Figure 2 - uploaded by Malcolm Barnard
Content may be subject to copyright.
![Each experimental bucket had recirculating pump to move water through clear tubing connected to the Algal Filtration Device (AFD) and additional tubing to return filtered water to the bucket. rubber tubing. An additional tube was attached to the far end of the experimental device and fed back into the sample bucket. Tubing and recirculating pumps were connected for the remaining sample buckets using the same method. The pumps were plugged in and turned on for the duration of testing. E. coli, nutrients, dissolved oxygen and pH were measured bi-weekly. E. coli testing was conducted using 3 M Petrifilm E. coli/Coliform Count Plates [16]. Three replicate sample coliform plates were made from each sample bucket, plus a negative control plate. Using a sterile glass 2 mL pipette, 1 mL of distilled water was pipetted onto each 3 M E. coli plate and plates were enumerated following a 48 hour incubation at 35˚C ± 1˚C. Nitrate and phosphate levels were read using a Hach DR890 [26]. Surface levels of dissolved oxygen were determined using the PASCO PASSPORT connected to the SPARK system. An Oakton pH Eco Tester 2 meter pH was used to determine surface pH for each sample bucket.](profile/Malcolm-Barnard/publication/316718584/figure/fig1/AS:491917554262016@1494293692328/Each-experimental-bucket-had-recirculating-pump-to-move-water-through-clear-tubing.png)
Each experimental bucket had recirculating pump to move water through clear tubing connected to the Algal Filtration Device (AFD) and additional tubing to return filtered water to the bucket. rubber tubing. An additional tube was attached to the far end of the experimental device and fed back into the sample bucket. Tubing and recirculating pumps were connected for the remaining sample buckets using the same method. The pumps were plugged in and turned on for the duration of testing. E. coli, nutrients, dissolved oxygen and pH were measured bi-weekly. E. coli testing was conducted using 3 M Petrifilm E. coli/Coliform Count Plates [16]. Three replicate sample coliform plates were made from each sample bucket, plus a negative control plate. Using a sterile glass 2 mL pipette, 1 mL of distilled water was pipetted onto each 3 M E. coli plate and plates were enumerated following a 48 hour incubation at 35˚C ± 1˚C. Nitrate and phosphate levels were read using a Hach DR890 [26]. Surface levels of dissolved oxygen were determined using the PASCO PASSPORT connected to the SPARK system. An Oakton pH Eco Tester 2 meter pH was used to determine surface pH for each sample bucket.
Source publication
The freshwater alga Spirogyra grevilleana was used in an experimental biofiltration system to reduce levels of Escherichia coli, nitrates, and phosphates. Water collected from a 2.32 ha lake in Atlanta, Georgia, USA was pumped at a constant rate (6.17 × 10-1 m3·hr-1) through the algal filtration devices with low and high concentrations of S. grevil...
Context in source publication
Similar publications
Cette étude vise à évaluer la capacité d’une sonde à rayons ultraviolets (UV) à estimer simultanément les teneurs en nitrate et nitrite en sortie d’une unité de biofiltration en postdénitrification. L’estimation de ces deux espèces est compliquée du fait de la très grande similitude de leur spectre UV et de la présence d’autres molécules absorbante...
Citations
... utilized efficiently both NO 3 and NH 4 + , possibly with a slight preference for ammonia nitrogen (Ge et al., 2018). Barnard et al. (2017) used Spirogyra grevilleana in an experimental biofiltration system (Algal Filtration Device) to reduce levels of Escherichia coli, nitrates, and phosphates from a lake. Spirogyra grevilleana reduced E. coli by 100% and significantly reduced nitrate concentrations (30%) and phosphate concentrations (23%) while maintaining dissolved oxygen and pH at normal levels. ...
... Spirogyra grevilleana reduced E. coli by 100% and significantly reduced nitrate concentrations (30%) and phosphate concentrations (23%) while maintaining dissolved oxygen and pH at normal levels. Initial results indicate that the use of S. grevilleana in conjunction with an algal filtration device is potentially capable of creating potable water (Barnard et al., 2017). Furthermore, microalgal consortium consisting of Actinastrum, Scenedesmus, Chlorella, Spirogyra, Nitzschia, Chlorococcum, Closterium, and Euglena removed 96% ammonium and >99% orthophosphate from a diary wastewater, and achieved 99% removal of these compounds from municipal wastewater with the addition of CO 2 (Woertz et al., 2009). ...
... Nutrient additions did not affect microbial concentrations, including E. coli concentrations, in the water column in mesocosm experiments conducted by Gregory et al. (2017), however, E. coli populations associated with the benthos/sediment did show a growth response. Work by Barnard et al. (2017) showed that the introduction of Spirogyra grevilleana, a benthic green alga, to a biofiltration system reduced the concentrations of both E. coli and nitrogen constituents. As the interest in benthic algal populations grows for a variety of human and environmental health reasons (Bouma-Gregson et al., 2017) the interplay of benthic algae, benthic cyanobacteria, and the microbiome, including E. coli, should be examined more thoroughly. ...
