Microbial population changes during bioremediation of nitroaromatic - and nitramine-contaminated lagoon

Nitration reactions of aromatic compounds are commonly involved in military industrial processes. Military industries treated their process effluents using lagoon systems for many years. In this study, the sediment of a lagoon was investigated from a bioremediation objective. The physico-chemical characterization of the sediments showed the organic nature of the sediment (25.4% carbon with a C:N ¼ 3) highly concentrated in RDX (hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine), HMX (octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine) as well as two herbicides Dinoterb (2-tert-butyl-4,6-dinitrophenol) and Dinoseb (2-sec-butyl-4,6-dinitrophenol). Analysis of the 16S rRNA gene clone library revealed the presence of three dominant families, Geobacteriacea, Clostridiaceae and Pseudomonaceae. A bioremediation assay was carried out in anaerobic conditions in order to degrade organic compounds. In these conditions, 100% of Dinoterb and Dinoseb were degraded after 75 days of culture, while RDX and HMX were not consumed. The 16S rRNA gene clone library analysis of this incubation showed a drastic reduction of the final biodiversity composed by clones related to Enterobacteriaceae (especially Leclercia adecarboxylata) and Pseudomonaceae family. It was then suggested that Enterobacteriaceae and Pseudomonaceae were potentially involved in biodegradation of these two herbicides. To confirm this hypothesis, cultures were carried out with isolated species of Pseudomonas putida, Pseudomonas citronellolis and L. adecarboxylata in the presence of Dinoterb. The data confirmed that in the presence of glucose, these microorganisms are able to consume Dinoterb

Potential role of NADPH-oxidase in early steps of lead-induced oxidative burst in Vicia faba roots

The mechanism of oxidative burst induced by lead in Vicia faba excised roots was investigated by luminol-dependent chemiluminescence. Results showed that lead triggered a rapid and dose-dependent increase in chemiluminescence production. In this study, specific inhibitors of putative reactive oxygen species (ROS) sources were used to determine the mechanism of lead-induced ROS generation. This generation was sensitive to dephenylene iodonium (DPI), quinacrine and imidazole, some inhibitors of the NADPH-oxidase and not inhibited by other putative ROS sources inhibitors. Data reported in this work clearly demonstrated the pivotal role of NADPH-oxidase-like enzyme in early steps of lead-induced oxidative burst. To investigate the respective implication of calmodulin and protein kinase (PK) in leadinduced NADPH-oxidase activation, excised roots were treated with the calmodulin inhibitor W7 or with the PK inhibitor staurosporine. The chemiluminescence generation inhibition by these inhibitors illustrated the role of PK in lead-induced NADPH-oxidase activation and revealed a calmodulin-dependent step. Using the calcium entry blocker La 3+ or different concentrations of calcium in the extracellular medium, our data highlighted the implication of Ca 2+ channel in leadinduced oxidative burst

Evaluation of a TiO2 photocatalysis treatment on nitrophenols and nitramines contaminated plant wastewaters by solid-phase extraction coupled with ESI HPLC–MS

Nitration reactions of aromatic compounds are commonly involved in different industrial processes for pharmaceutical, pesticide or military uses. For many years, most of the manufacturing sites used lagooning systems to treat their process effluents. In view of a photocatalytic degradation assay, the wastewater of a lagoon was investigated by using HPLC coupled with mass spectrometry. The wastewater was highly concentrated in RDX (hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine), HMX (octahydro- 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine) and two herbicides Dinoterb (2-tert-butyl-4,6-dinitrophenol) and Dinoseb (2-sec-butyl-4,6-dinitrophenol). First of all, an analytical method using solid-phase extraction (SPE) combined with HPLC ESI MS/MS was put in work for identification and titration of RDX, HMX and the two dinitrophenols in a complex natural matrix. Then, the UV/TiO2 treatment was investigated for pollutants removal. Dinitrophenolic compoundswere significantly degraded after a 8-h-exposition of the wastewater/TiO2 suspension, whereas RDX and HMX were poorly affected

Étude de bioremédiation de sédiments contaminés par des composés organiques nitrés persistants

This work presents a bioremediation study of a sludge resulting from a lagoon having received explosive (Hexogen and Octogène) and herbicide (Dinoseb and Dinoterb) wastewater during several decades. First of all, a physico chemical characterization of the sludge made it possible to evaluate the properties of sludge to be decontaminated (pH, carbon %, nitrogen %...). Thereafter, a microbiological characterization of the sludge let us to identify the microbial species present in the sediment (in particular Leclercia adecarboxylata, Pseudomonas citronellolis and Pseudomonas putida). A mixed process of aero-anaerobic reactor was developed and made it possible to degrade nitrophenols and nitramines after 105 days of study. Microorganisms identification in the sludge and in the bioremediation tests made it possible to establish correlations between the bacterial species and their role of degradation of some productsPendant plusieurs décennies, des industries chimiques ont traité leurs effluents de synthèse en utilisant des systèmes de lagunage. La plupart du temps, les sédiments de ces lagunes sont constitués de molécules organiques de synthèse diverses et complexes. Compte tenu de la persistance des composés nitrés, ces derniers sont aujourd'hui à l'origine de la contamination potentielle des sols, des nappes phréatiques ainsi que des eaux de surface. Ce travail présente une étude de bioremédiation d'une boue issue d'une lagune ayant reçu des effluents de synthèse d'explosifs et d'herbicides durant plusieurs décennies. Les explosifs appartiennent principalement à la famille des nitramines (RDX et HMX) et des nitro-aromatiques (TNT) tandis que les herbicides appartiennent à la famille des dinitrophénols (Dinosèbe et Dinoterbe). Tout d'abord, une caractérisation physico chimique du sédiment a permis d'évaluer les propriétés de la boue à décontaminer (pH, teneurs en carbone, en azote, ) et d'apporter d'éventuels compléments nutritifs nécessaires à la croissance des microorganismes. Par la suite, une caractérisation microbiologique a permis d'identifier les espèces microbiennes présentes dans le sédiment et orienter ainsi les essais de bioremédiation. Ainsi des espèces répertoriées pour avoir un potentiel de dégradation (Leclercia adecarboxylata, Pseudomonas citronellolis et Pseudomonas putida) ont été identifiées. De plus, plusieurs nouvelles espèces ont été découvertes, dont les séquences ont été déposées sur Genebank. La mise au point d'un protocole d'extraction et d'analyse simultanées des explosifs et des herbicides ont permis d'évaluer leurs concentrations dans le sédiment et d'effectuer un suivi cinétique de ces composés sur différentes méthodes de bioremédiation. Ainsi, un premier essai de fermentation anaérobie a permis la disparition dans le réacteur de deux molécules de la famille des nitrophénols, le Dinosèbe et le Dinoterbe tandis que le RDX et le HMX n'ont pas été dégradés. Par ailleurs, des cultures pures de Leclercia adecarboxylata, Pseudomonas citronellolis et Pseudomonas putida ont révélé leur pouvoir de dégradation du DNTB en 5 jours. Un second procédé de réacteur mixte aéro-anaérobie a été mis au point dans le même objectif. En plus de favoriser l'alternance entre phase aérobie et anaérobie, ce réacteur a permis d'avoir une phase en anaérobie en lit fixé. L'utilisation de ce réacteur a permis de dégrader les nitrophénols et les nitramines après 105 jours de fonctionnement. L'identification des microorganismes dans le sédiment et dans les essais de bioremédiation a permis d'établir des corrélations entre les espèces bactériennes et leur rôle de dégradation de certains produits.TOULOUSE-ENSAT-Documentation (315552324) / SudocSudocFranceF