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Toxic effect of Ni(II) on urease activity in a anaerobic granular sludge: Efecto tóxico del Ni(II) sobre la actividad de la ureasa en un lodo anaeróbico granular
Efecto tóxico del Ni(II) sobre la actividad de la ureasa en un lodo anaeróbico granular: Toxic effect of Ni(II) on urease activity in a anaerobic granular sludge
Registro en:
10.5281/zenodo.5781246
Autor
Marín, Julio
Fernández, Karelis
Díaz, Laugeny
Angulo, Nancy
Institución
Resumen
The entrance of toxic substances such as metals, metalloids and others into biological wastewater treatment systems causes the inhibition of microbial activity, leading to a decrease in the efficiency of pollutant removal. Therefore, certain techniques can be implemented to check the physiological stability of microorganisms, such as the measurement of enzymatic activity, which is highly sensitive, reliable and representative to the changes that occur in bioreactors. In this work, the toxic effect of nickel (Ni) on urease activity was evaluated in a granular anaerobic sludge, through laboratory tests at mesophilic conditions in batch reactors. Five reactors fed with synthetic wastewater containing concentrations of 0 (control), 0.5 (R1),10 (R2), 50 (R3) and 100 (R4) mgNi(II)/L were used, applying a hydraulic retention time of 24 h for 30 d. Every 3 d the levels of pH, total alkalinity, chemical oxygen demand, volume of biogas and methane, inhibition of methane production (IMP) and urease activity were quantified. The increase in Ni(II) concentrations led to a significant decrease (p<0.001) in urease activity, from 1.21 (control) to 0.27 (R4) mg/dL, accompanied by an increase in IMP up to 13.3 %. The toxic effect of Ni(II) on the physiological state of anaerobic microorganisms present in the granular sludge was evidenced, with urease activity inhibition and impairment of anaerobic digestion process, which reduces the efficiency of these biological treatment systems. La entrada de sustancias tóxicas como metales, metaloides y otros, en los sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales ocasiona la inhibición de la actividad microbiana, conduciendo a la disminución de la eficiencia de remoción de contaminantes. Ante esta situación, se pueden implementar ciertas técnicas para comprobar la estabilidad fisiológica microbiana, como la medición de la actividad enzimática, la cual es altamente sensible, confiable y representativa ante los cambios ocurridos en los biorreactores. En este trabajo se evaluó el efecto tóxico del níquel (Ni) sobre la actividad de la ureasa en un lodo anaeróbico granular, mediante ensayos de laboratorio a condiciones mesofílicas. Se utilizaron 5 reactores alimentados con agua residual sintética que contenía concentraciones de 0 (control); 0,5 (R1); 10 (R2); 50 (R3) y 100 (R4) mgNi(II)/L, aplicando un tiempo de retención hidráulico de 24 h durante 30 d. Cada 3 d se cuantificaron los niveles de pH, alcalinidad total, demanda química de oxígeno, volumen de biogás y metano, inhibición de la producción de metano (IPM) y actividad de la ureasa. El incremento de las concentraciones de Ni(II) condujo a la disminución significativa (p<0,001) de actividad de la ureasa, desde 1,21 (control) hasta 0,27 (R4) mg/dL, acompañado del aumento de la IPM hasta 13,3 %. Se evidenció el efecto tóxico de Ni(II) sobre el estado fisiológico de los microorganismos anaerobios presentes en el lodo granular, con inhibición de actividad de la ureasa y afectación del proceso de digestión anaeróbica, lo cual reduce la eficiencia de estos sistemas de tratamiento biológico.