Biosorption of Zinc using Bacillus subtilis (MTCC 2423)

Heavy metals such as zinc in untreated industrial effluents cause diseases and disorders in living organisms. They cannot be degraded like organic contaminants and hence have to be removed. Though physical and chemical methods are available for their removal, most of them are not economical and eco-friendly. Hence, a suitable technique is necessary to minimize the deleterious effects of dispersion of heavy metals in ecosystems. Though zinc serves as a micronutrient, it becomes toxic in higher concentrations. Bacteria can be used in the removal of zinc and the process is economical and ecofriendly. Hence, in the present study, we tested zinc removal efficiency of Bacillus subtilis (MTCC 2423) for various concentrations viz. 100, 200, 300, 400 and 500 ppm of zinc in nutrient broth for a period of 10 days. Samples were tested for the zinc level every two days in each concentration and the maximum removal was noticed after six days of treatment. With the increase in zinc concentration, both biomass and zinc removal efficiency showed an increase. Autoclaved cells showed maximum zinc removal when compared with other cell types. Among the other heavy metals tested, iron enhanced the biomass of B. subtilis during zinc treatment and the results are discussed.

Uso de microrganismos de efluente industrial no controle biológico de vetores / Use of industrial effluent microorganisms in biological vector control / Uso de microorganismos de efluentes industriales en el control biológico de vectores

Justificativa e Objetivos: a utilização de microrganismos como controle biológico de vetores sanitários pode ser considerada uma prática menos agressiva ao ambiente, em comparação com os produtos químicos utilizados. O presente estudo avaliou a eficiência de suspensões celulares de fungos e bactérias isolados de efluentes industriais têxteis no controle sanitário dos vetores naturais Aedes aegypti e Dermacentor nitens como alternativa sustentável de controle biológico. Métodos: foram avaliadas sete linhagens de fungos e seis de bactérias. Os isolados foram cultivados em caldo nutriente e caldo de batata, para bactérias e fungos, respectivamente. Alíquotas de 2 mL de cada suspensão microbiana foram adicionadas diretamente nas larvas dos mosquitos e nos carrapatos adultos. Foram analisadas alterações de movimentação e paralisação dos vetores em diferentes tempos de exposição entre zero e 20 minutos e três e 24 horas. Resultados: duas bactérias e um fungo promoveram uma desaceleração dos movimentos e/ou um aumento da movimentação dos ectoparasitas logo após a administração. Dois isolados bacterianos promoveram a paralisação dos movimentos de uma larva do mosquito Aedes aegypti em seu primeiro estágio de desenvolvimento, enquanto que um fungo provocou aumento da movimentação das larvas em seu estágio de desenvolvimento mais avançado. Conclusão: os microrganismos mostraram potencial uso no controle de vetores sanitários. Testes subsequentes de atividade dos possíveis metabólitos secundários produzidos e das formas de administração das culturas microbianas serão executados. Os resultados encontrados encorajam futuros estudos de otimização e caracterização dos extratos celulares, os quais poderão ser utilizados como ferramenta sustentável no controle biológico.(AU)

Background and Objectives: the use of microorganisms as biological control of health vectors can be considered a less aggressive practice to the environment, in comparison with the chemicals used. The present study evaluated the efficiency of cell suspensions of fungi and bacteria isolated from industrial textile effluents in the sanitary control of the natural vectors Aedes aegypti and Dermacentor nitens as a sustainable alternative for biological control. Methods: seven fungi and six bacteria strains were evaluated. The isolates were grown in nutrient broth and potato broth, for bacteria and fungi, respectively. 2 mL aliquots of each microbial suspension were added directly to mosquito larvae and adult ticks. Changes in movement and paralysis of vectors at different exposure times between zero and 20 minutes and three and 24 hours were analyzed. Results: two bacteria and a fungus promoted a slowdown in movement and / or an increase in the movement of ectoparasites shortly after administration. Two bacterial isolates caused the movement of a larva of the Aedes aegypti mosquito to stop in its first stage of development, while a fungus caused increased movement of the larvae in their most advanced stage of development. Conclusion: the microorganisms showed potential use in the control of health vectors. Subsequent activity tests of the possible secondary metabolites produced and the ways of administering the microbial cultures will be performed. The results found encourage future studies of optimization and characterization of cell extracts, which can be used as a sustainable tool in biological control.(AU)

Justificación y objetivos: el uso de microorganismos como control biológico de vectores sanitarios puede considerarse una práctica menos agresiva para el medio ambiente en comparación con los productos químicos utilizados. El presente estudio evaluó la eficiencia de las suspensiones de células fúngicas y bacterianas de efluentes industriales textiles en el control sanitario de los vectores Aedes aegypti y Dermacentor nitens como una alternativa sostenible para el control biológico. Métodos: evaluaron siete hongos y seis de bacterias. Los aislamientos se cultivaron en medio de cultivo, caldo nutrientes y de papa para bacterias y hongos, respectivamente. Se agregaron alícuotas de 2 mL de cada suspensión microbiana directamente a las larvas de mosquito y las garrapatas adultas. Analizaron los cambios en el movimiento y la parálisis de los vectores a diferentes tiempos de exposición entre cero y 20 minutos y tres y 24 horas. Resultados: dos bacterias y un hongo causaron una reducido el movimiento y/o aumentó el movimiento del ectoparásito poco después de la administración. Dos bacterias paralizaron los movimientos de las larvas de un mosquito en su primera etapa de desarrollo y un hongo causó un mayor movimiento de las larvas en su etapa posterior de desarrollo. Conclusión: los microorganismos mostraron uso potencial como control de vectores sanitarios. Se realizarán pruebas de actividad de los posibles metabolitos secundarios producidos y las formas de administración de los cultivos microbianos. Los resultados fomentan más estudios de optimización y caracterización de extractos celulares, que pueden utilizarse como herramienta sostenible en el control biológico.(AU)

