Molecular investigation of anaerobic ammonium oxidation (Anammox) bacteria under long-term nanoparticle exposure
Uzun süreli nanopartikül maruziyetinde bırakılan anaerobik amonyum oksidasyon (anammox) bakterilerinin moleküler incelenmesi
- Tez No: 570152
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ AKGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Anammox, geleneksel nitrifikasyon/denitrifikasyon prosesine kıyasla önemli avantajları nedeniyle atık su arıtma tesislerinde yenilikçi bir biyoproses haline gelmiştir. Fakat anammox bakterilerinin dış çevreye gösterdiği değişken tepkiler ve yavaş büyüme hızları, bu prosesin endüstriyel uygulamalarını sınırlandırmaktadır. Ayrıca, dünyadaki nanopartikül kullanımının artması ve bunların ekosisteme özellikle atık su arıtma tesislerine salınımı nanoparçacıkların biyolojik sistemler üzerindeki olumsuz etkileri konusunda büyük endişe yaratmaktadır. Bu kapsamda, ZnO ve TiO2 nanopartiküllerinin laboratuvar ölçekli anammox sistemleri üzerindeki uzun süreli inhibe edici etkileri, azot arıtım performansı, metal analizi, EPS ve mikrobiyal çeşitliliğin değerlendirilmesi açısında ayrı ayrı incelenmiştir. ZnO nanopartikülleri, anammox bakterileri üzerinde TiO2 nanopartiküllerinden daha düşük konsantrasyonda daha kısa sürede daha fazla toksik etki göstermiştir. EPS sekresyonunda benzer profiller gözlenmesine rağmen, TiO2 nanopartiküllerine maruz kalan mikrobiyal konsorsiyum daha fazla EPS üretmiştir. qPCR'ye göre, her iki nanopartikül uygulamasında, anammox popülasyonu ilk olarak belirli bir konsantrasyona kadar düşmüştür. Ardından, stres faktörüne adaptasyonları ile birlikte anammox miktarı artmış ve inhibisyon sebebiyle tekrar azalmıştır. TiO2 nanopartikül maruziyeti süresinde inhibisyon konsantrasyonunda nispi anammox miktarında %86 oranında azalma gözlenmiştir. ZnO nanopartikül maruziyetinde ise, metagenomik analizde Ca. Brocadiacea familyasının nispi miktarının yarıya düştüğü belirlenmiş olup bu sonuç qPCR ile uyuşmaktadır. Son olarak, DGGE'ye göre mikrobiyal konsorsiyumlarda çeşitli değişiklikler tespit edilmesine rağmen her iki biyoreaktördeki toplam biyoçeşitlilikte belirgin bir değişiklik gözlenmemiştir.
Özet (Çeviri)
Anammox has become an innovative bioprocess in wastewater treatment facilities due to its significant advantages over conventional nitrification/denitrification process. However, variable responses of anammox bacteria to external environment and slow growth rate of them cause limitations to industrialization of this process. Besides, increased utilization of nanoparticles worldwide and releasing of them into the ecosystem, notably in wastewater treatment plants, lead to great concern about their adverse impacts on biological systems. In this context, the long-term inhibitive effects of ZnO and TiO2 nanoparticles on bench-scale anammox systems were individually investigated in terms of nitrogen removal performance, metal analysis, assessment of EPS and microbial diversity within the bioreactor. ZnO nanoparticles showed more toxic effects at a lower concentration in less time than TiO2 nanoparticles. Although similar profiles on EPS secretion were observed, higher amount of EPS was produced by microbial consortia exposed to TiO2 nanoparticles. According to qPCR, anammox population firstly decreased up to a certain concentration for both nanoparticles. Subsequently, relative anammox abundance increased with the adaptation to stress factor and decreased again due to inhibition. 86% reduction on relative anammox quantification was observed during TiO2 nanoparticles exposure at the inhibition concentration. As for ZnO nanoparticles exposure, the metagenomic analysis revealed that relative abundance of Ca. Brocadiacea family was approximately halved which was consistent with qPCR. Lastly, overall biodiversity slightly changed in both bioreactors although various shifts in microbial consortia were detected according to DGGE.
Benzer Tezler
- Investigation of microbial communities in laboratory scale anammox reactors using molecular methods
Laboratuvar ölçekli anammox reaktörlerde mikrobiyal topluluğun moleküler yöntemlerle araştırılması
ELİF ESEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALPER TUNGA AKARSUBAŞI
- Determination of the role of ammonia oxidizing archaea in wastewater treatment plants via molecular techniques
Amonyağı oksitleyen arkelerin atık su arıtımındaki rolünün moleküler tekniklerle belirlenmesi
HALİL KURT
Doktora
İngilizce
2013
Biyolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALPER TUNGA AKARSUBAŞI
- Investigation of treatment performances and energy recoveries from a real textile wastewater in conventional and high-rate MBR processes
Konvansiyonel ve yüksek yüklü MBR proseslerinde gerçek bir tekstil atıksuyu arıtım performansının ve enerji geri kazanımının araştırılması
TÜLAY YILMAZ
Doktora
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR
PROF. DR. ERKAN ŞAHİNKAYA
- Aerobik metan oksidasyonu ile denitrifikasyon performansını etkileyen faktörlerin membran biyofilm reaktörde araştırılması
Investigation the factors affecting the aerobic methane oxidation coupled to denitrification performance in a membrane biofilm reactor
DİLEK AKMAN
Doktora
Türkçe
2016
BiyomühendislikKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEVSER CIRIK
- Investigation of the factors affecting membrane bioreactor performance during volatile fatty acid production from food waste
Yemek atıklarından uçucu yağ asidi üretimi sırasında membran biyoreaktör performansını etkileyen faktörlerin incelenmesi
BEGÜM BİLGİÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
PROF. DR. MOHAMMAD TAHERZADEH