Nitrogen is one of the most critical nutrients affecting cell growth and biochemical composition of microalgae, ultimately determining the lipid or carbohydrate productivity for biofuels. In order to investigate the effect of nitrogen sources on the cell growth and biochemical composition of the marine microalga Tetraselmis sp., nine different N sources, including NaNO3, KNO3, NH4NO3, NH4HCO3, NH4Cl, CH3COONH4, urea, glycine, and yeast extract were compared at the given concentration of 8.82 mM. Higher biomass concentration was achieved under organic nitrogen sources, such as yeast extract (2.23 g L−1) and glycine (1.62 g L−1), compared to nitrate- (1.45 g L−1) or ammonium-N (0.98 g L−1). All ammonium sources showed an inhibition of cell growth, but accumulated higher lipids, showing a maximum content of 28.3% in ammonium bicarbonate. When Tetraselmis sp. was cultivated using yeast extract, the highest lipid productivity of 36.0 mg L−1 d−1 was achieved, followed by glycine 21.5 mg L−1 d−1 and nitrate 19.9 mg L−1 d−1. Ammonium bicarbonate resulted in the lowest lipid productivity of 14.4 mg L−1 d−1. The major fatty acids in Tetraselmis sp. were palmitic, oleic, linoleic and linolenic acids, regardless of the nutritional compositions, indicating the suitability of this species for biodiesel production.
Wetlands often function as a nutrient sink. It is well known that increased input of nutrient increases the primary productivity but it is not well understood what is the fate of produced biomass in wetland ecosystem. Water and sediment quality, decomposition rate of cellulose, and sediment accumulation rate in 11 montane marshes in northern Sierra Nevada, California were analyzed to trace the effect of nitrogen and phosphorus content in water on nutrient dynamics. Concentrations of ammonium, nitrate, soluble reactive phosphorus (SRP) in water were in the range of 27 to 607, 8 to 73, and 6 to 109 ppb, respectively. Concentrations of ammonium, calcium, magnesium, sodium, and potassium in water were the highest in Markleeville, which has been impacted by animal farming. Nitrate and SRP concentrations in water were the highest in Snow Creek, which has been impacted by human residence and a golf course. Cellulose decomposition rates ranged from 4 to 75 % per 90 days and the highest values were measured in Snow Creek. Concentrations of total carbon, nitrogen, and phosphorus in sediment ranged from 8.0 to 42.8, 0.5 to 3.0, and 0.076 to 0.162 %, respectively. Accumulation rates of carbon, nitrogen, and phosphorus fluctuated between 32.7 to 97.1, 2.4 to 9.0, and 0.08 to $1.14gm^{-2}yr{-1}$, respectively. Accumulation rates of carbon and nitrogen were highest in Markleeville and that of phosphorus was highest in Lake Van Norden. Correlation analysis showed that decay rate is correlated with ammonium, nitrate, and SRP in water. There was no correlation between element content in sediment and water quality. Nitrogen accumulation rate was correlated with ammonium in water. These results showed that element accumulation rates in montane wetland ecosystems are determined by decomposition rate rather than nutrient input. This study stresses a need for eco-physiological researches on the response of microbial community to increased nutrient input and environmental change because the microbial community is responsible for the decomposition process.
The lack of seed sludges for Ammonium Oxidizing Bacteria (AOB) and slow-growing ANaerobic AMMonium OXidation (ANAMMOX) bacteria is one of the major problem for large-scale application. In this study, $24m^3$ of single-stage SBR (Sequencing Batch Reactor) was operated to remove nitrogen from reject water using AOB and ANAMMOX bacteria cultivated from activated sludge in the field. The ANAMMOX activity was found after 44 days of cultivation in the ANAMMOX cultivation reactor, and then $0.66kg\;N/m^3/d$ of the nitrogen removal rate was achieved at $0.78kg\;N/m^3/d$ of the nitrogen loading rate at 153 days of cultivation. The AOB cultivation reactor showed $0.2kg\;N/m^3/d$ of nitrite production rate at $0.4kg\;N/m^3/d$ of nitrogen loading rate after 36 days of operation. The cultivated ANAMMOX bacteria and AOB was mixed into the single-stage SBR. The feed distribution was applied to remove total nitrogen stably in the single-stage SBR. The nitrogen removal rate in the single-stage SBR was gradually enhanced with an increase of specific activities of both AOB and ANAMMOX bacteria by showing $0.49kg\;N/m^3/d$ of the nitrogen removal rate at $0.56kg\;N/m^3/d$ of the nitrogen loading rate at 54 days of operation.
