Naphthalene concentration dynamics in an aqueous medium in the presence of Bacillus megaterium

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study examined the concentration dynamics of naphthalene, with its initial concentrations of 1, 2, and 3 g/L in synthetic wastewater. The initial number of Bacillus megaterium MK64-1 cells in the medium amounted to 1.7×107 CFU/mL. On day 14 of the experiment, the concentration of naphthalene decreased to hundredths of a gram, while the microbial count increased to 109 CFU/mL (at the initial naphthalene concentrations of 1 and 2 g/L) and 1011 CFU/mL (at the initial naphthalene concentration of 3 g/L). After 14 days, the medium pH decreased by an average of 0.7 units (from 8.56 to 7.86) in both test and control media, with the addition of a microbial suspension. During this time, the redox potential of the medium increased by an average of 70 mV in the test media. Quite a strong direct correlation (p < 0.05) was found between the initial concentration and the amount of pollutant degraded by bacteria. The determination of dehydrogenase activity in Bacillus megaterium by means of two methods (with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride and methylene blue), as well as microbial sensitivity to hydrocarbon concentrations of 1, 2, and 3 g/L via the disk-diffusion method, showed no toxic effect of the analyzed pollutant concentrations on bacteria under the experimental conditions. The obtained results indicate the ability of Bacillus megaterium strain MK64-1 to biodegrade naphthalene.

About the authors

S. A. Kovalenko

Baikal Museum SB RAS

Email: kovsvan@gmail.com

A. B. Kupchinsky

Baikal Museum SB RAS

Email: albor67@mail.ru

D. I. Stom

Baikal Museum SB RAS ; Surgut State University ; Irkutsk State University ; Irkutsk National Research Technical University

