limitace CNP Redfield zdroje praxe
Poměr CNP v bioremediacích
experimenty
hladovění východiska
Sanační technologie 2012, Pardubice
limitovaný růst CNP zdroje Redfield
Bioremediace je založena na mikrobiálním metabolismu. Projevem metabolismu je růst. Kinetika růstu je determinována koncentrací substrátu.
praxe
experimenty
hladovění východiska
Esenciální Limitující
Živina Substrát* Nutrient
* biodosažitelnost - prostředí
limitovaný růst CNP zdroje Redfield praxe
experimenty
hladovění východiska
koncentrace limitující živiny specifická růstová rychlost maximální specifická rychlost Saturační
limitace
CNP Redfield zdroje
Co může být limitující živinou?
uhlík, dusík, fosfor,… Obvyklá cesta ke zjištění, která živina je limitující, je zvýšení koncentrace jednoho nutrientu. Nedostaví-li se žádný efekt, je limitující živina jiná.
praxe
experimenty
hladovění východiska
Vyčerpání limitující živiny má fatálnější následky než toxicita některých látek.
minimum
Cesta ke kontinuální kultivaci
limitace
CNP Redfield zdroje praxe
experimenty
hladovění východiska
Jak silně působí oba
extrémy? nedostatek – zastavení růstu a metabolsimu, optimum – snaha nastolit optimální stav, nadbytek – zastavení růstu (inhibice substrátem)
limitace CNP
Hnojiva (NP sol, technické soli, MAP, NPK, ledky) fyziologicky kyselá, neutrální a zásaditá
zdroje v prostředí a hnojiva Redfield
(1) Přítomnost a biodosažitelnost* přirozených forem zdrojů N a P
praxe
(2) Zemědělská praxe – směšování hnojiv experimenty
hladovění východiska
(3) Optimalizace dávky, zřeďovací rychlost, retenční parametry * bioaccessebility
limitace CNP
Rozpustnost, acidobazické rovnováhy, srážecí reakce, striping
zdroje v prostředí a hnojiva Redfield Mg
praxe
experimenty
pH>7
hladovění
Struvit – NH4MgPO4 východiska
Pi
NH3
pH<7
limitace CNP
matematická úloha molární poměr versus hmotnostní 100:10:1 versus 39:5:1 (Ar=m/n)
zdroje
Redfieldův poměr praxe
Alfred C. Redfield (1890-1983) Poměr klíčových prvků obsažený v mořském planktonu a v okolním prostředí (substrátu) CNP 106:16:1 Biologická kontrola chemických faktorů 100:10:1
experimenty
hladovění východiska
Charakterizace půdních profilů, horninového prostředí, zásadní změny vlivem nadužívání umělých hnojiv
limitace CNP Redfield
Laboratorní praxe – chemicky definované látky Aplikační praxe – průmyslová hnojiva na pozadí geochemického profilu lokality
zdroje
praxe experimenty
hladovění východiska
(1) účinná stimulace bioremediačního zákroku v dodávce nutrientů (2) náklady (výdaje) spojené se zákrokem (3) bilanční kontrola
limitace CNP Redfield zdroje
praxe
Reálné kontaminované prostředí – otevřený systém
experimenty
hladovění východiska
Multikriteriální analýza
limitace CNP Redfield
Mikrobiální využití
?
zdroje
praxe experimenty
hladovění východiska
Vysrážení do nerozpustné podoby
Vytěkání do atmosféry
Vyplavení z dosahu mikroorganismů
limitace CNP
CNP matice výsledek faktoriálové analýzy
zdroje Redfield
praxe
experimenty
X
hladovění N východiska
P
limitace Pseudomonas putida TLC1-3 CNP 0,34-0,39
0,39 0,34 0,29 0,24
zdroje
5 1 20 10
5
Redfield
1
0,24-0,29
0 0
N
Gordonia terrae INOK
praxe
0,4 0,2 0,35 OD
experimenty hladovění
2,5
0,29-0,34 P
10
0
0,3
20 10 5 2,5 1 0
0,25
0,5
0,2 20
2,5 10
5
2,5
1
P
10 0
N
východiska Autor designu experimentu: Juraj Grígel
0,3-0,35 0,25-0,3 0,2-0,25
limitace
hladovění (starvation) odhaluje v
CNP
mikroorganismech skryté potenciály, odstraňuje zdánlivě rušivý vliv tzv.
Redfield
endogenního metabolismu
zdroje
praxe
experimenty
(život ze zásob), velmi těsně spjatý s fenoménem tzv. energie na zachování (maintenance energy), což je důkaz nesmírně efektivního hospodaření na buněčné úrovni
hladovění, endogenní metabolismus východiska
limitace
0,159 0,139 0,119 0,099 0,079 2,5
CNP 1
Redfield
0,5 0,5
P
OD
Pseudomonas putida TLC1-3
0,139-0,159 0,119-0,139 0,099-0,119 0,079-0,099
0
zdroje
5 N
Autor designu experimentu: Juraj Grígel praxe
experimenty
Klíčový význam zdroje fosforu v životě mikroorganismů
hladovění, endogenní metabolismus východiska
limitace CNP Redfield zdroje
praxe
experimenty
hladovění
•
Komplexní posouzení zamýšlené úlohy biodegradačního mikroorganismus v kontaminovaném prostředí • Objektivita posouzení metabolického rozměru konkrétního mikroorganismu • Externí i interní faktory (metabolismus versus biodosažitelnost) • Síla endogenního metabolismu (maintenance energy) • Objektivní informace v charakteristice bioaugmentačního preparátu – cenné informace pro sanačního technologa
východiska
co je systém limitace Biolog ?
princip CNP schéma Redfield aplikace případová zdroje studie I. funkční praxe rozměr případová studie II.
experimenty
hladovění potenciál východiska shrnutí
Autoři a členové řešitelského kolektivu projektu FR-TI1/318 (Vývoj komerčně dostupných remediačních biopreparátů určených k přímé aplikaci na difúzně kontaminované lokality) na tomto místě děkují poskytovateli dotačních prostředků v rámci programu TIP, kterým je Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky. V rámci tohoto projektu jsou témata obsažená v příspěvku dále rozvíjena a transferována do praxe.
