ガンマ線照射マクロポーラス微生物バイオマットの鉛除去効果.水産養殖への応用の提案

Efficacy of Gamma-Irradiated Macroporous Microbial Biomat for Lead Removal: A Proposed Application to Aquacultures.

• Marwa Gamal
• Al-Zahraa Ahmad Karam El Deen
• Iman Kamel Abou Mourad
• Hussein Abd El Kareem
• Ola M Gomaa

抄録

養殖における鉛の動員とそれに伴う健康被害から、安価で再利用可能な方法を用いて短時間で鉛を除去することが求められている。ルファ上に固定化された Trichoderma viride で形成された 3D マクロポーラス微生物バイオマットを Pb 除去に使用した。このバイオマットを用いて、pH、温度、接触時間を最適化した条件下で、初期の400mg/kgPbの79%を24時間で除去し、87%まで増加した。Pbのバイオリムーバルに必要な時間を1時間に短縮するために、前処理したバイオマットを使用した結果、ガンマ線（0.01 kilogray [kGy]）に曝露した場合、除去率は58％から96％に増加した。照射したバイオマットを、走査型電子顕微鏡(SEM)、エネルギー分散型X線(EDX)、及びフーリエ変換赤外(FTIR)分光法を用いて、形態、表面バイオ吸着Pb及び表面官能基の元素分析の観点から調査した。その結果、吸着パターンに違いが見られた。このバイオマットは3サイクル連続で効率的に再利用され、下向き流で89％の除去率を示した固定床カラムや実際の養殖サンプルでも使用された。前処理された微生物バイオマットは、固定床反応器やバイオフィルターとしての使用に非常に適しており、再循環型養殖システム(RAS)での試験も可能であり、水の保全と養殖の持続可能性に貢献している。Integr Environ Assess Manag 2020;16:508-516.

Lead mobilization in aquaculture and its generated health hazards prompted the use of a cheap and reusable method for its removal within a short duration. A 3D macroporous microbial biomat formed of Trichoderma viride immobilized on luffah was used for Pb removal. The biomat was used to remove 79% of initial 400 mg/kg Pb in 24 h that increased to 87% under optimized conditions of pH, temperature, and contact time. In order to reduce the time needed for Pb bioremoval to 1 h, pretreated biomats were used, resulting in an increase in removal from 58% to 96% upon exposure to gamma radiation (0.01 kilogray [kGy]). The irradiated biomat was studied in terms of morphology, elemental analysis of surface biosorbed Pb and surface functional groups using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDX), and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The results show a difference in the adsorption pattern. The biomat was reused efficiently for 3 consecutive cycles and was also used in fixed bed column showing 89% removal for downward flow and in real aquaculture samples. Pretreated microbial biomats are very suitable for use in fixed bed reactors or as a biofilter and can be tested in recirculating aquaculture systems (RASs), thereby contributing to water conservation and aquaculture sustainability. Integr Environ Assess Manag 2020;16:508-516. © 2020 SETAC.

© 2020 SETAC.