Research paper

Environmental impact of mining activity in Bor area as indicated by the distribution of heavy metals and bacterial population dynamics in sediment

L’impact environnemental de l’exploitation minière aux alentours de Bor comme indiqué par la distribution de métaux lourds et la dynamique de population bactérienne dans le sédiments

¹ West University of Timisoara, Faculty Chemistry, Biology, Geography, Department Biology-Chemistry, Pestalozzi 16, 300315 Timisoara, Romania
² University of Medicine and Pharmacy “Victor Babes”, Department of Cell and Molecular Biology, E. Murgu 2 300041, Timisoara, Romania
³ University of Medicine and Pharmacy “Victor Babes”, Department of Microbiology, E. Murgu 2 300041, Timisoara, Romania
⁴ Banat University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine from Timisoara, Faculty of Animal Science and Biotechnologies, Aradului Street 119, 300645, Timisoara, Romania

^⋆ Corresponding author: popescu.roxana@umft.ro

Received: 30 December 2015
Revised: 17 May 2016
Accepted: 26 May 2016

Abstract

The environmental impact of inorganic pollution is pronounced in water adjacent to Bor Copper Smelter Complex (RTB Bor, Serbia), with Cu, Zn, Pb, and As being the main determinants of aquatic pollution pattern. Communities of microorganisms present in the sediments are mainly affected by heavy metal pollution. Some groups of bacteria can be considered pollution bio-indicators, due to their sensibility and ability to bioaccumulate heavy metals, thus contributing to reducing pollution. This study investigates the relationships between trace element accumulation and heterogeneity in sediment bacteria community structure found in water streams adjacent to the Bor Copper Smelter Complex (RTB Bor, Serbia). Our results showed no contamination with copper, zinc, nickel, iron, and chromium, but did show a low to moderate contamination with lead and a moderate to high contamination with arsenic in aquatic sediments within the area of interest. Spatial heterogeneity in sediment-associated bacterial communities did not relate significantly to location of sampling sites, except for iron reducing bacteria. Iron reducing bacteria and nitrifying bacteria were the best distinguishing groups of bacteria. However, only iron reducing bacteria were significantly influenced by sampling locations. The iron reducing bacteria has correlated negatively with the degree of sediment contamination with lead, and therefore, we suggest that this group of bacteria could serve as potential bio-indicators of inorganic water contamination in Bor RTB area.

Résumé

L’impact environnemental de la pollution inorganique est détecté dans l’eau adjacente à la fonderie de cuivre de la ville de Bor (RTB Bor, Serbie), le Cu, Zn, Pb, et As étant les principaux déterminants du schéma de pollution aquatique. Les communautés de micro-organismes présents dans les sédiments sont les plus touchés par la pollution des métaux lourds. Certains groupes de bactéries peuvent être considérés comme bio-indicateurs de pollution par leur sensibilité, leur capacité à bio-accumuler d’autres métaux et à contribuer à réduire la pollution. Cette étude s’est penchée sur la relation entre l’accumulation d’oligo-éléments et l’hétérogénéité dans la structure du sédiment de la communauté bactérienne, dans les courants d’eau à proximité de la fonderie de cuivre de la ville de Bor (RTB BOR, Serbie). Nos résultats n’ont montré aucune contamination par le cuivre, zinc, nickel, fer et chrome, mais une contamination faible à modérée par le plomb, et une contamination modérée à forte par l’arsenic dans les sédiments aquatiques des zones d’intérêts. L’hétérogénéité spatiale dans les communautés bactériennes associées aux sédiments n’a pas de lien significatif avec l’emplacement des sites de prélèvements, à l’exception des bactéries réduisant le fer. Les bactéries réduisant le fer et les bactéries nitrifiantes étaient les meilleurs groupes distinctifs de bactéries; ils étaient fortement influencés par l’emplacement de sites d’échantillonnage. Les bactéries réduisant le fer sont négativement corrélées au degré de contamination par le plomb, et par conséquent nous proposons que ce groupe de bactéries serve comme potentiel bio-indicateur de contamination inorganique dans l’eau adjacente à RTB Bor.