Both algae and bacteria are essential inhabitants of surface waters. Their presence is of ecological significance and sometimes of public health concern triggering various control actions. Interactions of microalgae, macroalgae, submerged aquatic vegetation, and bacteria appear to be important phenomena necessitating a deeper understanding by those involved in research and management of microbial water quality. Given the long-standing reliance on Escherichia coli as an indicator of the potential presence of pathogens in natural waters understanding its biology in aquatic systems is necessary. The major effects of algae and aquatic vegetation on E. coli growth and survival, including changes in the nutrient supply, modification of water properties and constituents, impact on sunlight radiation penetration, survival as related to substrate attachment, algal mediation of secondary habitats, and survival inhibition due to the release of toxic substances and antibiotics, are discussed in this review. An examination of horizontal gene transfer and antibiotic resistance potential, strain-specific interactions, effects on the microbial, microalgae, and grazer community structure, and hydrodynamic controls is given. Outlooks due to existing and expected consequences of climate change and advances in observation technologies via high-resolution satellite imaging, unmanned aerial vehicles (drones), and mathematical modeling are additionally covered. The multiplicity of interactions among bacteria, algae, and aquatic vegetation as well as multifaceted impacts of these interactions, create a wide spectrum of research opportunities and technology developments.
... Another method of removing nutrients from non-point sources is through in situ biological filtration, using non-harmful algal "scrubber" and "raceway" devices (Adey et al., 2013;Barnard et al., 2017;Mulbry et al., 2010Mulbry et al., , 2008. Adding denitrifying bacteria can greatly speed up N removal . ...
... Как следует из литературных источников [30] и наших результатов интенсивное развитие видов рода спирогира явилось, в первую очередь, следствием антропогенной нагрузки на озеро, а сами водоросли служат биофильтром, который способствует снижению содержания в воде водоемов загрязняющих веществ. Кроме того, было показано [30], что биофильтр из спирогиры является удобным и дешевым средством, которое снижает на 100% содержание в воде Escherichia coli, на 30±13% -содержание нитратов и на 23±5% -фосфатов Keywords: electro-tomography, specific electric resistance, water area of the Baikal lake. ...
... Как следует из литературных источников [30] и наших результатов интенсивное развитие видов рода спирогира явилось, в первую очередь, следствием антропогенной нагрузки на озеро, а сами водоросли служат биофильтром, который способствует снижению содержания в воде водоемов загрязняющих веществ. Кроме того, было показано [30], что биофильтр из спирогиры является удобным и дешевым средством, которое снижает на 100% содержание в воде Escherichia coli, на 30±13% -содержание нитратов и на 23±5% -фосфатов Keywords: electro-tomography, specific electric resistance, water area of the Baikal lake. ...
2 кандидат химических наук, 3 аспирант, ведущий инженер, 4 доктор биологических наук, 5 ведущий инженер, 6 кандидат геолого-минералогических наук, Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск Работа выполнена в рамках госбюджетного проекта «Влияние изменяющихся природных и антропогенных факторов на биогеохимические процессы на каменистой литорали Байкала» (0345-2016-0010) и Интеграционной программы ИНЦ СО РАН «Фундаментальные исследования и прорывные технологии как основа опережающего развития Байкальского региона и его межрегиональных связей» ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА БЕНТОСНЫХ МАКРОВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ИНДИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ МЕЛКОВОДНОЙ ЗОНЫ ЗАЛИВА ЛИСТВЕННИЧНЫЙ (ЮЖНЫЙ БАЙКАЛ) Аннотация В течение многих лет в ручьи и реки, впадающие в залив, в подземные водоносные горизонты прибрежной зоны поступает основная масса хозяйственно-бытовых сточных вод поселка, не имеющего централизованной системы канализации. При этом в Листвянку ежегодно приезжают свыше миллиона человек; в поселке функционируют многочисленные объекты туристической инфраструктуры. В результате исследований установлено, что одним из факторов распространения спирогиры в заливе является сток загрязненных поверхностных вод. После стока через территорию поселка эти воды в наибольшей степени обогащаются хлором, натрием, калием, серой, марганцем, кобальтом, барием. Результаты определения методом ИСП-МС элементного состава Ulothrix zonata (Web. et