Email: stomd@mail.ru

References

  1. Basumatary T., Parthipan P., Sarma H. Microbial contributions in restoring degraded biosphere habitats: comparing natural and engineered approaches // Biotechnology of Emerging Microbes. Prospects for Agriculture and Environment / eds H. Sarma, S.J. Joshi. Elsevier, 2024. P. 107–125. doi: 10.1016/B978-0-443-15397-6.00008-5.
  2. Edo G.I., Itoje-akpokiniovo L.O., Obasohan P., Ikpekoro V.O., Samuel P.O., Jikahet A.N., at al. Impact of environmental pollution from human activities on water, air quality and climate change // Ecological Frontiers. 2024. Vol. 44, no. 5. P. 874–889. doi: 10.1016/j.ecofro.2024.02.014.
  3. Yi Y., Xie B., Zhao T., Li Z., Stom D., Liu H. Effect of external resistance on the sensitivity of microbial fuel cell biosensor for detection of different types of pollutants // Bioelectrochemistry. 2019. Vol. 125. P. 71–78. doi: 10.1016/j.bioelechem.2018.09.003.
  4. Кузьмин В.В., Болдырев К.А. Гидрохимическое моделирование миграции растворенных нефтепродуктов в подземных водах // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. N 11. С. 43–51. doi: 10.35776/VST.2021.11.05. EDN: SDOTMG.
  5. Carmichael A.B., Wong L.-L. Protein engineering of Bacillus megaterium CYP102. The oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons // European Journal of Biochemistry. 2001. Vol. 268, no. 10. P. 3117–3125. doi: 10.1046/j.1432-1327.2001.02212.x.
  6. Johnson O.A., Affam A.C. Petroleum sludge treatment and disposal: a review // Environmental Engineering Research. 2019. Vol. 24, no. 2. Р. 191–201. doi: 10.4491/eer.2018.134.
  7. Ali M., Xu D., Yang X., Hu J. Microplastics and PAHs mixed contamination: an in-depth review on the sources, co-occurrence, and fate in marine ecosystems // Water Research. 2024. Vol. 257. Р. 121622. doi: 10.1016/j.watres.2024.121622.
  8. Aydin D.C., Faber S.C., Attiani V., Eskes J., Aldas-Vargas A., Grotenhuis T., et al. Indene, indane and naphthalene in a mixture with BTEX affect aerobic compound biodegradation kinetics and indigenous microbial community development // Chemosphere. 2023. Vol. 340. Р. 139761. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.139761.
  9. Chang Y.-I., Cheng H.-P., Lai S.-H., Ning H. Biodegradation of naphthalene in the oil refinery wastewater by enriched activated sludge // International Biodeterioration & Biodegradation. 2014. Vol. 86. Part C. P. 272–277. doi: 10.1016/j.ibiod.2013.09.018.
  10. Lin C., Gan L., Chen Z., Megharaj M., Naidu R. Biodegradation of naphthalene using a functional biomaterial based on immobilized Bacillus fusiformis (BFN) // Biochemical Engineering Journal. 2014. Vol. 90. P. 1–7. doi: 10.1016/j.bej.2014.05.003.
  11. Rockne K.J., Strand S.E. Anaerobic biodegradation of naphthalene, phenanthrene, and biphenyl by a denitrifying enrichment culture // Water Research. 2001. Vol. 35, no. 1. P. 291–299. doi: 10.1016/S0043-1354(00)00246-3.
  12. Bagi A., Pampanin D.M., Lanzén А., Bilstad T., Kommedal R. Naphthalene biodegradation in temperate and arctic marine microcosms // Biodegradation. 2014. Vol. 25. P. 111–125. doi: 10.1007/s10532-013-9644-3.
  13. Lin C., Gan L., Chen Z.-L. Biodegradation of naphthalene by strain Bacillus fusiformis (BFN) // Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 182, no. 1-3. P. 771–777. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.06.101.
  14. Shen X., Dong W., Wan Y., Feng K., Liu Y., Wei Y. Influencing mechanisms of siderite and magnetite, on naphthalene biodegradation: Insights from degradability and mineral surface structure // Journal of Environmental Management. 2021. Vol. 299. P. 113648. doi: 10.1016/j.jenvman.2021.113648.
  15. Saeed M., Ilyas N., Bibi F., Jayachandran K., Dattamudi S., Elgorban A.M. Biodegradation of PAHs by Bacillus marsiflavi, genome analysis and its plant growth promoting potential // Environmental Pollution. 2022. Vol. 292. Part B. P. 118343. doi: 10.1016/j.envpol.2021.118343.
  16. Sharma P., Gaur P., Dwivedi S., Kumari K., Srivastava J.K., Dhakar K., et al. Harnessing microbial potentials by advancing bioremediation of PAHs through molecular insights and genetics // International Biodeterioration & Biodegradation. 2024. Vol. 194. P. 105861. doi: 10.1016/j.ibiod.2024.105861.
  17. Кошелева И.А., Кочетков В.В., Филонов А.Е., Пунтус И.Ф., Соколов С.Л., Анохина Т.О.. Плазмиды бактерий рода Pseudomonas // История науки и техники. 2020. N 6. С. 59–78. doi: 10.25791/intstg.06.2020.1192. EDN: QZBECK.
  18. Tarafdar A., Sinha A. Masto R.E. Biodegradation of anthracene by a newly isolated bacterial strain, Bacillus thuringiensis AT.ISM.1, isolated from a fly ash deposition site // Letters in Applied Microbiology. 2017. Vol. 65, no. 4. P. 327–334. doi: 10.1111/lam.12785.
  19. Даниленко А.О., Георгиади А.Г. Влияние современного потепления на водный и ионный сток Северной Двины // Теоретическая и прикладная экология. 2022. N 1. С. 64–69. doi: 10.25750/1995-4301-2022-1-064-069. EDN: AUBAXL.
  20. Лаптев Г.Ю., Йылдырым Е.А., Дуняшев Т.П., Ильина Л.А., Тюрина Д.Г., Филиппова В.А.. Геномный и фенотипический потенциал антимикробной активности штамма бактерии Bacillus megaterium В-4801 // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. N 4. С. 816–829. doi: 10.15389/agrobiology.2020.4.816rus. EDN: ZHGJOC.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».