Работая над способом смягчения эвтрофикации в прибрежных водах, совместные исследования между Университетом Кумамото в Японии и Институтом морских наук Вирджинии (VIMS) в США обнаружили комбинацию бактерий, способных ослабить воздействие избыточного азота, обнаруженного во многих прибрежных водных системах.
Обогащение воды за счет чрезмерного количества питательных веществ в прибрежной среде, явление, известное как эвтрофикация, является серьезной проблемой для многих прибрежных районов по всему миру. Дополнительные питательные вещества, обычно возникающие в результате антропологических изменений азотного цикла (т.г., сельскохозяйственный сток), оседают на морское дно, вызывая разбалансировку системы и оказывая вредное воздействие на водную среду. Эти эффекты часто проявляются в виде цветения водорослей, которое может нанести вред как людям, так и водным животным в этом районе. Поскольку эвтрофикация увеличивается в прибрежных районах по всему миру, методы противодействия ее последствиям пользуются большим спросом.
Исследователи добились ограниченного успеха с различными методами удаления азота. Промывка часто неэффективна для удаления загрязняющих веществ, потому что она не достигает источников глубоко в отложениях. Эвакуация может привести к новым экологическим рискам, когда отложения выносятся за пределы района. А рециркуляция с денитрификацией может иметь низкую эффективность удаления загрязнений. Анаэробное окисление аммония (анаммокс) бактериями считается рентабельной альтернативой, которую можно проводить «на месте», но ее эффективность и взаимодействие с другими микробами были неясны. Именно на это и повлияло сотрудничество между Университетом Кумамото и VIMS.
Исследователи использовали осадок из пруда с креветками на юге Японии и сравнили удаление азота между немодифицированным образцом (SB-C) и образцом с повышенным количеством местных морских анаммокс-бактерий (MAB) (SB-AMX). Образцы отложений прошли четыре различных этапа в течение 285 дней. К концу экспериментов исследователи обнаружили, что для процветания анаммокс-бактерий необходимы бикарбонатные добавки и высокое содержание азота.
Исследователи также оценили состав других микробных колоний в образцах донных отложений, чтобы выявить любые симбиотические или невыгодные отношения. Они обнаружили, что микробные сообщества между двумя образцами сильно различались. Относительно большое количество сероокисляющих бактерий (SOB) было обнаружено на дне SB-C, а большее количество сульфатредуцирующих бактерий (SRB) было обнаружено в SB-AMX. Поскольку соединения, продуцируемые SRB, токсичны для анаммокс-бактерий, считается, что SRB является причиной низкой эффективности восстановления азота обоих образцов в разное время эксперимента. SOB, с другой стороны, полезен, потому что он удаляет соединения серы, токсичные для анаммокс-бактерий. Кроме того, другие исследователи отметили, что SOB можно стимулировать добавлением бикарбонатов, подобных тому, который был добавлен в третьей фазе этого эксперимента.
«Наше исследование показывает, что между SOB и анаммокс бактериями может быть достигнут синергетический эффект путем простого добавления бикарбоната», - сказал руководитель проекта доктор Ясунори Кавагоши из Университета Кумамото. «Предстоит еще много работы, прежде чем мы сможем опробовать этот метод в природе, но мы считаем, что он дает большие надежды на уменьшение ущерба, причиняемого в районах с высокой эвтрофикацией».