Determinación de la comunidad microbiana en biorreactores mediante técnicas de biología molecular Public Deposited
Las aguas residuales son productos de desecho tanto doméstico, como de procesos industriales, las cuales contienen contaminantes que pueden tener un grave efecto sobre el ambiente al cual son descargadas, o sobre la salud de animales y humanos (Amman, 1998). Entre los principales contaminantes de las aguas residuales se encuentran los compuestos inorgánicos de nitrógeno como amonio, nitrato y nitrito (Cervantes, 2000). La nitrificación biológica es la oxidación del amonio a nitrito y posteriormente a nitrato por medio del metabolismo de dos grupos de bacterias conocidas como; oxidantes de amonio y oxidantes de nitrito (Kowalchuk, 1999). Este proceso a sido ampliamente utilizado para tratar aguas residuales con altas concentraciones de amonio. La desnitrificación es el proceso por el cual el nitrato es reducido a nitrógeno molecular por bacterias desnitrificantes, proceso que también ha sido aprovechado para tratar aguas residuales (Bothe, 2000). El estudio de las dinámicas de las poblaciones bacterianas dentro de reactores de tratamiento de aguas se realizó hasta hace una década y media, por medio de microbiología clásica, lo cual a la luz de nuevas técnicas desarrolladas muestran que estas pueden tener sesgos ya que no mostraban el total de las bacterias presentes en este tipo de ambientes (Wagner, 1993). Las técnicas de biología molecular han ampliado el conocimiento que tenemos sobre la composición, la estructura y la dinámica de las comunidades bacterianas de medios complejos como son los lodos activados (Amman, 1998). En el presente trabajo fueron estudiados los cambios en composición y estructura de las comunidades bacterianas presentes en dos reactores de tratamiento de aguas trabajando en serie, uno nitrificante y otro desnitrificante. Dichos cambios estuvieron relacionados a las condiciones de operación en, y se documentaron en base la técnica conocida como DGGE (Muyzer, 1993). Así mismo, se investigó la importancia de algunos aislados desnitrificantes, dentro de su comunidad. Fue posible aislar seis cepas diferentes de bacterias desnitrificantes las cuales fueron identificadas por galerías API como: Chryseomonas luteola, Alcaligenes xylosoxidans, Burkholderia cepacia, Sphingomonas paucimobilisy Acinetobacter johnsonii. Una de ellas no pudo ser identificada y fue nombrada cepa Dsn1. Los aislados tuvieron una velocidad de crecimiento similar en medio desnitrificante, pero la cepa de C. luteola mostró un consumo de nitrato mayor que el resto. Las comunidades bacterianas de ambos reactores mostraron ser muy estables durante el tiempo mientras las condiciones de operación fueron constantes y con cargas de amonio o nitrato moderadas. El rector nitrificante presentó cambios en los perfiles de su comunidad bacteriana, relacionados al aumento de la concentración de amonio. Como la eficiencia del reactor era baja (25%), se efectuaron cambios en la operación, aumentando la aireación y después de un periodo de adaptación se observó un aumento en la eficiencia (95%), que estuvo acompañado por un cambio en la estructura de la comunidad bacteriana. El reactor desnitrificante también presentó cambio en los perfiles de su comunidad bacteriana una vez que la concentración de nitrato aumentó, así mismo presentaba una baja eficiencia de remoción de nitrato (30%), después de los ajustes realizados al sistema de reactores se observó paulatinamente una mejora en la eficiencia del reactor hasta alcanzar un 75% al final de este estudio. Sin embargo, el perfil de la comunidad permaneció sin cambios con respecto al inicio de la carga alta de nitrato, lo que aporta evidencia al hecho de que puede existir una adaptación paulatina de la comunidad a las condiciones y un aumento de la biomasa total presente en el reactor, sin que exista un cambio en la estructura de la comunidad. De las seis cepas desnitrificantes aisladas sólo Dsn1 mostró una coincidencia con una banda importante del perfil de la comunidad desnitrificante, durante el periodo en que el reactor manejaba concentraciones medias de nitrato, sin embargo esta banda desapareció del perfil una vez que se aumentó la concentración de nitrato, pero entre las bandas que aumentaron su tamaño en estas condiciones se encontró una que coincidía con la banda obtenida para la cepa Alcaligenes xylosoxidans indicando que probablemente esta cepa en condiciones de concentraciones altas de nitrato tiene una presencia importante, lo cual la hace probablemente una de las cepas responsables de la desnitrificación dentro del reactor.
Wastewater treatment is one of the most importantant enviromental issues for this century, ammonia and nitrate are among the most common water contaminants. Nitrification and denitrification are biological processes done by bacteria that oxidaze ammonia to nitrate and nitrate to molecular nitrogen on different sources (soil, fresh and marine water) and have been used in wastewater treatment reactors to eliminate these compounds. In this work we followed microbial community changes in time and at different ammonium and nitrate concentrations in two wastewater treatment reactors (nitrificant and denitrificant) by PCR based Denaturating Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) and the correlation between community profiles and the eficiency of the reactors, also we observed the importance of six denitrificant isolated strains within their community by the same technique. On both reactors there was no change on the community profiles while they work at low amonium charge and nitrate (around 50 ppm) but when the charge incresed (around 100 ppm) there were important changes on community profiles. Nitrificant reactor at the beggining of high loads of ammonium had a poor eficiency (25%) and it was correlated to a define community profile, when more air was pumped to the reactor eficiency increased to good remotion rates (95%) and a change on the community profile was observed. Denitrificant reactor eficiency was low at initial high nitrate charges (30%) but this eficiency incresed in time to reach 75%, changes on community profiles were no detected, this is the firs report where a change on eficiency is not correlated to a change on community profile. Only one no identifided isolated strain (named Dsn1) appear as a relevant band on denitrificant reactor community profiles at nitrate 50 ppm but when concentration increased and community had changed this band desappear and a new relevant band showed a correspondence with a Alcaligenes xilosoxidanns isolated strain making it interesting for bioaugmentation studies.
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