The effect of carbon and nitrogen sources on the production of novel aminopeptidase M inhibitors MR-387A and B by Streptomyces sp. SL-387 has been studied. High D-glucose and ammonia concentrations (5$\%$ and 1$\%$, respectively) exerted a negative influence on the inhibitor formation. The suppressive effect of glucose on the inhibitor formation is probably caused by an effect of medium pH rather than that of cyclic AMP. To establish the optimum conditions for inhibitor overproduction, various nitrogen sources and ammonium ion-trapping agents were examined. The use of ammonia slow-releasing nitrogen sources such as soybean meal and fish meal, or ammonium ion-trapping agents such as kaoline, celite, and natural zeolite achieved the enhancement of inhibitor production. These results also indicate that inhibitor formation is affected by ammonium ion repression.
Various methods for assessing soil total nitrogen (TN) and inorganic N content have been developed to manage nutrient and to understand N cycle in soil. This paper address the technical procedures in arable soil samples to conduct soil sampling, sample preparation, and measuring total N and inorganic N. Among various methods for measuring soil total nitrogen contents, Kjeldahl distillation and Indophenol blue method have widely used due to reliability and economic advances. Also, two methods can analyze more samples at the same time compared with other nitrogen measuring methods. For evaluating inorganic N content, mainly in forms of nitrate-N ($NO_3{^-}-N$) and ammonium-N ($NH_4{^+}-N$), extraction with a single reagent such as 2M KCl has been employed, followed by Kjeldahl distillation or indophenol blue methods.
Methylobacterium organophilum을 이용하여 메탄 올로부터 고점성 다당류의 생산에 대한 질소원 이용의 통력학척 분석을 유가식 배양에서 수행하였다. 발효중 세포는 배지 중에 첨가된 질소원이 고갈된 후에도 계속 성장하였고, 에틸란은 질소원 고갈조건 하에서만 생성되였다 세포 성장은 배양초기에 첨가 한 질소원인 암모니아의 농도에 비례적으로 이루어 졌으나, 에릴란 생산은 첨가한 암모니아 농도가 $0.75g/\ell$ 이상에서는 오히려 현저하게 감소하였다. 초기 암모니아 농도가 높아질수록, 비세포중식 속도, 비산물생성 속도, 비기질소비 속도가 감소하였다. 높 은 암모니아 농도의 발효 속도들에 대한 저해작용을 감소시키기 위해, 질소원을 일정농도(암모니아 농도=$0.15g/\ell$) 이하로 유지시키면서 공급하는 유가식 배양법으로 메틸란의 농도를 $12.5g/\ell$ 까지 증가시킬 수있었다.
Spirodela polyrhiza and Lemna aequinoctialis often occurred at the sites of high ammonium concentration and at the sites of high nitrate concentration, respectively. We investigated the different distribution between two species in relation to the type of nitrogen sources and their concentrations. Our experiments showed that L. aequinoctialis grew faster than S. polyrhiza in nitrate media with lower than 15 mM concentration. The nitrate uptake was also faster in L. aequinoctialis than in S. polyrhiza. However, neither differences in growth nor in uptake patterns between these two species were observed in ammonium media. Glutamine synthetase (GS), glutamate dehydrogenase (GDH) and glutamate synthetase (GOGAT) activities were higher in L. aequinoctialis. In particular, nitrate reductase activity (NRA) in L. aequinoctialis was 12.1 times as high as that in S. polyrhiza. These results showed that the two species responded varyingly to the types of nitrogen sources and their concentrations. Therefore, the difference in geographic distribution between the two species appeared to reflect the interspecific differences in enzyme activities and, subsequently, nitrogen absorption abilities.