Reducing Cr6+ in electroplating wastewater with Bacillus cereus strain B1 / Reducción de Cr6+ en aguas residuales de galvanoplastia con una cepa de Bacillus cereus B1 / Redução do Cr6+ em águas residuais de galvanoplastia com cepa de Bacillus cereus B1

Abstract In this study Bacillus cereus was used to evaluate the Cr6+ reducing capacity in electroplating effluents. The Cr6+ bioreduction assays were carried out using real wastewater (RWW) from an electroplating plant and artificial wastewater (AWW), with and without added glucose. The AWW was prepared using Ni, Zn, Cu, Pb, and Cr salts, simulating RWW concentrations. The Cr6+ concentration and bacterial growth were monitored three times a day for the duration of five days. Also, were evaluated the effects of wastewater on B. cereus B1 morphology using scanning electron microscopy. Cr6+ reduction percentage of 100 % was reached for AWW containing glucose, of 71 % for AWW without glucose, of 75.6 % for RWW with glucose, and of 31.7 % for RWW without glucose. Despite the low reduction percentage obtained for RWW without glucose, concentrations of ± 0.14 mg/L of Cr6+ were reached, which were within allowed limits (0.5 mg/L of Cr6+ ). Electron Microscopy showed alterations in the bacterial cell wall and a decrease in size, mainly in the bacteria exposed to RWW. The results allow us to propose B. cereus B1 as a promising microorganism for use in the bioremediation of effluents containing Cr6+.

Resumen En este estudio se utilizó Bacillus cereus para evaluar la capacidad de reducción de Cr6+ en efluentes de galvanoplastia. Los ensayos de biorreducción de Cr6+ se llevaron a cabo usando agua residual real (RWW) proveniente de una planta de galvanoplastia, y agua residual artificial (AWW), con y sin adición de glucosa. El AWW se preparó usando sales de Ni, Zn, Cu, Pb y Cr, simulando concentraciones de RWW. La concentración de Cr6+ y el crecimiento bacteriano se monitorearon 3 veces al día durante 5 días. También se evaluaron los efectos del agua residual en la morfología de B. cereus B1, usando microscopía electrónica de barrido. Se alcanzó una reducción del 100 % en AWW con glucosa, de 71 % en AWW sin glucosa, de 75.6 % en RWW con glucosa y de 31.7 % en RWW sin glucosa. A pesar del bajo porcentaje de reducción obtenido en RWW con glucosa, se alcanzaron concentraciones de ± 0.14 mg/L of Cr6+, que están dentro de los límites permitidos (0.5 mg/L de Cr6+). La microscopía electrónica mostró alteraciones en la pared de la célula bacteriana y una disminución en tamaño, principalmente en las bacterias expuestas a RWW. Los resultados nos permiten proponer a B. cereus B1 como un microorganismo promisorio para uso en biorremediación de efluentes que contengan Cr6+.

Resumo Neste estudo se utilizou Bacillus cereus para avaliar a capacidade de redução do Cr6+ em efluentes de galvanoplastia. Os ensaios de biorredução de Cr6+ se realizaram usando água residual real (RWW) proveniente de uma planta de galvanoplastia, e água residual artificial (AWW), com e sem adição de glicose. A AWW se preparou usando sais de Ni, Zn, Cu, Pb y Cr, simulando concentrações de RWW. As concentrações de Cr6+ e o crescimento bacteriano se monitoram 3 vezes ao dia durante 5 dias. Também se avaliaram os efeitos da água residual na morfologia de B. cereus B1, usando microscopia eletrônica de varredura. Obteve- se uma redução de 100 % em AWW com glicose, de 71 % em AWW sem glicose, de 75.6 % em RWW com glicose e de 31.7 % em RWW sem glicose. A pesar do baixo percentual de redução obtido em RWW sem glicose, alcançaram-se concentrações de ± 0.14 mg/L de Cr6+, que estão dentro dos limites permitidos (0.5 mg/L de Cr6+). A microscopia eletrônica de varredura mostrou alterações na parede da célula bacteriana e uma diminuição no tamanho, principalmente nas bactérias expostas a RWW. Os resultados nos permitiram propor a B. cereus B1 como um microrganismo promissório para o uso em biorremediação de efluentes que contenham Cr6+.

