Jornal de tecnologia microbiana e bioquímica

Abstrato

Estimativa das taxas de atividade enzimática de desnitrificação em solos pantanosos com quantificação direta e simultânea de azoto e óxido nitroso por espectrometria de massas de entrada de membrana

Fred J. Genthner, Dragoslav T. Marcovich e John C. Lehrter

O processo de desnitrificação mediado por micróbios é um caminho importante para a remoção de azoto reativo, um poluente em ambientes naturais e instalações de tratamento de resíduos. O potencial de desnitrificação, medido como atividade da enzima de desnitrificação (DEA), foi quantificado em novos ensaios anaeróbios de curta duração (4 h) utilizando uma técnica mais sensível e precisa, a espectrometria de massa de entrada de membrana (MIMS) em vez da tradicional cromatografia gasosa de captura de electrões no headspace ( Método GC-ECD). A utilização de modificações MIMS feitas no instrumento e no manuseamento da amostra permitiu a medição simultânea e direta dos produtos de reação óxido nitroso (N2O), um potente gás com efeito de estufa, e o dinitrogénio quimicamente não reativo (N2). As determinações da velocidade foram feitas a partir da inclinação de uma curva linear gerada pela representação gráfica de concentrações crescentes dos produtos de reacção com o tempo. Foram fornecidas fortes evidências para a validade das taxas de DEA medidas por MIMS mostrando acumulações lineares consistentes de N2O ou N2 e uma estreita concordância nas taxas de reações replicadas. As reações foram realizadas utilizando solos pantanosos e culturas de Pseudomonas aeruginosa e P. chloroaphis que geraram produtos finais de desnitrificação de N2 e N2O, respetivamente. Sob inibição do acetileno, a P. aeruginosa produziu o produto final N2O a uma velocidade equivalente à velocidade obtida na reação não inibida que produziu N2. Não foi observada qualquer diferença significativa (p>0,05) entre MIMS ou headspace com GC-ECD, determinado DEA em reações de solo pantanoso sob inibição de acetileno. Devido às condições anóxicas nos vasos de reação utilizados com MIMS, foram observadas taxas de acumulação de N2O detetáveis ​​apenas em reações bloqueadas com acetileno ou em culturas de P. chloroaphis. Este método tem potenciais aplicações que vão desde medições de processos de tratamento de águas residuais quase em tempo real até estudos de campo de ciclagem de azoto. O desenvolvimento e a aplicação contínuos destes tipos de métodos são necessários para melhorar a nossa compreensão dos mecanismos que regulam a desnitrificação e os seus produtos finais benignos, N2, e prejudiciais, N2O.