본 연구에서는 고농도 암모니아성질소로 오염된 고체배지로부터 분리해 낸 Leclercia adecarboxylata를 이용하여 암모니아성질소의 제거특성 및 기작을 파악하여 폐수처리의 적용가능성에 대해 살펴보았다. 질소제거에 있어서 가장 널리 알려진 생물학적 질산화와 후탈질에 의한 질소의 대기로의 방출이 아닌 질소합성균주를 이용한 질소의 체내합성을 이용한 영양물질의 제거 가능성에 대해 접근해 보았다. L. adecarboxylata는 무염분조건에서 암모니아성질소의 제거와 균체중식이 가장 왕성했으나, 염분이 4%를 넘어서게 되면 그 효율은 급격히 저하되었다. 약 80 mg/L의 암모니아성질소는 20시간 이내에 거의 대부분 제거되었으나, 500 mg/L인 시료는 탄소원의 부족으로 인해 50시간 이상 처리후에도 50%의 제거율에도 미치지 못해 탄소원이 많을수록 질소제거율은 높음을 알 수 있었다. 탄소원이 모두 소모되고 난 이후에는 더 이상 질소제거는 이루어지지 않았으나, 탄소원을 추가로 공급했을 때 제거효율은 다시 증가했다. 시료의 pH는 미생물의 증식에 의해 8에서 6.36까지 감소했다. 암모니아성질소가 제거되는 동안 아질산성질소와 질산성질소의 축적은 일어나지 않았고, TKN값은 큰 차이를 보이지 않은 것으로 미루어 볼 때 유기질소로의 합성을 추측할 수 있었다. 유기질소 중 단백질의 농도를 측정해 본 결과 초기시료에서는 불검출 되었으나, 48시간 경과후의 시료에는 193.1 mg/L의 단백질이 검출 되었다. 따라서 L. adecarboxylata는 암모니아성질소를 유기질소로 합성하는 능력이 탁월하여 폐수중의 암모니아성질소의 제거에 이용가치가 클 것으로 판단된다.
This study was conducted to investigate the effects of different levels and types of nitrogen fertilizer on seedlings and soil chemical properties in a semi-arid area, Mongolia. 2-year-old Populus sibirica and 4-year-old Ulmus pumila seedlings were planted in May 2014. Six treatments with three levels of nitrogen (low-level: urea $5g\;tree^{-1}$; medium-level: urea $15g\;tree^{-1}$, ammonium sulfate $33g\;tree^{-1}$, urea $15g\;tree^{-1}$ with potassium phosphate $10g\;tree^{-1}$; high-level: urea $30g\;tree^{-1}$) were applied and for the medium-level of nitrogen, different types of fertilizer were treated. Survival rate, root collar diameter (RCD) growth rate, leaf nitrogen concentration of seedlings, and soil chemical properties were determined in August 2014. The seedling survival rate of both species decreased as the level of nitrogen increased. This result can be explained by water stress caused by nitrogen fertilization in arid regions. The RCD growth rate of P. sibirica was significantly decreased by the treatment of high-level of nitrogen due to excessive nitrogen fertilization, and was increased by the treatment of ammonium sulfate due to sulfur which might promote nitrogen uptake. The leaf nitrogen concentration of P. sibirica did not change by the treatment of low-level of nitrogen, and was increased by the treatment of medium-level of nitrogen. There were no significant differences in the RCD growth rate and the leaf nitrogen concentration of U. pumila among the six treatments. None of soil chemical properties was affected by nitrogen fertilization. Overall, the low-level of nitrogen showed no effect on seedlings and soil chemical properties, except on survival rate of U. pumila and the high-level of nitrogen was considered excessive fertilization. Continuous monitoring of medium-level nitrogen fertilization including the ammonium sulfate, which increased early growth of seedlings, would be needed to elucidate the effect of fertilization on seedling growth and soil properties in a semi-arid region.
An analytical method for particulate carbon and other elements by using elemental analyzer was investigated. Carbon, hydrogen, and nitrogen was determined as CO$_{2}$, H$_{2}$, and N$_{2}$, respectively. Organic was determined after scparation from elemental carbon(Cae) by volatilization and thermal decomposition in a heated helium flow. With organic materials examined in this reprot, more than 90% of carbon was detected as above 600$^{\circ}$C. But it is considered that a few percents of some compounds were charred above 550$^{\circ}$C. A small amount of Cae was oxidized in the inert atmosphere above 850$^{\circ}$C, but the reason was not explained clearly. Based on the thermal chracteristics of Cao it was found that the optimum temperature of heating in the helium flow of an elemental analyzer for Cao analysis is 630$^{\circ}$C. Carbon in a sample after removing Cao was assumed as Cae and the gramatom ratio of hydrogen to carbon in the sample was 0.4 and less. Rescovery of nitrogen derived from some ammonium salts and nitrates was 100% by two-step measurement with elemental analyzer. By the analytical method investigated in this report, carbon and other elements in suspended particulates(S.P) collected at an urban area in Seoul were measured. There was a good correlation between total nitrogen in SP measured by elemental analyzer and nitrogen estimated form ammonium ions and nitrate ions in SP. The nitrogen from these ions accounts for 80% of the total nitrogen. It is further suggested that the residue(20%) of the total nitrogen is attributed to the other nitrogeneous compounds.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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