"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8075
ETF8075 "Vastrajatud horisontaalvoolulise pinnasfiltri mikroobikoosluse kujunemise uurimine ja lämmastikuärastuse tõstmine bioaugmentatsiooni teel, viies pinnasfiltri adaptatsiooniperioodi lühendamiseks sinna sarnasest keskkonnast pärinevat mikroobikooslust (1.01.2009−31.12.2013)", Kaspar Nurk, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF8075
Vastrajatud horisontaalvoolulise pinnasfiltri mikroobikoosluse kujunemise uurimine ja lämmastikuärastuse tõstmine bioaugmentatsiooni teel, viies pinnasfiltri adaptatsiooniperioodi lühendamiseks sinna sarnasest keskkonnast pärinevat mikroobikooslust
Investigation of the development of microbial consortia in a newly established horizontal flow soil filter and the enhancement of nitrogen removal through bioaugmentation, by adding microbial consortia from a similar environment, in order to reduce the soil filter’s adaptation period
1.01.2009
31.12.2013
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.8. Keskkonnaseisundit ja keskkonnakaitset hõlmavad uuringudT270 Keskkonnatehnoloogia, reostuskontroll1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia50,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.12. Bio- ja keskkonnateadustega seotud uuringud, näiteks biotehnoloogia, molekulaarbioloogia, rakubioloogia, biofüüsika, majandus- ja tehnoloogiauuringudB230 Mikrobioloogia, bakterioloogia, viroloogia, mükoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
PerioodSumma
01.01.2009−31.12.2009184 320,00 EEK (11 780,20 EUR)
01.01.2010−31.12.2010184 320,00 EEK (11 780,20 EUR)
01.01.2011−31.12.201111 780,40 EUR
01.01.2012−31.12.20120,00 EUR
01.01.2013−31.12.20130,00 EUR
35 340,80 EUR

Töö peamisteks eesmärkideks on: (1) selgitada, kas ja mil määral mõjutab sarnastest tingimustest pärineva mikroobikoosluse viimine vastrajatud tehismärgala, LECA-l või põlevkivituha settel põhineva pinnasfiltri, pinnasesse kohapealse mikroobikoosluse kujunemist ning kas ja mil määral on sellel mõju pinnasfiltri lämmastikuärastusele, (2) uurida välja, mil määral on LECA ja/või põlevkivituha puhul tegu koosluse spontaanset teket pärssiva keskkonnaga, kas ja millisel määral mõjutab mikroobikoosluse arengut pinnasfiltri keskkonna muutumine seoses LECA ja/või põlevkivituha sette pinnakihi keemilise koostise muutumisega, (3) selle põhjal töötada välja LECA-l ja/või põlevkivituhal settel põhinevale horisontaalvoolulisele pinnasfiltrile lühikese adaptatsiooniperioodi saavutamiseks vajaminevad ehituslikud näitajad ja metoodika. Peamised tööhüpoteesid on: 1) mikroobide, sealhulgas ka denitrifitseerijate aktiivsust ja arvukuse kasvu kergkruusa ja/või põlevkivituha substraadis ei takista mitte vajalike funktsionaalsete omadustega mikroobide puudumine sissevoolavas reovees, vaid filtermaterjali stressorina mõjuv keskkond (kõrge pH, võrreldes veekogumissüsteemide ja eelpuhastusetappidega, samuti teiste materjalidega, näiteks liiva või kruusaga) 2) denitrifitseerijate arvukuse ja aktiivsuse tõusu põhjustab kaks seda soodustavat protsessi, mille olulisus adaptatsiooniperioodi etappide jooksul vajab selgitamist: a) toimiva koosluse kujunemine selektsiooni teel sissevoolavate mikroobide hulgast, b) sissevoolavatele mikroobidele ebasoodsa keskkonna järk-järguline sobivamaks muutumine kergkruusa ja/või põlevkivituha keemiliste omaduste muutumise tõttu, 3) sissevoolava reovee koostise sesoonsusest või reostusallikast tuleneva muutlikkuse mõju mikroobikoosluse struktuurile on tavalist olme- ja/või toiduainetetööstuse reovett puhastavates kergkruusa või põlevkivituha sette substraadiga horisontaalfiltrites vähem oluline kui substraadi mõju, 4) mikroobikoosluse isetekkelise kujunemise etapi saab asendada analoogsest keskkonnast pärineva mikroobikoosluse (sama substraadi põhisest töötavast süsteemist) viimisega sinna.
The main objectives of the project are: (1) to determine to what extent the LECA and oil-shale ash sediment can suppress the spontaneous development of the microbial community, and whether and to what extent the changes in the environmental conditions caused by the changes in the surface chemistry of the LECA granules of the substrate of HSSF CW can influence the development of the microbial community, (2) to clarify whether and to what extent the adding of a microbial community taken from similar conditions can influence and promote the development of the local community in the newly established LECA-based and oil-shale ash sediment-based HSSF CWs, and to what extent it influences nitrogen removal efficiency in the CW, (3) based on this knowledge, to develop constructional parameters and methods for the achievement of a short adaptation period for LECA-based and oil-shale ash sediment-based HSSF CWs. Our main hypotheses are: (1) that the slow increase in the activity and abundance of microbes that have the necessary functional traits, such as denitrifiers, is not caused by the lack of these microbes in the inflowing wastewater, but by the stressful conditions of the environment of LECA and oil-shale ash sediment substrate for these microbes (high pH compared to the water-collecting pipes and pre-treatment systems, or sand or gravel-based HSSFs), (2) The increase of the abundance and activity of the denitrifiers is caused by two processes whose roles should be clarified: a) formation of a functioning microbial community by selection from the microbes that arrive with inflowing wastewater b) the changing of the chemical properties of the crucial compounds during the initial period after the establishment of the wetland, which makes the environment more suitable for microbes, (3) In the case of the purification of ordinary municipal wastewater, the variability of the consistence of the wastewater caused by the influence of the seasonality or by the influence the source of the pollution has lower impact on the structure of the microbial community of LECA and oil-shale ash sediment-based HSSF-s than the influence of the substrate, (4) the transfer of the microbial community from the working CW that has the same substrate as the original CW makes it possible to omit the initial community formation period during the adaptation of the CW and raise the CW’s wastewater purification efficiency to an acceptable level more rapidly.