Ecophysiology and dynamics of nitrogen removal bacteria in a sequencing batch reactor during wastewater treatment start‑up

Nitrogen removal communities performing wastewater treatment consist of ammonia oxidisers, nitrite oxidisers, denitrifiers, and anammox bacteria, and the proportion and activity of particular microbial groups depend not only on the physiochemical parameters of the bioreactor, but also on the composition of the inoculum. Nitrifiers and denitrifiers usually dominate in conventional wastewater treatment systems due to the fact that nitrification and denitrification are the most commonly used nitrogen removal processes. However, from the economical point of view in case of wastewater with high ammonia concentrations, anammox-based technologies are desirable for their treatment. The disadvantage of such systems is slow anammox bacteria growth, which extends an effective technological start-up. Thus, in this study, a fast start-up of the anammox process supported with an anammox-rich inoculum was performed in a sequencing batch reactor (SBR). Using anammox inoculation of SBR laboratory system, the start-up can be fastened to 85 days with 84.5% of nitrogen removal efficacy. The spatial distribution of nitrogen removal bacteria analysed with fluorescent in situ hybridisation revealed that anammox and nitrifiers are located side by side in the flocs and the relative number of ammonia and nitrite oxidisers decreased after 85 days of the experiment

Air temperature changes in Toruń (central Poland) from 1871 to 2010

The article presents a detailed analysis of changes in air temperature in Toruń in the period 1871–2010 on the basis of homogenised monthly, seasonal and annual air temperature series which have been newly constructed (i.e. extended by the 50 years of 1871–1920). Over the 140-year study period, a sizeable and statistically significant increase of 0.1 °C per decade was found in the air temperature in Toruń. The greatest increases occurred for spring and winter, at 0.12 and 0.11 °C, respectively. A lesser warming, meanwhile, was recorded for autumn (0.10 °C/10 years), and particularly for summer (0.07 °C/10 years). The air temperature trends are statistically significant for all seasons. Air temperature differences between the monthly averages of three analysed subperiods (1871–1900, 1901–1950 and 1951–2010) and averages for the entire period under review rarely exceeded ± 0.5 °C. In all of these periods, the highest average air temperatures occurred in July and the lowest in January. The period of 1981–2010 had the highest frequency of occurrence of very and extremely warm seasons and years. Meanwhile, the highest frequency of very and extremely cool seasons and years was recorded in the 1940s and in the nineteenth century. In the period of 1871–2010, winters shortened markedly (by 7%) and summers lengthened by 3.8%. All of the presented aspects of air temperature in Toruń, which is representative of the climate of central Poland, are in close agreement with the findings of analogous studies of the same for other areas of Poland and Central Europe

Comparison of the effectiveness of antibacterial effect of disinfectants on microorganisms isolated from the epidermis

Chemiczne środki dezynfekcyjne są powszechnie stosowane gospodarstwach domowych, zakładach pracy, placówkach oświatowych itd. Jednak ze względu na szybki wzrost oporności drobnoustrojów na związki chemiczne wykorzystywane w preparatach tego typu ważne jest dobranie odpowiedniego, efektywnego działaniu środka dezynfekcyjnego, który szybko i skutecznie będzie zapobiegał infekcji bakteryjnej. W pracy podjęto próbę oszacowania efektywności chemicznych preparatów dezynfekcyjnych: jodyny, roztworów spirytusu salicylowego, wody utlenionej oraz nadmanganianu potasu na autochtoniczną mikroflorę naskórka ludzkiego. Badania wykazały, że na bakterie izolowane z naskórka najefektywniej działa jodyna, a najsłabiej 0,05% roztwór nadmanganianu potasu. Pozostałe preparaty wykazały zaskakująco wysoką efektywność.Chemical disinfectants are commonly used in households, working places, educational centres etc. However, due to the fast increase of microorganisms' resistance to chemical compounds used in this type of preparations, it is important to choose a suitable and effective disinfectant that prevents bacterial infections in a fast and efficient way. In this study, an attempt was taken to estimate the effectiveness of chemical disinfection preparations: iodine tincture, solutions of salicylic alcohol, oxidized water and potassium permanganate on the autochthonous microflora of the human epidermis. Studies have revealed that iodine tincture is the most effective, while a 0.05% solution of potassium permanganate the least effective against bacteria isolated from the epidermis. Other preparations have demonstrated a surprisingly high effectivenes

Pollen morphotype edmundi and its significance for palaeoclimate reconstructions of the Neogene

