Response of bacteria to soil contamination with heavy metals

• Autorzy: Wyszkowska J , Kucharski J. , Borowik A. , Boros E.

Warianty tytułu

PL

Reakcja bakterii na zanieczyszczenie gleby metalami ciezkimi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of contamination of loamy sand with single heavy metals (Cd2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+) and with their mixtures on the number of copiotrophic, ammonifying, nitrogen immobilising, cellulolytic bacteria and bacteria of the Arthrobacter and Pseudomonas genera was examined in a pot experiment. The research was performed in two series: with soil sown with oat and unsown soil. It was found that the sensitivity of bacteria to Cd2+, Cu2+, Zn2+ and Pb2+ is a specific characteristic related to the content of these metals in soil and to the method of soil use. The development of the bacteria of Arthrobacter and Pseudomonas was most strongly inhibited in the soil sown with oat, while ammonifying, nitrogen immobilising, and cellulolytic bacteria were most inhibited in the unsown soil. Copiotrophic, cellulolytic, nitrogen immobilising and ammonifying bacteria proved to be more resistant to this contamination than bacteria of Arthrobacter and Pseudomonas genera. Increasing the number of heavy metals simultaneously contaminating the soil to two (Cd2+ and Cu2+; Cd2+ and Zn2+; Cd2+ and Pb2+) and to three (Cd2+, Cu2+ and Zn2+; Cd2+, Cu2+, and Pb2+; Cd2+, Pb2+ and Zn2+) generally did not increase the intensity of their effect on the examined bacteria. Changes brought about by these mixtures were usually similar to changes caused by individual heavy metals.

PL

W doświadczeniu wazonowym badano wpływ zanieczyszczenia piasku gliniastego pojedynczymi metalami ciężkimi (Cd2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+) i ich mieszaninami na liczebność bakterii kopiotroficznych, amonifikacyjnych, immobilizujących azot, celulolitycznych oraz bakterii z rodzaju Arthrobacter i Pseudomonas. Badania wykonano w dwóch seriach: z glebą obsianą owsem i nieobsianą. Stwierdzono, że wrażliwość bakterii na Cd2+, Cu2+, Zn2+ i Pb2+ jest cechą specyficzną związaną z zawartością tych metali w glebie oraz sposobem jej użytkowania. Rozwój bakterii z rodzaju Arthrobacter oraz Pseudomonas był intensywniej hamowany w glebie obsianej owsem, natomiast bakterii amonifikacyjnych, immobilizujących azot oraz celulolitycznych – w glebie nieobsianej. Bardziej odporne na te zanieczyszczenia okazały się bakterie kopiotroficzne, celulolityczne, immobilizujace azot i amonifikacyjne niż bakterie z rodzaju Arthrobacter i Pseudomonas. Zwiększenie liczby metali ciężkich jednocześnie zanieczyszczających glebę do dwóch (Cd2+ i Cu2+; Cd2+ i Zn2+; Cd2+ i Pb2+) i trzech (Cd2+, Cu2+ i Zn2+; Cd2+, Cu2+ i Pb2+, Cd2+, Pb2+ i Zn2+) z reguły nie zwiększało intensywności ich oddziaływania na badane bakterie. Zmiany wywołane przez te mieszaniny były zazwyczaj zbliżone do zmian powodowanych przez pojedyncze metale ciężkie.

Słowa kluczowe

EN

Arthrobacter; bacteria; Pseudomonas; cadmium; zinc; lead; nitrogen immobilizing bacteria; copiotrophic bacteria; ammonifying bacteria; copper; soil; contamination; cellulolytic bacteria; heavy metal

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2008
• Tom: 13
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.443-453,ref.

Twórcy

autor

Wyszkowska J

• University of Warmia and Mazury, pl.Lodzki 3, 10-727 Olsztyn, Poland

autor

Kucharski J.

autor

Borowik A.

autor

Boros E.

Bibliografia

• Belyaeva O.N., Haynes R.J., Birukova O.A. 2005. Barley yield and soil microbial and enzyme activities as affected by contamination of two soils with lead, zinc or copper. Biol. Fertil. Soils, 4: 85-94.
• Boros E., Wyszkowska J., Kucharski J. 2007. Wpływ niklu na wzrost drobnoustrojów na podłożach stałych. J. Elementol., 12(3): 167-180.
• Kuffner M., Puschenreiter M., Wieshammer G., Gorfer M., Sessitsch A. 2008. Rhizosphere bacteria affect growth and metal uptake of heavy metal accumulating willows. Plant soil, 304: 35-44.
• Loc K., Janssen C.R. 2005. Influence of soil zinc concentrations on zinc sensitivity and fluctional diversity of microbial communities. Environ. Pollut., 136: 275-281.
• Lugauskas A., Levnskaite L., Peciulte D., Repeckiene J., Motuzas A., Vaisvalavicius R., Prosycevas I. 2005. Effect of copper, zinc and lead acetates on microorganisms in soil. Ekologija, 1: 61-69.
• Mertens J., Ruyters S., Springael D., Smolders E. 2007. Resistance and resilience of zinc tolerant nitrifying communities is unaffected in log-term zinc contaminated soils. soil Biol. Biochem., 39: 1828-1831.
• Min L., Yun-Kuo L., Xiao-Min Z., Chang-Yong H. 2005. Toxicity of cadmium to soil microbial biomass and its activity: Effect of incubation time on Cd ecological dose in a paddy soil. J. Zhejiang Univ. Sci., 6B(5): 324-330.
• Moffett B.F., Nicholson F.A., Uwakwe N.C., Chambers B.J., Harris J.A., Hill T.C.J. 2003. Zinc contamination decreases the bacterial diversity of agricultural soil. FEMS Microbiol. Ecol., 43: 13-19.
• Oliveira A., Pampulha M.E. 2006. Effects of long-term heavy metal contamination on soil microbial characteristics. J. Biosc. Bioeng., 102(3): 157-161.
• StatSoft, Inc. 2006. STATISTICA (data analysis software system), version 7.1. www.statsoft.com.
• Wyszkowska J., Boros E., Kucharski J. 2007. Effect of interactions between nickel and other heavy metals on the soil microbiological properties. Plant Soil Environ., 53(12): 544-552.
• Wyszkowska J., Boros E., Kucharski J. 2008a. Enzymatic activity of nickel-contaminated soil. J. Elementol., 13(1): 139-151.
• Wyszkowska J., Kucharski J., Kucharski M. 2006. Interaction of cadium with other heavy metals and its influence on the soil biochemical properties. Pol. J. Environ. stud., 15 (2a): 559-568
• Wyszkowska J., Kucharski J., Kucharski M. 2008b. Microbiological and biochemical properties of soil depending on adenine and azotobacterin applied. J. Elementol., 13(1): 127-138.