CCI20130725069

5.2. Biologiczne usuwanie fosforu w wyniku „nadmiarowego pobierania"

71

Warunki beztlenowe

Warunki tlenowe

Pobieranie przez bakterie rozpuszczonych, łatwo przyswajalnych substratów organicznych (LKT) i przekształcenie ich w endogenną substancję zapasową (poli-yS-hydroksymaślan PHB) kosztem energii uwolnionej przy rozkładzie polifosforanów, czemu towarzyszy uwalnianie fosforanów(V) do środowiska.

Utlenianie zmagazynowanego PHB i substancji organicznych pobieranych z otoczenia. Magazynowanie części uzyskanej w ten sposób energii w postaci polifosforanów, czemu towarzyszy pobieranie fosforanów(V) ze środowiska w ilości większej niż uprzednio wydzielona. Wzrost mikroorganizmów.

acetylo-CoA

Rys. 5.3. Uproszczony schemat metabolizmu polifosforanów w komórce

Polifosforany są to wielkocząsteczkowe biopolimery złożone z kilku do kilku tysięcy reszt fosforanowych powiązanych łańcuchowo wysokoenergetycznymi wiązaniami bezwodnikowymi. W komórkach występują one przeważnie w kompleksowych połączeniach z jonami metali, wśród których najczęściej wymienia się potas, magnez i wapń.

Związki te mogą służyć jako „magazyny” energii, pozwalając przeżyć mającym je mikroorganizmom krótkotrwałe warunki beztlenowe i przez to dają im przewagę nad innymi organizmami w danym ekosystemie. W warunkach deficytu energii mogą one rozkładać rolifosforany, co jest obserwowane jako wydzielanie fosforanów(V) do środowiska. Zawartość polifosforanów w komórkach może być bardzo różna i dochodzić nawet do 15% _: rchej masy organicznej, jednak, jak wykazały badania, nie są one dla mikroorganizmów ziezbędne do przeżycia. Schematycznie procesy prowadzone przez te mikroorganizmy w naprzemiennych warunkach beztlenowo-tlenowych przedstawiono na rysunku 5.3. Zjawisko uprzywilejowanej selekcji bakterii, akumulujących zwiększone ilości fosforu mieszanej populacji mikroorganizmów osadu czynnego, jest związane z dwoma korzystnymi faktami:

-    możliwością funkcjonowania tych bakterii w warunkach beztlenowych dzięki energii zmagazynowanej w postaci polifosforanów, której nie mają inne bakterie bezwzględnie tlenowe (nawet fakultatywne tlenowce i beztlenowce wydają się być w tym przypadku w gorszej sytuacji, gdyż ich mechanizmy zdobywania energii są bardziej skomplikowane),

-    łatwiejszym dostępem do substratów organicznych w warunkach tlenowych, gdyż są one już częściowo zmagazynowane i bezpośrednio zużywane w komórkach w postaci PHB.