Effect of copper upon the actions of sulphate-reducing bacteria isolated from soil contaminated by crude oil and heavy metals / Wpływ miedzi na aktywność bakterii redukujących siarczany wyizolowanych z gleby zanieczyszczonej ropą naftową i metalami ciężkimi

Abstract

Abstract In the present study, copper tolerance by a mixed culture of sulphate-reducing bacteria (SRB) were evaluated. These sulphidogenic microbial communities were isolated from soils polluted by crude oil, oil-derived products and heavy metals (from selected areas of crude oil mines in south-eastern Poland). Copper tolerance of SRB was tested in modified Postgate C medium with ethanol and lactate as the sole carbon source and copper chloride at concentrations ranging from 0 to 1500 mg/l. Bacterial growth and sulphate reduction were possible between 100 and 1500 mg/l of initial copper concentration. Active sulphate reduction - maximum of 53% was observed in the cultures. Molecular analysis indicated not only the presence of SRB but also other microorganisms that are capable of living in environments contaminated by heavy metals. The high environmental sulphide concentrations produced by SRB lead to the precipitation of any biogenic mineral phases such as metal sulphides. As a result, soluble metal ion concentrations in the microenvironment of SRB are, therefore, extremely low. This process allows SRB to grow in environments containing high levels of toxic metals. Studies on SRB tolerance to heavy metals are extremely important because of the possibility of using this group of microorganisms for the bioremediation and microbial revitalisation of areas contaminated by heavy metals. Streszczenie Przedmiot badań stanowiły sulfidogenne zespoły mikroorganizmów wyizolowane z gleby zanieczyszczonej ropą naftową i metalami ciężkich. Próbki gleby pochodziły z obszarów wybranych kopalni ropy naftowej w południowo-wschodniej Polsce. Celem badań było określenie wpływu stężenia metali ciężkich (miedzi) na aktywność wyselekcjonowanych zespołów mikroorganizmów. Podczas selekcji mikroorganizmów z grupy bakterii redukujących siarczany (BRS) zastosowano zmodyfikowane podłoże Postgate’a C z etanolem i mleczanem sodu, jako jedynymi źródłami węgla. Do hodowli prowadzonych na danym źródle węgla dodawano CuCl2 w ilościach odpowiadających końcowemu stężeniu jonów miedzi: 0-1500 mg/l. W hodowlach odnotowano aktywną redukcję siarczanów, na poziomie 53%. Na podstawie wyników analizy molekularnej wyizolowanych mikroorganizmów stwierdzono obecność nie tylko typowych przedstawicieli bakterii redukujących siarczany, ale także innych mikroorganizmów, które posiadają zdolność życia i rozwoju w środowiskach zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Wysokie stężenie jonów siarczkowych, uwalnianych do środowiska w wyniku aktywności metabolicznej BRS może stymulować powstawanie wielu faz mineralnych, takich jak siarczki metali, np. kowelinu. Proces ten prowadzi do spadku toksyczności lub wręcz stężenia metali ciężkich w danym środowisku, poprzez ich unieruchomienie w postaci nierozpuszczalnych siarczków. Badania dotyczące tolerancji BRS na metale ciężkie stanowią niezwykle ważny aspekt ze względu na możliwość wykorzystania tej grupy mikroorganizmów w procesach bioremediacji i rewitalizacji terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi.