undefined

Nitrate removal microbiology in woodchip bioreactors : a case-study with full-scale bioreactors treating aquaculture effluents

Julkaisuvuosi

2020

Tekijät

Aalto, Sanni L.; Suurnäkki, Suvi; von Ahnen, Mathis; Siljanen, Henri M. P.; Pedersen, Per Bovbjerg; Tiirola, Marja

Tiivistelmä

Woodchip bioreactors are viable low-cost nitrate (NO3−) removal applications for treating agricultural and aquaculture discharges. The active microbial biofilms growing on woodchips are conducting nitrogen (N) removal, reducing NO3− while oxidizing the carbon (C) from woodchips. However, bioreactor age, and changes in the operating conditions or in the microbial community might affect the NO3− removal as well as potentially promote nitrous oxide (N2O) production through either incomplete denitrification or dissimilatory NO3− reduction to ammonium (DNRA). Here, we combined stable isotope approach, amplicon sequencing, and captured metagenomics for studying the potential NO3− removal rates, and the abundance and community composition of microbes involved in N transformation processes in the three different full-scale woodchip bioreactors treating recirculating aquaculture system (RAS) effluents. We confirmed denitrification producing di‑nitrogen gas (N2) to be the primary NO3− removal pathway, but found that 6% of NO3− could be released as N2O under high NO3− concentrations and low amounts of bioavailable C, whereas DNRA rates tend to increase with the C amount. The abundance of denitrifiers was equally high between the studied bioreactors, yet the potential NO3− removal rates were linked to the denitrifying community diversity. The same core proteobacterial groups were driving the denitrification, while Bacteroidetes dominated the DNRA carrying microbes in all the three bioreactors studied. Altogether, our results suggest that woodchip bioreactors have a high genetic potential for NO3− removal through a highly abundant and diverse denitrifying community, but that the rates and dynamics between the NO3− removal pathways depend on the other factors (e.g., bioreactor design, operating conditions, and the amount of bioavailable C in relation to the incoming NO3− concentrations).
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Itä-Suomen yliopisto

Siljanen Henri

Jyväskylän yliopisto

Tiirola Marja Orcid -palvelun logo

Aalto Sanni L. Orcid -palvelun logo

Suurnäkki Suvi Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

723

Sivut

138093

Julkaisu­foorumi

66887

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Ei

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Ympäristön bioteknologia; Ympäristötiede

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Alankomaat

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.scitotenv.2020.138093

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä