リン酸塩岩石の可溶化とリン酸塩可溶化菌による鉛の固定化の可能性

Phosphate rock solubilization and the potential for lead immobilization by a phosphate-solubilizing bacterium ( sp.).

• Qi Wang
• Chunqiao Xiao
• Bo Feng
• Ruan Chi

抄録

近年、リン酸塩採掘荒地における鉛汚染が深刻化している。しかし、リン酸塩溶存菌によるリン酸塩採掘荒地の鉛汚染のバイオレメディエーションに焦点を当てた研究はほとんど行われていない。本研究では、リン酸塩採掘荒地から高い耐Pb性を有するリン酸塩可溶化菌（LA）を分離した。本研究では、中・低品位リン酸塩岩（PR）を可溶化し、鉛を固定化する能力を評価した。その結果、LAはPKO培地上でPRを効果的に可溶化し、培地中の可溶性リン酸塩を放出することがわかった。PRの可溶化とPbの固定化については、異なる初期Pb濃度とpHレベルで検討した。その結果、可溶性リン酸塩はPbの固定化に非常に有効であり、Pbの初期濃度が100mg/Lの場合にはPbの固定化率が高まることがわかった。さらに、フーリエ変換赤外分光法及びX線回折法を用いて、LAにおけるPRの可溶化及びPbイオンのバイオミネラリゼーションのメカニズムを評価した。その結果、PR表面とLAの一部の官能基が変化し、LAはPbイオンと一緒にヒドロキシアパタイトやピロリン酸塩を形成することがわかった。

Lead (Pb) pollution is getting more and more serious in phosphate mining wastelands recently. However, seldom studies focused on the bioremediation of Pb pollution in phosphate mining wastelands by phosphate-solubilizing bacterium (PSB). In this study, a PSB named LA with high Pb tolerance was isolated from a phosphate mining wasteland. Based on its cell morphology, physiology, and phylogenetic analysis, it was identified as sp. Its capabilities to solubilize mid-low-grade phosphate rock (PR) and immobilize Pb were assessed in this study. It was found that LA could effectively solubilize PR on PKO culture medium and release soluble phosphate in the culture medium. PR solubilization and Pb immobilization were investigated at different initial Pb concentrations and pH levels. The results showed that soluble phosphate was highly effective in immobilizing Pb and that when the initial concentration of Pb was 100 mg/L, the immobilization rate of Pb was enhanced. Further, the mechanisms underlying solubilization of PR and biomineralization of Pb ions in LA were evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray diffraction. The results showed that some functional groups on the PR surface and LA were altered, and LA could form hydroxyapatite and pyrophosphate with Pb ions.