rāda, ka porainus māla nesējus, uz kuriem imobilizēti mikroorganismi, var izmantot notekūdeņu attīrīšanā [2], vides bioremediācijā [3-5] un citos biotehnoloģiskos procesos. Māli parasti rada mikroorganismiem draudzīgu vidi [6], bet tie var būt arī ar antimikrobiālu aktivitāti, kas var tikt izmantota, piemēram, medicīnā un būvmateriālu ražošanā.Pasaulē ir aprakstīti tikai daži dabiski antibakteriāli māli [7]. Tie, ko sauc par dziedinošiem māliem -parasti tie ir nātrija vai kalcija bentonīti -, ne vienmēr ir ar antibakteriālu iedarbību, jo dziedināšanas pamatā var būt arī fizikālas īpašības, piemēram, absorbcijas spēja, siltuma kapacitāte, apmaiņas īpašības u.c. [8]. Mālu izmantošanai medicīnā ir senas tradīcijas, un tās var iedalīt divās daļās. Viena daļa ir saistīta ar toksīnu un citu savienojumu fizikālu sorbciju uz māla daļiņām ar tai sekojošu izvadīšanu vai atdalīšanu no organisma, bet otra daļa -ar mālu antimikrobiālajām īpašībām [8].Mālu antimikrobiālā darbība iegūst arvien lielāku praktisku nozīmi, jo nepārtraukti palielinās patogēno baktēriju rezistence pret antibiotikām. Izmantojot mālam raksturīgo katjonu apmaiņas kapacitāti, ir izveidoti māla minerāli, kas satur antibakteriālus sudraba vai vara jonus [9]. Antibakteriālas īpašības ir aprakstītas vairākiem metālu oksīdiem, piemēram, cinka oksīdam, magnija oksīdam un kalcija oksīdam [10], kas lielākā vai mazākā koncentrācijā atrodas mālos. Plaša spektra bakteriostatiska un baktericīda iedarbība aprakstīta arī vairākiem dabiskiem, ķīmiski nemodificētiem māliem un māla minerāliem [8,[11][12][13].Šī darba mērķis bija noskaidrot, vai dabīgajiem Latvijas māliem, kā arī dažādi apstrādāti...

show abstract

Section: Ievadsunclassified

Dabīgu un apstrādātu mālu antimikrobiālā aktivitāte

Nikolajeva

Griba

Petrina

et al. 2014

Material Science and Applied Chemistry

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The approach for enhanced mineralization of a soil contaminant by inoculating the soil with a degrading microbial community established on carrier material has already been successfully applied in our previous studies for the herbicide isoproturon and the environmental chemical 1,2,4-TCB [31][32][33]. Accelerated mineralization of the herbicide isoproturon was shown not only in laboratory experiments, but also under field conditions [31].…”

Section: Résumé Of the Inoculation Approachmentioning

confidence: 99%

“…Accelerated mineralization of the herbicide isoproturon was shown not only in laboratory experiments, but also under field conditions [31].…”

Section: Résumé Of the Inoculation Approachmentioning

confidence: 99%

“…Furthermore, this microbial community was attached to a protective material (defined clay particles) to improve the survival of the microbes in the new and foreign soil environment. We already presented this very efficient approach, for enhanced biodegradation of other organic chemicals in soils, which ensures that the introduced function of accelerated mineralization survives and establishes in the new soil environment [31][32][33]. This time, we successfully applied the approach to even decontaminate soil from an antibiotic, which makes it more difficult for the microbial community to survive and support the degrading strain, because all microbes that are sensitive are affected by the SMZ application.…”

Section: −1mentioning

confidence: 99%

“…2. There are strong indications that the contaminant in soils can be transported to the degrading community via diffusion, resulting in mass transfer of the substance to the degradation location on the particles [31]. 3.…”

Section: Résumé Of the Inoculation Approachmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

An effective bioremediation approach for enhanced microbial degradation of the veterinary antibiotic sulfamethazine in an agricultural soil

Hirth

Topp

Dörfler

et al. 2016

Chem. Biol. Technol. Agric.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Background:The veterinary antibiotic Sulfamethazine (SMZ) contaminates soils via manure applications. Like other soil contaminants (herbicides, fungicides, and nematicides), it has to be degraded. The main challenge is that SMZ biodegradation with bacteria is impeded, since SMZ is a bacteriostatic antibiotic, designed to block microbes in their growth. Results:In this study, we enriched the indigenous soil microbial community (including the single strain Microbacterium sp. C448, adapted to SMZ degradation) from a Canadian soil and we present a suitable approach, for soil remediation by inoculating a German soil with this microbial community established on carrier particles, at environmentally relevant concentrations of 1 mg kg. When compared with the isolated SMZ-degrading strain (also obtained from Canada), the microbial community outperformed the mineralization rates of the isolated strain in soil. The negligible soil native SMZ mineralization was successfully increased to 44 and 57 % within 46 days, by the microbial community. The sustainability of this increased SMZ mineralization capacity was proven by the rapid mineralization of a second application of 14 C-SMZ 112 days after the first. Conclusions:The pronounced SMZ mineralization and the high amount of non-extractable 14 C-residues (NER) in the inoculated soil indicate that the NER are mainly of biogenic origin (metabolically fixed 14 C). Therefore, the applied inoculation approach decreased the risk of persistent non-extractable SMZ residues. Together with our former studies, this specific soil inoculation approach was tested for three substances with different physico-chemical properties, indicating that this soil bioremediation technique might also be used for other substances.

show abstract