Mohr.) Kütz., Tetraspora cylindrica (Wahlenb.) Ag. var. bullosa C. Meyer, Draparnaldia baicalensis C. Meyer, Spirogira spp. показали, что химические элементы, поступающие в прибрежную зону с загрязненным поверхностным и подземным стоком, в наибольшей степени аккумулирует спирогира. Она накапливает примерно в 200-20-80 раз больше натрия и в 8-2-40 раз больше хлора, чем U. zonata, D. baicalensis, T. cylindrica. В отличие от них, в составе спирогиры содержание натрия примерно в 9-10 раз выше содержания фосфора, в 3-4-хлора, в 1.5-2-калия и кальция. Из исследуемых водорослей только в ее составе накапливается больше хлора, чем фосфора, примерно равные количества никеля и кобальта, больше марганца, чем железа и примерно в 80 раз больше бария, чем стронция. Ключевые слова: поверхностный сток талых и речных вод, залив Лиственничный, прибрежная зона, литораль, химические элементы, бентосные водоросли, озеро Байкал. 1 PhD in Biology, 2 PhD in Chemistry, 3 ORCID: Postgraduate Student, Lead Engineer, 4 PhD in Biology, 5 Leading Engineer, 6 PhD in Geology and Mineralogy, Limnological Institute SB RAS, Irkutsk Работа выполнена в рамках госбюджетного проекта «Влияние изменяющихся природных и антропогенных факторов на биогеохимические процессы на каменистой литорали Байкала» (0345-2016-0010) и Интеграционной программы ИНЦ СО РАН «Фундаментальные исследования и прорывные технологии как основа опережающего развития Байкальского региона и его межрегиональных связей». Abstract For many years, the main aquatic domestic waste water of the village with no centralized drain system have been entering the underground aquifers of the coastal zone, streams and rivers. At the same time, more than a million people come to Listvennichnyi Bay each year; there are many objects of tourist infrastructure in the village. As a result of the research, it was established that one of the factors of spirogira spread in the bay is the runoff of contaminated surface waters. After flowing through the territory of the village, these waters are most enriched with chlorine, sodium, potassium, sulfur, manganese, cobalt, barium. Results of ICP-MS determination of the elemental composition of Ulothrix zonata (Web. et Mohr.) Kütz., Tetraspora cylindrica (Wahlenb.) Ag. var. bullosa C. Meyer, Draparnaldia baicalensis C. Meyer, Spirogira spp. showed that chemical elements entering the coastal zone with contaminated surface and underground runoff accumulate spirogira to the greatest extent. It accumulates about 200-20-80 times more sodium and 8-2-40 times more chlorine than U. zonata, D. baicalensis, T. cylindrica. In contrast, the sodium content in the spirogira is about 9-10 times higher than the phosphorus content, 3-4 in chlorine, 1.5-2 in potassium and calcium. As for the algae, its composition contains more chlorine accumulates than phosphorus, approximately equal amounts of nickel and cobalt, more manganese than iron and about 80 times more barium than strontium. Keywords: surface runoff of thawed and river waters, Listvennichnyi Bay, coastal zone, littoral, chemical elements, benthic algae, Lake Baikal. Байкале основная масса донной растительности сосредоточена в зоне, занимающей глубины от 0 до 20 м и площадь 228 тыс. га. Еще в начале прошлого века К. И. Мейером [1] на большей части литорали оз. Байкал установлена зональность в распределении водорослей. Каждая зона (или пояс) сформированы определенным видом в зависимости от глубины озера и доступного субстрата для прикрепления водорослей (табл. 1). В трех первых В
... В значительно меньшем количестве эти элементы поглощают и аккумулируют U. zonata, D. baicalensis, T. cylindrica. Как следует из литературных источников [30] и наших результатов интенсивное развитие видов рода спирогира явилось, в первую очередь, следствием антропогенной нагрузки на озеро, а сами водоросли служат биофильтром, который способствует снижению содержания в воде водоемов загрязняющих веществ. Кроме того, было показано [30], что биофильтр из спирогиры является удобным и дешевым средством, которое снижает на 100% содержание в воде Escherichia coli, на 30±13%-содержание нитратов и на 23±5%-фосфатов. ...
... Как следует из литературных источников [30] и наших результатов интенсивное развитие видов рода спирогира явилось, в первую очередь, следствием антропогенной нагрузки на озеро, а сами водоросли служат биофильтром, который способствует снижению содержания в воде водоемов загрязняющих веществ. Кроме того, было показано [30], что биофильтр из спирогиры является удобным и дешевым средством, которое снижает на 100% содержание в воде Escherichia coli, на 30±13%-содержание нитратов и на 23±5%-фосфатов. 4. Кожов М. М. Биология озера Байкал / М. М. Кожов.-М.-1962.-315 ...