Pollen analysis has revealed the presence of the edmundi morphotype in the Paleogene and Neogene sediments of Central Europe. Its species, characterized by different morphologies, are mainly assigned to two families of extant plants – the Araliaceae and the Mastixiaceae – and compared to pollen of some genera (Diplopanax and Mastixia from the Mastixiaceae, and Aralia, Fatsia and Schefflera from the Araliaceae). The most significant genus for palaeoclimate reconstructions is the extant Diplopanax, whose seeds, similarly as the seeds of other representatives of the Mastixiaceae, appear in the warm phases of the Neogene. The type species of Edmundipollis (E. edmundi) has been compared to Diplopanax pollen. Based on similarities with extant plants, the CA (Coexistence Approach) was determined. The results indicate a very warm and humid subtropical climate (Cfa–Cwa) according to the Köppen classification

Lignite of the Polish Lowlands Miocene: characteristics on a base of selected profiles

W typowych profilach trzech neogeńskich pokładów węgla brunatnego odsłaniających się w kopalniach odkrywkowych na Niżu Polskim i w basenach satelickich zostały przeprowadzone studia porównawcze makro- i mikrofacjalne oraz geochemiczne, w skład których wchodziły badania: sedymentologiczne, paleobotaniczne (w szczególności analiza palinologiczna), litologiczne i petrograficzne węgla oraz geochemiczne. W wyniku tych badań wyróżniono szereg facji, uwarunkowanych głównie czynnikami hydrologicznymi, które można powiązać z subśrodowiskami sedymentacji jeziorno-bagiennej, współcześnie zasiedlonymi przez określone zbiorowiska roślinne. Najbardziej pełny zestaw takich subśrodowisk został przedstawiony dla II łużyckiego pokładu węgla brunatnego w niecce żytawskiej. Sukcesja subśrodowisk sedymentacyjnych i związanych z nimi zbiorowisk roślinnych jest w zasadzie porównywalna z naturalną sukcesją roślinną zarastania zbiornika jeziornego, jednak często bywa zaburzana w związku ze zmianami poziomu wód gruntowych: podnoszenia się w wyniku działania mechanizmów auto- (kompakcja niżejległych osadów, szczególnie istotna w przypadku przejścia od torfu do węgla brunatnego) i allochtonicznych (subsydencja tektoniczna). Podobne zaburzenia mogły powodować także czynniki sedymentacyjne, takie jak progradacja litosomów klastycznych lub podniesienie bazy erozyjnej w następstwie ruchów eustatycznych. Badania wykazały, że tylko kompleksowe badania mikro- i makrofacjalne dają podstawy do przedstawienia wiarygodnej rekonstrukcji środowiska sedymentacji węglotwórczej. Najistotniejsze wyniki pracy stanowi rekonstrukcja następstwa zbiorowisk roślinnych i wnioski na temat zmian warunków hydrologicznych i hydrogeologicznych.Some selected profiles of three Neogene lignite seams outcropped within opencast mines in the Polish Lowlands and satellite basins have been examined for comparison of macro- and microfacies and geochemical features. The investigations included: sedimenological research, paleobotanical investigation (particularly palynological analysis), lithological and petrographic study of lignite and geochemical examinations of coal have been made there. Some facies related to recent lacustrine/paludal sedimentary subenvironments, qualified at first by hydrological conditions and corresponding with floristic habitats have been established. The most complete inventory of sedimentary subenvironments has been defined within the 2nd lignite seam in the Zittau Basin. The sedimentary subenvironment succession and related floral communities is generally conformable with a natural plant succesion of a lake overgrowth. However, it was frequently interrupted after groundwater level changes: uplifting in the result of autochtonic mechanism (compaction of underlying sediments, most substantial in the case peat to lignite) and allochtonic one (tectonic subsidence). Also sedimentary factors, like progradation of clastic lithosomes and elevation of erosional base after eustatic movements could take part in the disruptions. The examination show that only integrated macro- and microfacial analysis makes it possible to present a reliable reconstrustion of the coal-forming sedimentary environment. The reconstruction of the succession of plant communities and conclusions on hydrological/hydrogeological conditions are the most substantial results of the work

Toxicity analysis of coke wastewater treated in a rotating biological contactor and a membrane bioreactor

To investigate the effectiveness of a rotating biological contactor (RBC) and a two-stage membrane bioreactor (MBR) for the treatment of coke wastewater, samples were collected three times (Batches I, II, III) from the “Jadwiga” coke plant in Zabrze, Poland at two-week intervals. The wastewater was then diluted with tap water (1:3 ratio, wastewater : tap water) and then treated at retention times of 4.1 days (RBC) and 7 days (MBR). For phytotoxicity and genotoxicity tests, the wastewater was sampled from various points in the treatment systems and further diluted to produce a range of concentrations. In the phytotoxicity tests (growth inhibition), Lemna minor and Vicia faba were used. A low concentration of wastewater (6.25%) often stimulated growth. Higher concentrations, however, inhibited L. minor growth completely. These tests indicated that the MBR generally reduced growth inhibition more effectively than the RBC. In the genotoxicity tests (chromosome aberrations and micronuclei formation) root meristem cells of V. faba were examined. The genotoxicity of the different batches varied, and neither system was particularly effective for reducing genotoxicity. The results of this study indicate that, because its composition is so variable, coke wastewater should be constantly monitored. Also, because of its potentially high genotoxicity, the ecotoxicological characteristics of coke wastewater should be monitored in addition to basic indicators of wastewater quality, such as COD, BOD, and content of nitrogen compounds

