Modified Zeolite-Supported Biofilm in Service of Pesticide Biodegradation

Zobrazit minimální záznam

dc.contributor.author Gorodylova, Nataliia
dc.contributor.author Michel, Caroline
dc.contributor.author Seron, Alain
dc.contributor.author Joulian, Catherine
dc.contributor.author Delorme, Fabian
dc.contributor.author Bresch, Sophie
dc.contributor.author Garreau, Catherine
dc.contributor.author Giovannelli, Fabien
dc.contributor.author Michel, Karine
dc.date.accessioned 2022-06-03T12:28:34Z
dc.date.available 2022-06-03T12:28:34Z
dc.date.issued 2021
dc.identifier.issn 0944-1344
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10195/79293
dc.description.abstract The development of biofilms on modified natural zeolites was investigated with purpose to obtain biocomposites with biodegradation activity towards pesticides MCPA (2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid) and glyphosate (N-(phosphonomethyl)glycine) for potential application in bioaugmentation of polluted agricultural soils. Microbial communities were selected from agricultural pesticide-contaminated soil/water samples and enriched on the basis of their ability to biodegrade the pesticides. In order to enhance affinity of microbial communities to the support material, the natural mineral zeolite was modified by nontoxic environmentally friendly cations (Li+, Na+, K+, NH4+, H+, Mg2+, Ca2+, Fe3+) by methods preserving its structure and characterised using powder XRD, surface area measurement and chemical composition analysis. Kinetics of pesticide degradation by the biocomposites was studied in liquid media. Results showed that according to zeolite modifications, the microbial activity and biodiversity changed. The best biodegradation rate of MCPA and glyphosate reached 0.12-0.13 mg/h with half-life of 16-18 h, which is considerably quicker than observed in natural environment. However, in some cases, biodegradation activity towards pesticides was lost which was connected to unfavourable zeolite modification and accumulation of toxic metabolites. High-throughput sequencing on the 16S rRNA genes of the biofilm communities highlighted the selection of bacteria genera known to metabolise MCPA (Aminobacter, Cupriavidus, Novosphingobium, Pseudomonas, Rhodococcus, Sphingobium and Sphingopyxis) and glyphosate (Pseudomonas). Altogether, results suggested that zeolites do not only have a passive role of biofilm support but also have protective and nutrient-supportive functions that consequently increase biodiversity of the pesticide degraders growing in the biofilm and influence the pesticide biodegradation rate. eng
dc.format p. 45296-45316 eng
dc.language.iso eng
dc.publisher Springer eng
dc.relation.ispartof Environmental Science and Pollution Research, volume 28, issue: April eng
dc.rights open access (green) eng
dc.subject biodegradation eng
dc.subject biofilm eng
dc.subject microbial community eng
dc.subject zeolite eng
dc.subject MCPA eng
dc.subject glyphosate eng
dc.subject biodegradace cze
dc.subject biofilm cze
dc.subject mikrobiální komunita cze
dc.subject zeolit cze
dc.subject MCPA cze
dc.subject glyfosát cze
dc.title Modified Zeolite-Supported Biofilm in Service of Pesticide Biodegradation eng
dc.title.alternative Biofilm podporovaný modifikovaným zeolitem sloužící k biologickému rozkladu pesticidů cze
dc.type article eng
dc.description.abstract-translated Byl zkoumán vývoj biofilmů na modifikovaných přírodních zeolitech za účelem získání biokompozitů s biodegradační aktivitou vůči pesticidům MCPA (2-methyl-4-chlorofenoxyoctová kyselina) a glyfosátu (N-(fosfonomethyl)glycin) pro potenciální aplikaci v bioaugmentaci znečištěných zemědělských půd. Mikrobiální společenstva byla vybrána ze vzorků půdy/vody kontaminované zemědělskými pesticidy a obohacena na základě jejich schopnosti biodegradovat pesticidy. Pro zvýšení afinity mikrobiálních společenstev k nosnému materiálu byl přírodní minerální zeolit modifikován netoxickými ekologicky šetrnými kationty (Li+, Na+, K+, NH4+, H+, Mg2+, Ca2+, Fe3+) metodami zachovávajícími jeho strukturu a charakterizován pomocí práškové XRD analýzy, měření měrného povrchu a analýzy chemického složení. Kinetika degradace pesticidů biokompozity byla studována v kapalných médiích. Výsledky ukázaly, že podle modifikací zeolitu se měnila i mikrobiální aktivita a biodiverzita. Nejlepší biodegradační rychlost MCPA a glyfosátu dosáhla 0,12-0,13 mg/h s poločasem rozpadu 16-18 h, což je podstatně rychleji, než je pozorováno v přirozeném prostředí. V některých případech však došlo ke ztrátě biodegradační aktivity vůči pesticidům, což souviselo s nepříznivou modifikací zeolitu a akumulací toxických metabolitů. Vysoce výkonné sekvenování na genech 16S rRNA biofilmových komunit zdůraznilo výběr rodů bakterií, o kterých je známo, že metabolizují MCPA (Aminobacter, Cupriavidus, Novosphingobium, Pseudomonas, Rhodococcus, Sphingobium a Sphingopyxis) a glyfosát (Pseudomonasate). Celkově výsledky naznačují, že zeolit nemá pouze pasivní roli podpory biofilmu, ale má také ochranné a nutričně podpůrné funkce, které následně zvyšují biologickou rozmanitost degradátorů pesticidů rostoucích v biofilmu a ovlivňují rychlost biodegradace pesticidů. cze
dc.peerreviewed yes eng
dc.publicationstatus accepted version (postprint) eng
dc.identifier.doi 10.1007/s11356-021-13876-9
dc.relation.publisherversion https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-021-13876-9
dc.identifier.wos 000640745800012
dc.identifier.scopus 2-s2.0-85104785110
dc.identifier.obd 39886208


Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam

Vyhledávání


Rozšířené hledání

Procházet

Můj účet