Revista de tecnología microbiana y bioquímica

Abstracto

Estimación de las tasas de actividad enzimática de desnitrificación en suelos de humedales con cuantificación simultánea directa de nitrógeno y óxido nitroso mediante espectrometría de masas de entrada de membrana

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

El proceso de desnitrificación mediado por microbios es una vía importante para la eliminación de nitrógeno reactivo, un contaminante en entornos naturales e instalaciones de tratamiento de residuos. El potencial de desnitrificación, medido como actividad enzimática de desnitrificación (DEA), se cuantificó en nuevos ensayos anaeróbicos de corto plazo (4 h) utilizando una técnica más sensible y precisa, la espectrometría de masas de entrada de membrana (MIMS), en lugar del método tradicional de cromatografía de gases con captura de electrones en el espacio de cabeza (GC-ECD). Mediante el uso de MIMS, las modificaciones realizadas al instrumento y el manejo de las muestras permitieron la medición simultánea y directa de los productos de reacción, el óxido nitroso (N2O), un potente gas de efecto invernadero, y el dinitrógeno (N2) químicamente no reactivo. Las determinaciones de velocidad se realizaron a partir de la pendiente de una curva lineal generada al trazar concentraciones crecientes de los productos de reacción con el tiempo. Se proporcionó una evidencia sólida de la validez de las tasas de DEA medidas por MIMS al mostrar acumulaciones lineales consistentes de N2O o N2 y una estrecha concordancia en las tasas de reacciones replicadas. Las reacciones se realizaron utilizando suelos de humedal y cultivos de Pseudomonas aeruginosa y P. chloroaphis que generaron productos finales de desnitrificación de N2 y N2O, respectivamente. Bajo inhibición de acetileno, P. aeruginosa produjo el producto final N2O a una tasa equivalente a la tasa obtenida en la reacción no inhibida que produjo N2. No se observó ninguna diferencia significativa (p>0,05) entre MIMS o espacio de cabeza con GC-ECD, DEA determinada en reacciones de suelo de humedal bajo inhibición de acetileno. Debido a las condiciones anóxicas en los recipientes de reacción utilizados con MIMS, solo se observaron tasas detectables de acumulación de N2O en reacciones bloqueadas con acetileno o en cultivos de P. chloroaphis. Este método tiene aplicaciones potenciales que van desde mediciones del proceso de tratamiento de aguas residuales casi en tiempo real hasta estudios de campo del ciclo del nitrógeno. El desarrollo y la aplicación continuos de este tipo de métodos son necesarios para mejorar nuestra comprensión de los mecanismos que regulan la desnitrificación y sus productos finales benignos, N2, y dañinos, N2O.