Arsenic-hypertolerant and arsenic-reducing bacteria isolated from wells in Tucumán, Argentina

Abstract

Arsenic-hypertolerant bacteria were isolated from arsenic-contaminated well water from the village of Los Pereyra in Tucumán province, Argentina. Microorganisms that biotransform arsenic are a major factor in arsenic mobilization in contaminated aquifers. Groundwater analyses showed a level of arsenic contamination (mean concentration of 978 μg·L−1) that exceeds the safe drinking water limit of 10 μg·L−1 recommended by the World Health Organization and the Argentine Food Code. There was considerable spatial variability in the concentration of arsenic in each of the wells analyzed and in the distribution of the major anions HCO3–, SO42–, and Cl–. Eighteen bacterial strains were characterized. Six strains belonging to the Actinobacteria phylum were able to grow in media with 20 mmol·L–1 As(III) or 200 mmol·L–1 As(V) and were also highly resistant to Cr, Cd, and Cu. Their ability to biotransform arsenic was examined by speciation of the products by high-performance liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry. In addition, two strains, Brevibacterium sp. strain AE038-4 and Microbacterium sp. strain AE038-20, were capable of aerobic arsenate reduction, which suggests that these strains could increase the mobility of arsenic by formation of more mobile As(III).

Des bactéries hypertolérantes à l’arsenic ont été isolées de l’eau de puits contaminés à l’arsenic du village de Los Pereyra dans la province de Tucumán, en Argentine. Les microorganismes qui biotransforment l’arsenic constituent un facteur clé de la mobilisation d’arsenic dans les aquifères contaminés. Des analyses de la nappe phréatique ont montré un niveau de contamination à l’arsenic (concentration moyenne de 978 μg·L–1) qui outrepasse la limite sécuritaire dans l’eau potable de 10 μg·L–1 recommandée par l’Organisation mondiale de la santé et le code alimentaire de l’Argentine. Il existait une variabilité spatiale considérable dans la concentration d’arsenic de chacun des puits analysés, de même que dans la distribution des principaux anions HCO3–, SO42– et Cl–. Dix-huit souches bactériennes ont été caractérisées. Six souches appartenant au phylum des Actinobacteria étaient capables de croître dans des milieux contenant 20 mmol·L–1 As(III) ou 200 mmol·L–1 As(V), et elles étaient hautement résistantes au Cr, au Cd et au Cu. Leur capacité à biotransformer l’arsenic a été examinée par la spéciation des produits par chromatographie liquide à haute performance et spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif. Deux souches, Brevibacterium sp. souche AE038-4 et Microbacterium sp. souche AE038-20, étaient par ailleurs capables de réduire l’arséniate en aérobie, ce qui suggère que ces souches pourraient accroître la mobilité de l’arsenic par la formation d’As(III) plus mobile.