The impacts of cyanobacteria on pulp-and-paper wastewater toxicity and biodegradation of wastewater contaminants

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Abstract:

This study investigated the effects of cyanobacteria from pulp-and-paper waste-treatment systems on biological toxicity removal and biodegradation of certain wastewater contaminants. In field and batch studies, using the Microtox® assay, cyanobacterial biomass and final wastewater toxicity were significantly correlated. In softwood-based wastewater, a decrease in toxicity was negatively correlated with cyanobacterial biomass, but the correlation was positive in hardwood-based wastewater. In the softwood-based wastewater, toxicity remained higher in the light than it was in the dark, whereas in hardwood-based wastewater, toxicity was lower in the light than it was in the dark. All of these results were light-dependent, suggesting that the photosynthetic growth of cyanobacteria is required to induce significant effects. When grown in mixed cultures with bacterial degraders, cyanobacteria from pulp-and-paper waste-treatment systems generally impeded the biodegradation of the wastewater contaminants phenol and dichloroacetate (DCA). However, there was one case where the cyanobacterium Phormidium insigne improved the bacterial degradation of DCA. Doubling inorganic nutrient concentrations did not improve phenol or DCA biodegradation in the majority of cases, indicating that nutrient competition is not a major factor. These data suggest that cyanobacteria play an important role during the biological treatment of contaminants, and, hence, toxicity removal in pulp-and-paper waste-treatment systems.Key words: cyanobacteria, heterotrophic bacteria, biodegradation, pulp and paper waste-treatment, wastewater toxicity.

Cette étude a étudié les effets des cyanobactéries issues de systèmes de traitement des déchets de pâtes et papiers sur l'élimination de la toxicité biologique et la biodégradation de certains contaminants des eaux usées. À l'aide du test Microtox®, la biomasse des cyanobactéries et la toxicité finale de l'eau usée furent significativement corrélés dans les études sur le terrain et en lots. Dans de l'eau usée issue de bois mou, la diminution de la toxicité était négativement corrélée avec la biomasse des cyanobactéries mais la corrélation fut positive dans de l'eau usée issue de bois dur. Nous avons également constaté que la toxicité demeurait plus élevée à la lumière qu'à l'obscurité pour l'eau usée issue de bois dur. L'ensemble de ces résultats étaient dépendants de la lumière et indiquent que la croissance photosynthétique des cyanobactéries serait nécessaire pour produire des effets significatifs. Lorsque les cyanobactéries de systèmes de traitement de pâtes et papiers étaient cultivées dans une culture mixte en présence de dégradants bactériens, la biodégradation des phénols et du dichloroacétate (DCA) contaminants était généralement bloquée. Toutefois, la cyanobactérie Phormidium insigne a constitué une exception en améliorant la dégradation bactérienne du DCA. Le fait de doubler les concentrations de nutriments inorganiques n'a pas amélioré la biodégradation du phénol et du DCA dans la majorité des cas, ce qui signifie que la compétition pour les nutriments n'était pas un facteur majeur. Ces données indiquent que les cyanobactéries pourraient jouer un rôle important dans le traitement biologique de contaminants et donc l'élimination de la toxicité, dans les systèmes de traitement des pâtes et papiers.Mots clés : cyanobactérie, bactérie hétérotrophe, biodégradation, traitement des déchets de pulpe et papier, toxicité des eaux usées.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2005

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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