Vliv vybraných typů nanočástic na přirozené bakteriální komunity v půdě a v čistírnách odpadních vod

Bc. Filip Hrnčiřík

Master's thesis

Effect of selected types of nanoparticles on natural bacterial communities in soil and in wastewater treatment plants.

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřená na vliv nanočástic oxidu titaničitého, stříbra a nulmocného železa na vybrané bakteriální kmeny a bakteriální společenstva vyskytující se v čistírnách odpadních vod a v půdě. Pro studium vlivu nanočástic oxidu titaničitého a stříbra na proces denitrifikace a nitrifikace jednotlivých bakteriálních kmenů (Thauera linaloolentis, Paracoccus denitrificans a Nitrosomonas europaea) a bakteriálních společenstev, které se vyskytují v aktivovaném kalu a biofilmu čistíren odpadních vod, byla použita plynová chromatografie a analýza oxidu dusnatého. Vliv nanočástic nulmocného železa na půdní bakteriální společenstva byl sledován pomocí metody fluorescenční in situ hybridizace po dobu 28 dní. Zkoumány byly následující bakterální skupiny: Proteobacteria (alpha, beta, gamma), Firmicutes, Actinobacteria a doména Eubacteria. Nanočástice oxidu titaničitého neměly žádný významný vliv na respirační procesy denitrifikačních bakterií. Nanočástice stříbra negativně ovlivnily proces respirace kyslíku a produkce dusitanu u nitrifikačních bakterií pouze při nejvyšších testovaných koncentracích (0.1 a 1 mg/L). Žádný významný vliv nanočástic oxidu titaničitého a stříbra na respiraci bakteriálního biofilmu a aktivovaného kalu nebyl detekován. Flurescenční in situ hybridizace ukázala změny ve struktuře půdních bakteriálních společenstev po vystavení vybraným druhům nanočástic nulmocného železa.

Abstract:

This master thesis is focused on the investigation of effect of titanium dioxide, silver and zero-valent iron nanoparticles on distinct bacterial strains and communities from the wastewater treatment plants and soil. A gas chromatography and a nitric oxide analysis were conducted in order to study possible impact of titanium dioxide and silver nanoparticles on the process of denitrification and nitrification of single bacterial strains (Thauera linaloolentis, Paracoccus denitrificans and Nitrosomonas europaea) and bacterial communities present in the activated sludge and biofilms of municipal wastewater treatment plants. The effect of nanoscale zero-valent iron on the bacterial consortium present in the soil was addressed using fluorescence in situ hybridisation method in a 28-days experiment. Following bacterial groups were analysed: Proteobacteria (alpha, beta, gamma), Firmicutes, Actinobacteria and the domain of Eubacteria. Titanium dioxide nanoparticles did not reveal any significant impact on the respiration process of denitrifying bacteria. Silver nanoparticles had negative effect on the oxygen respiration and nitrite production by nitrifying bacteria at the highest tested concentrations (0.1 and 1 mg/L). Combination of titanium dioxide and silver nanoparticles showed no substantial effect on the respiration kinetics of the bacterial biofilm or the activated sludge. Fluorescence in situ hybridisation unveiled shifts in the structure of soil microbial communities after the exposure to selected nano zero-valent iron nanoparticles.

Keywords

oxid titaničitý, stříbro, nZVI, nanočástice, Thauera linaloolentis, Paracoccus denitrificans, Nitrosomonas europaea, aktivovaný kal, biofilm, FISH

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: RNDr. Alena Ševců, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / odbor:
Nanotechnology / Nanomaterials