Effect of bacterial biomass on cadmium concentration in liquid medium and its toxicity towards bacteria

Abstract

The efficiency of cadmium (Cd) removal from liquid medium by Pseudomonas sp. strain sensitive to this heavy metal and by its spontaneous resistant mutant was examined. All experiments on Cd uptake were performed with bacterial cells which were cultivated in the absence of Cd. The cells of the sensitive strain were more effective in the removal process than the resistant ones. At high metal concentration (10μg/ml) the dead cells of this strain (1 mg/ml) were able to remove by sorption 55% of added Cd, while at low concentration (1μg/ml) 60 % of this element was taken up by the same amount of active metabolizing cells by sorption and active transport. The resistant strain removed metal only by sorption. Addition of dead cells to the growth medium had a protective effect against the toxicity of Cd towards sensitive cells. Cadmium sorbed by dead bacterial cells was released (86%) to the medium when added to growing culture of the sensitive strain and could be obtained (70%) as the mobile fraction by extraction with 0.1 MNaNO 3 . Es wurde die Effektivität des Cadmium-Entzuges aus flüssigen Medien durch Pseudomonas -Stämme untersucht, welche zum einen gegenüber diesem Schwermetall anfällig waren bzw. welche, die eine spontane Resistenz zeigten. Die Versuche wurden ausschließlich mit Bakterienzellen durchgeführt, welche in Cd-freien Medien kultiviert wurden. Die Zellen des anfälligen Stammes waren beim Cd-Entzug effektiver als die des resistenten. Bei hohen Metallkonzentrationen (10μg/ml) waren die toten Zellen zum Entzug durch Sorption von 55 % des zugegebenen Cd fähig, während bei geringer Konzentration (1 μg/ml) 60% dieses Elements von der gleichen Menge aktiv metabolisierender Zellen durch Sorption und aktiven Transport aufgenommen wurde. Der resistente Stamm entzieht Cd ausschließlich durch Sorption. Zugaben von toten Zellen zum Wachstums medium bewirkten einen Schutzeffekt gegen die Toxizität des Cd auf anfällige Zellen. Cadmium, einmal von toten Zellen aufgenommen, wurde zu 86% wieder ins Medium freigegeben, wenn diese Zellen einer wachsenden Kultur des sensiblen Stammes zugeführt werden. Dieser wieder freigegebene Cd konnte als mobile Fraktion (70%) mittels Extraktion durch 0,1 MNaNO 3 nachgewiesen werden.