Application of PCR-DGGE to study genotypic variability of bacteria inhabiting rotating biological contactors treating synthetic coke wastewater

Ze względu na znaczny ładunek azotu amonowego, którym charakteryzują się ścieki koksownicze, dostrzeżono możliwość wykorzystania procesu beztlenowego utleniania amoniaku (Anammox) w procesie biologicznego oczyszczania tych ścieków. W czasie 8-miesięcznego eksperymentu zbadano bioróżnorodność i zmienność mikroorganizmów błony biologicznej w złożu tarczowym oczyszczającym modelowe ścieki koksownicze, ze szczególnym uwzględnieniem grupy bakterii Anammox. Wykorzystując metodę PCR-DGGE wykazano, że w biofilmie złoża tarczowego funkcjonują bakterie z grupy Anammox. Możliwe, że w trakcie trwania eksperymentu nieznany czynnik środowiskowy (prawdopodobnie nagromadzenie azotanów(III)) spowodował znaczne zubożenie biocenozy bakterii Anammox, powodując jednocześnie zmianę jakościową w strukturze całości konsorcjum bakterii. Pomimo zmian jakościowych poziom bioróżnorodności bakterii w trakcie trwania eksperymentu był względnie stały. W oparciu o uzyskane wyniki można przypuszczać, że polimerazy typu TAQ amplifikują cześć materiału DNA ze złoża tarczowego w sposób niespecyficzny, tj. nieulegający rozdziałowi w gradiencie czynnika denaturującego. Zakłada się konieczność wykorzystania innego typu polimerazy (np. proofreading) i/lub zmiany gradientu DGGE w celu rozwiązania tego problemu.High ammonia nitrogen load of coke plant wastewater provided an opportunity to use the Anammox (ANaerobic AMmonium OXidation) process for its biological treatment. Biodiversity and variability of microorganisms in rotating biological contactor (RBC) biofilm treating synthetic coke wastewater was analyzed in the eight-month experiment with the main focus on the Anammox bacteria. Using PCR-DGGE (polymerase chain reaction – denaturing gradient gel electrophoresis) it was shown that the RBC biofilm was populated by Anammox bacteria. Possibly, an unknown environmental factor (probably nitrate(III) build-up) caused significant decrease in Anammox bacteria number, leading to a qualitative change in the total bacterial community structure at the same time. However, despite qualitative changes the bacterial biodiversity level remained relatively constant during the course of the experiment. On the basis of the obtained results it may be assumed that TAQ polymerases amplify part of DNA material from the RBC in a non-specific manner and this material is not separated properly in denaturing gradient. Use of other type of polymerase (e.g. proofreading) and/or change of DGGE gradient is presumed necessary as a solution to this problem

Toxicity analysis of coke wastewater treated in a rotating biological contactor and a membrane bioreaktor

To investigate the effectiveness of a rotating biological contactor (RBC) and a two-stage membrane bioreactor (MBR) for the treatment of coke wastewater, samples were collected three times (Batches I, II, III) from the “Jadwiga” coke plant in Zabrze, Poland at two-week intervals. The wastewater was then diluted with tap water (1:3 ratio, wastewater : tap water) and then treated at retention times of 4.1 days (RBC) and 7 days (MBR). For phytotoxicity and genotoxicity tests, the wastewater was sampled from various points in the treatment systems and further diluted to produce a range of concentrations. In the phytotoxicity tests (growth inhibition), Lemna minor and Vicia faba were used. A low concentration of wastewater (6.25%) often stimulated growth. Higher concentrations, however, inhibited L. minor growth completely. These tests indicated that the MBR generally reduced growth inhibition more effectively than the RBC. In the genotoxicity tests (chromosome aberrations and micronuclei formation) root meristem cells of V. faba were examined. The genotoxicity of the different batches varied, and neither system was particularly effective for reducing genotoxicity. The results of this study indicate that, because its composition is so variable, coke wastewater should be constantly monitored. Also, because of its potentially high genotoxicity, the ecotoxicological characteristics of coke wastewater should be monitored in addition to basic indicators of wastewater quality, such as COD, BOD, and content of nitrogen compounds

Dynamics of Seasonal Changes in Bacterial Biodiversity in Coastal Lakes: Łebsko and Sarbsko

