光合成細菌のフロキュレーションによる有害金属イオンの除去

通过光合细菌的絮凝去除有害金属离子

基本信息

批准号：
08878076
负责人：
松永是
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

当研究室で分離され、新種と同定された海洋光合成細菌Chromatium sp.NKPB002017は、その菌体懸濁液に海水を添加することにより容易に凝集し、沈殿を生じる(フロキュレーション)、性質を有することが示されている。また、この現象はマグネシウム等の多価イオンを添加した場合にも生じる。しかし、光合成細菌のフロキュレーション機構の解明、及び工学的応用に関する研究はこれまで全く行われてない。一方、光合成細菌はリンや窒素源を菌体内に取り込むため、これらの除去を行う微生物として注目され、多様な廃水処理への応用が研究されているが廃水中の有害金属イオンの除去に応用することは全く新しい試みである。本研究では生物による環境保全、修復技術(バイオレメディエーション)の1つとして海水の添加により容易に菌体を回収可能な海洋光合成細菌による有害金属イオン除去法の確立を目的とした。Chromatium sp.NKPB002017の菌体懸濁液に、海水を30%以上の割合で添加し、pHを8以上とした場合、約1時間で80%以上の菌体にフロキュレーションが生じた。この海水の添加によるフロキュレーションはpHに依存し、pH5においてはほとんどフロキュレーションが生じなかったが、pH6以上でフロキュレーションが生じ、特にpH8以上で急激なフロキュレーションの形成が観察された。さらに、2価以上の金属イオンの影響を受け、特にカルシウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、及びストロンチウムが効果的であった。このフロキュレーションが生じる原因の1つとして、海水中の陽イオンが正電荷を帯びたリン酸化合物や水酸化物を形成したためと考えられた。さらに、海水中に含まれる多価の金属イオンによる架橋反応、海水の添加による細胞表面の疎水性度の変化、光合成細菌の代謝産物による影響等も関与していると考えられた。

在我们的实验室中分离并被确定为新物种的海洋光合细菌Chromtia ch.NKPB002017已被证明具有通过在细胞悬浮液中添加海水易于聚集和沉淀的特性。当添加多载离子（例如镁）时，也会发生这种现象。但是，尚未对光合细菌或工程应用的絮凝机制进行阐明。另一方面，光合细菌将磷和氮源吸收到细菌中，并引起人们的注意，因为微生物将其去除这些磷，并且已经研究了它们在各种废水处理中的应用，但是应用于清除废水中有害金属离子的去除是全新的尝试。这项研究旨在建立一种使用海洋光合细菌去除有害金属离子的方法，该细菌可以通过添加海水轻松恢复细菌，这是通过生物体的环境保护和修复技术之一（生物修复）。当将海水添加到Chromatium sp.NKPB002017的细胞悬浮液中，以30％或更高的比例将pH值设置为8或更多时，大约1小时内发生了8个或更多细胞中的絮凝。通过添加海水的这种絮凝是pH值依赖性的，在pH 5时，几乎没有发生絮凝，但是在pH 6或更高时，偶然室的形成尤其是在pH 8或更高时观察到。此外，钙，锰，钴，镍，锌和锶特别有效，受两个以上Valent品种的金属离子的影响。这种絮凝的原因之一被认为是因为海水中的阳离子形成了带正电荷的磷酸化合物和氢氧化物。此外，人们认为，由海水中包含的多价金属离子引起的交联反应，由于添加了海水而引起的细胞表面疏水性的变化以及光合细菌的代谢产物的影响。