Capacidad de adsorción de plomo con intercambiadores catiónicos de carbón xantado / Adsorption capacity of lead with cationics exchangers of xanted coal

En este estudio, se describe la adsorción de plomo (Pb2+) en soluciones acuosas, a partir de carbón modificado, mediante tratamiento con CS2 y NaOH, empleando una relación 16,6:1 NaOH/Carbón p/p y 4,08:1 CS2/carbón p/p. Se realizaron pruebas de pH, cinéticas e isotermas de adsorción, para evaluar la capacidad de adsorción del carbón xantado y carbón no xantado. Los grupos azufre en el carbón xantado fueron identificados por espectroscopia infrarroja de reflectancia difusa (FTIR) y comparados con los espectros del carbón no xantado. Los resultados muestran que la mejor remoción de plomo en la solución con una concentración de 100mg de Pb2+/L y dosis de 50mg de adsorbente/10mL, respectivamente, fue a un valor de pH 5,0, logrando un porcentaje de adsorción de 98%. Los estudios cinéticos indican que el proceso de adsorción puede alcanzar el equilibrio alrededor de 120min, siguiendo una cinética de pseudo-segundo orden, para ambos materiales. El estudio de las isotermas indica que el carbón se ajusta mejor a una isoterma de tipo Langmuir y cuando se somete a la xantación, se ajusta a una isoterma de tipo Freundlich.

This study describes the adsorption of lead (Pb2+) in aqueous solutions of modified coal by treatment with CS2 and NaOH, using a ratio of 16,6:1 NaOH/coal (w/w) and 4,08 CS2/coal (w/w). Different tests such as acidity, kinetic and adsorption isotherms were carried out in order to assess the adsorption capacity of xanted and non-xanted coal. The sulfur groups presented in the xanted coal were identified by infrared spectroscopy(FTIR) and they were compared with non-xanted coal spectrum. The results show that the best lead removal in the solution (with a concentration of 100mg Pb2+/L and 50mg of adsorbent) was obtained at pH 5.0 for both coal (xanted and non-xanted) with an adsorption percentage of 98%. The kinetic studies indicate that the adsorption process can reach the equilibrium in about 120 minutes, following a pseudo-second order kinetics for both materials. The isotherms study indicates that the coal fits best to a Langmuir-type isotherm, however when the coal is xanted, it fits best to a Freundlich-type isotherm.

Environmental quality of an estuary in Amazon delta using immunohistochemical and morphological analyses of gill as biomarkers / Qualidade ambiental de um estuário no delta amazônico utilizando análises imunohistoquímicas e morfológicas de brânquias como biomarcadores

In this study, histological, ultrastructural, and immunohistochemical observations of the gill tissue of two fish species (Plagioscion squamosissimus and Lithodoras dorsalis) were used as biomarkers to assess the ecological conditions of an estuary in the Amazon delta, by relating the health status of the fishes to environmental quality. The gill tissue was analyzed both qualitatively and semi-quantitatively. Marked differences in the type and severity of lesions were verified between species and among study sites. A variety of severe damages were confirmed histologically in specimens from the two impacted areas (B and C), including aneurysms, epithelial lifting, and intense hyperplasia. Electron microscopy and immunohistochemical analyses also revealed injuries in the gill tissue of specimens from these two areas. While, on area A only few specimens showed mild changes in gill tissues and rare marking of apoptosis. These results confirm the urgent need for the more effective control of the discharge of pollutants into the estuary as well as more effective urban planning, given the close proximity of a major industrial complex to residential areas.

Neste estudo foram utilizados biomarcadores histológicos, ultraestruturais e imunohistoquímicos em tecidos brânquiais de duas espécies de peixes, Plagioscion squamosissimus e Lithodoras dorsalis, para avaliar a situação ecológica em um estuário amazônico relacionando a saúde do peixe com a qualidade ambiental. O tecido branquial foi analisado qualitativamente e semiquantitativamente. Foram verificadas diferenças entre as espécies selecionadas e as áreas de estudo, no que se refere ao tipo e severidade das lesões no tecido branquial. Foi detectada uma variedade de alterações histopatológicas severas somente nos peixes capturados nas áreas B e C, tais como: Aneurisma, elevação epitelial e intensa hiperplasia. As análises de microscopia eletrônica e de imunohistoquímica confirmaram danos mais prejudiciais nas brânquias apenas nestas áreas de estudo. Enquanto que na área A poucos peixes apresentaram alterações leves nos tecidos e pouca marcação de apoptose. Estes resultados confirmam a necessidade de um efetivo controle dos dejetos de poluentes assim como um planejamento urbano eficaz nesta região, uma vez que esta área possui um complexo industrial importante próximo à área urbana.

Treatment of electroplating effluents for reduction of chromium.

Chromium (VI) is moderate to severe toxic which is responsible to produce deleterious effects in human beings and animals. The sources of contamination of chromium in natural waters and in the environment are from electroplating, tanning industries and waste solution from oxidative dyeing and leaching from sanitary land – fills. Hence the determination of chromium is of great interest to analytical and environmental chemists. The present study deals with the determination of physico-chemical parameters of electroplating effluents collected from a local industry. Probable reduction of hexa valent chromium was also attempted using standard iron (II) sulphate solution.