Polskie pobrzeże jest bogate w jeziora słonawe o charakterze estuariów. Należą do nich jeziora Niziny Gardnieńsko-Łebskiej. Każdy z tych akwenów ma własną specyfikę hydrologiczno-ekologiczną, co skutkuje faktem, że wiedza na temat tych dynamicznych ekosystemów wodnych jest niepełna i wymaga rozszerzenia. W ramach eksperymentu badano bioróżnorodność bakteryjną w jeziorach Łebsko i Sarbsko w różnych porach roku. Materiał do badań stanowił materiał bakteriologiczny, pochodzący z przefiltrowania próbek wody tych jezior. W celu zbadania różnorodności biologicznej wykorzystano łańcuchową reakcję polimerazy – PCR (ang. Polymerase Chain Reaction), połączoną z elektroforezą w gradiencie czynnika denaturującego – DGGE (ang. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). Markerem molekularnym wykorzystanym w badaniach był fragmentu genu kodującego 16S rRNA. Różnorodność biologiczną badano ze względu na gradient zasoleniowy oraz inne zmiany fizyko-chemiczne i biologiczne, wywoływane następującymi po sobie porami roku, oraz występującymi w obrębie zbiornika w zależności od głębokości. Efekty eksperymentu udokumentowano w postaci zdjęć w świetle ultrafioletowym rozdziału w gradiencie czynnika denaturującego produktów PCR, na podstawie których wykonano analizę densytometryczną, obliczono współczynnik podobieństwa Dice’a, indeks bioróżnorodności Shannona oraz utworzono dendrogramy na podstawie algorytmu najbliższego sąsiada. Badania wykazały, że bioróżnorodność zbiorowiska w trakcie trwania eksperymentu nie była stała i wahała się od stosunkowo ubogiej do przeciętnie bogatej genotypowo. Najniższe wartości indeksu Shannona obserwowano latem, co miało związek z fluktuacjami zasolenia i wysoką temperaturą. O tej porze roku zaobserwowano także spadek współczynnika podobieństwa Dice’a w jeziorze Łebsko. Sytuacja taka nie miała miejsca w jeziorze Sarbsko. W projekcie wykazano, iż jezioro Sarbsko ma bardziej stałą różnorodność bakteryjną, na co wskazują mniejsze fluktuacje wartości indeksu bioróżnorodności Shannona. Zaobserwowano nieznaczną zmianę struktury genotypowej w cyklu sezonowym w jeziorze Sarbsko, co obrazują dendrogramy, na których widać stopniowe różnicowanie się zbiorowisk bakterii. Temperatura w różnych porach roku również wpłynęła na różnorodność biologiczną bakterii. Ponadto zaobserwowano związek między bioróżnorodnością i stężeniem tlenu. Podczas eksperymentu nie było zmian w poziomie pH, więc parametr ten nie miał wpływu na bakterie.The Polish shore of the Baltic Sea is rich in brackish lakes of estuarine character. One of them are lakes of the Gardnieńsko-Łebska Lowland. Each of these reservoirs has its own hydrological and ecological specificity, which results in the fact that knowledge about these dynamic water ecosystems is incomplete and requires further researches. The aim of this work was to study seasonal changes in bacterial diversity in coastal brackish lakes: Sarbsko and Łebsko. Biodiversity was studied for salinity gradient, as well as physicochemical and biological changes (caused by seasons and depth of the reservoir from which the test material was taken). To monitor the genotypic variation of individual microorganisms and estimate biodiversity of the bacterial community in the settlement and to estimate the genotype complexity of the samples PCR-DGGE method (polymerase chain reaction, combined with denaturing gradient gel electrophoresis) was used. The molecular marker used in the studies was a fragment of the 16S rRNA gene. The effects of the experiment were documented in the form of photos in the ultraviolet light of the PCR-DGGE products, on the basis of which densitometric analysis was performed, Dice similarity coefficient and Shannon biodiversity index was calculated, and dendrograms were created based on the nearest neighbor algorithm. The research showed that the biodiversity of the community during the experiment was not constant and ranged from relatively poor to average genotypically rich. The lowest values of the Shannon index were observed in the summer, which was related to salinity fluctuations and high temperature. In the summer, a decrease in the similarity of Dice in the Łebsko lake was also observed. Such a situation did not take place in Sarbsko. The project showed that Sarbsko has a more stable bacterial diversity, which is indicated by smaller fluctuations in the Shannon biodiversity index. It was observed that bacteria genotypic structure has changed slightly in seasonal cycle in tha Sarbsko lake, as dendrograms show. Temperature through the seasons also influence the bacterial biodiversity. What is more relation between biodiversity and oxygen concentration had been noticed. During the experiment there were no changes in pH level and this parameter has not got influence on bacteria