2 кандидат химических наук, 3 аспирант, ведущий инженер, 4 доктор биологических наук, 5 ведущий инженер, 6 кандидат геолого-минералогических наук, Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск Работа выполнена в рамках госбюджетного проекта «Влияние изменяющихся природных и антропогенных факторов на биогеохимические процессы на каменистой литорали Байкала» (0345-2016-0010) и Интеграционной программы ИНЦ СО РАН «Фундаментальные исследования и прорывные технологии как основа опережающего развития Байкальского региона и его межрегиональных связей» ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА БЕНТОСНЫХ МАКРОВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ИНДИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ МЕЛКОВОДНОЙ ЗОНЫ ЗАЛИВА ЛИСТВЕННИЧНЫЙ (ЮЖНЫЙ БАЙКАЛ) Аннотация В течение многих лет в ручьи и реки, впадающие в залив, в подземные водоносные горизонты прибрежной зоны поступает основная масса хозяйственно-бытовых сточных вод поселка, не имеющего централизованной системы канализации. При этом в Листвянку ежегодно приезжают свыше миллиона человек; в поселке функционируют многочисленные объекты туристической инфраструктуры. В результате исследований установлено, что одним из факторов распространения спирогиры в заливе является сток загрязненных поверхностных вод. После стока через территорию поселка эти воды в наибольшей степени обогащаются хлором, натрием, калием, серой, марганцем, кобальтом, барием. Результаты определения методом ИСП-МС элементного состава Ulothrix zonata (Web. et Mohr.) Kütz., Tetraspora cylindrica (Wahlenb.) Ag. var. bullosa C. Meyer, Draparnaldia baicalensis C. Meyer, Spirogira spp. показали, что химические элементы, поступающие в прибрежную зону с загрязненным поверхностным и подземным стоком, в наибольшей степени аккумулирует спирогира. Она накапливает примерно в 200-20-80 раз больше натрия и в 8-2-40 раз больше хлора, чем U. zonata, D. baicalensis, T. cylindrica. В отличие от них, в составе спирогиры содержание натрия примерно в 9-10 раз выше содержания фосфора, в 3-4-хлора, в 1.5-2-калия и кальция. Из исследуемых водорослей только в ее составе накапливается больше хлора, чем фосфора, примерно равные количества никеля и кобальта, больше марганца, чем железа и примерно в 80 раз больше бария, чем стронция. Ключевые слова: поверхностный сток талых и речных вод, залив Лиственничный, прибрежная зона, литораль, химические элементы, бентосные водоросли, озеро Байкал. 1 PhD in Biology, 2 PhD in Chemistry, 3 ORCID: Postgraduate Student, Lead Engineer, 4 PhD in Biology, 5 Leading Engineer, 6 PhD in Geology and Mineralogy, Limnological Institute SB RAS, Irkutsk Работа выполнена в рамках госбюджетного проекта «Влияние изменяющихся природных и антропогенных факторов на биогеохимические процессы на каменистой литорали Байкала» (0345-2016-0010) и Интеграционной программы ИНЦ СО РАН «Фундаментальные исследования и прорывные технологии как основа опережающего развития Байкальского региона и его межрегиональных связей». Abstract For many years, the main aquatic domestic waste water of the village with no centralized drain system have been entering the underground aquifers of the coastal zone, streams and rivers. At the same time, more than a million people come to Listvennichnyi Bay each year; there are many objects of tourist infrastructure in the village. As a result of the research, it was established that one of the factors of spirogira spread in the bay is the runoff of contaminated surface waters. After flowing through the territory of the village, these waters are most enriched with chlorine, sodium, potassium, sulfur, manganese, cobalt, barium. Results of ICP-MS determination of the elemental composition of Ulothrix zonata (Web. et Mohr.) Kütz., Tetraspora cylindrica (Wahlenb.) Ag. var. bullosa C. Meyer, Draparnaldia baicalensis C. Meyer, Spirogira spp. showed that chemical elements entering the coastal zone with contaminated surface and underground runoff accumulate spirogira to the greatest extent. It accumulates about 200-20-80 times more sodium and 8-2-40 times more chlorine than U. zonata, D. baicalensis, T. cylindrica. In contrast, the sodium content in the spirogira is about 9-10 times higher than the phosphorus content, 3-4 in chlorine, 1.5-2 in potassium and calcium. As for the algae, its composition contains more chlorine accumulates than phosphorus, approximately equal amounts of nickel and cobalt, more manganese than iron and about 80 times more barium than strontium. Keywords: surface runoff of thawed and river waters, Listvennichnyi Bay, coastal zone, littoral, chemical elements, benthic algae, Lake Baikal. Байкале основная масса донной растительности сосредоточена в зоне, занимающей глубины от 0 до 20 м и площадь 228 тыс. га. Еще в начале прошлого века К. И. Мейером [1] на большей части литорали оз. Байкал установлена зональность в распределении водорослей. Каждая зона (или пояс) сформированы определенным видом в зависимости от глубины озера и доступного субстрата для прикрепления водорослей (табл. 1). В трех первых В
