علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

جذب زیستی فلز سنگین نیکل توسط ریز جلبک Chaetoceros sp. از محلول‌های آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، دانشکده علوم و فنون دریایی-گروه بیولوژی دریا، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی ،تهران، ایران.
2 استادیار، دانشکده علوم و فنون دریایی-گروه بیولوژی دریا، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی ،تهران، ایران.
چکیده
هدف مطالعه­ حاضر استفاده از جلبکChaetoceros sp.  برای حذف فلز سنگین نیکل از محیط­ آبی و بررسی اثر پارامترهای موثر بر جذب فلز نیکل با استفاده از این جلبک بود. هم‎چنین ایزوترم جذب مورد بررسی قرار گرفت. در یک آزمایش دو مرحله­ای برای بررسی شرایط بهینه­ی رشد، جلبک تحت شرایط متفاوت دما، شدت نور و چرخه­ تاریکی/روشنایی کشت داده شد. پس از مشخص شدن شرایط بهینه رشد، در مرحله­ دوم توانایی جلبک به‎عنوان جاذب نیکل بررسی شد. عوامل تاثیرگذار بر حذف نیکل از محیط آبی توسط جلبک Chaetoceros شامل دما، زمان‌ تماس و غلظت‌ نیکل بود. نتایج نشان داد که در دمای30 درجه سانتی­گراد، شدت تابش نور µmol photon/m2s 600 و چرخه­ نوری 12 ساعت نور 12 ساعت تاریکی، جلبک Chaetoceros بالاترین راندمان رشد را داشته و به حداکثر غلظت 06/2 گرم بر لیتر رسید. حداکثر راندمان جذب نیکل در مطالعه­ حاضر 21/26 درصد بود که در دمای 30 درجه سانتی­گراد، زمان تماس 24 ساعت و غلظت 20 میلی­گرم بر لیتر نیکل حاصل شد. بررسی ایزوترم جذب بیانگر این بود که حداکثر ظرفیت جذب نیکل توسط ریز جلبک Chaetoceros 99/8 میلی­گرم بر گرم بود. نتایج نشان داد که به‎طور کلی با افزایش دما  تا 30 درجه سانتی­گراد، میزان جذب زیستی نیکل توسط جلبک Chaetoceros افزایش یافته و پس از آن افزایش دما تاثیر معکوس بر روند جذب داشت.
کلیدواژه‌ها

 
Akar, T., and Tunali, S., (2005), “Biosorption performance of Botrytis cinerea fungal by-products for removal of Cd (II) and Cu (II) ions from aqueous solutions”, Minerals Engineering, 18(11), 1099-1109, https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.03.002.
Alkorta, I., Hernández-Allica, J., Becerril, J.M., Amezaga, I., Albizu, I., and Garbisu, C., (2004). “Recent findings on the phytoremediation of soils contaminated with environmentally toxic heavy metals and metalloids such as zinc, cadmium, lead, and arsenic”, Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 3(1), 71-90, https://doi.org/10.1023/b%3Aresb.0000040059.70899.3d.
Ayele, A., Suresh, A., and Benor, S., (2021), “Phycoremediation of heavy metals, factors involved and mechanisms related to functional groups in the algae cell surface, A review”, Strategies and Tools for Pollutant Mitigation: Avenues to a Cleaner Environment, (pp. 269-289), https://doi.org/10.1007/978-3-030-63575-6_13
Cabanayan-Soy, R., de Peralta, G. M., and Juinio-Meñez, M.A., (2021), “Assessing the viability of commercial media for the mass culture of Chaetoceros muelleri”, The Philippine Journal of Fisheries, 28(1), 191-199.  https://doi.org/10.31398/tpjf/28.2.2019-0007.
Çeribasi, I. H., and Yetis, U. (2001), "Biosorption of Ni (II) and Pb (II) by Phanerochaete chrysosporium from a binary metal system–kinetics", Water SA, 27(1), 15-20, https://doi.org/10.4314/wsa.v27i1.5004.
Chakraborty, B.K., (2023), "Effect of pesticide and heavy metal toxicants on fish and human health", Journal of Crop and Weed, 19(1), 110-118, https://doi.org/10.22271/09746315.2023.v19.i1.1669.
Chen, H., Shan, S., Wang, C., Namsaraev, Z., Dubovskiy, I., Zhou, C., Ruan, R., Yan, X., and Cheng, P., (2023), “Mixotrophic culture of Chaetoceros sp. and its response to circadian rhythm”, Algal Research, 73, 103119. https://doi.org/10.1016/j.algal.2023.103119.
Emenike, E.C., Iwuozor, K.O., and Anidiobi, S.U., (2021), “Heavy metal pollution in aquaculture: sources, impacts and mitigation techniques”, Biological Trace Element Research, 1-17, https://doi.org/10.1007/s12011-021-03037-x.
Fu, F., and Wang, Q., (2011), “Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review”, Journal of Environmental Management, 92(3), 407-418. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011.
Goswami, R.K., Agrawal, K., Shah, M.P., and Verma, P., (2022), “Bioremediation of heavy metals from wastewater: a current perspective on microalgae‐based future”, Letters in Applied Microbiology, 75(4), 701-717. https://doi.org/10.1111/lam.13564.
Incharoensakdi, A., and Kitjaharn, P., (2002), “Zinc biosorption from aqueous solution by a halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica”, Current Microbiology, 45, 261-264. https://doi.org/10.1007/s00284-002-3747-0.
Kaczmarska, I., Ehrman, J.M., and Bates, S.S., (2001), A review of auxospore structure, ontogeny and diatom phylogeny”, In Proceedings of the 16th International Diatom Symposium, (pp. 153-168), Athens, Greece, University of Athens.
Kalash, K.R., Alalwan, H.A., Al-Furaiji, M.H., Alminshid, A.H., and Waisi, B.I., (2020), “Isothermal and kinetic studies of the adsorption removal of Pb (II), Cu (II), and Ni (II) ions from aqueous solutions using modified Chara sp. Algae”, Korean Chemical Engineering Research, 58(2), 301-306, https://doi.org/10.9713/kcer.2020.58.2.301.
Kaya, Y., Aksakal, Ö., and Ucun, H., (2009), “Biosorption of lead (ii) and zinc (ii) from aqueous solutions by Nordmann fir (Abies nordmanniana (Stev.) Spach. subsp. nordmanniana) cones”, Acta Chimica Slovenica, 56, 451-456.
Khummongkol, D., Canterford, G.S., and Fryer, C., (1982), “Accumulation of heavy metals in unicellular algae”, Biotechnology and Bioengineering, 24(12), 2643-2660, https://doi.org/10.1002/bit.260241204.
Krichnavaruk, S., Loataweesup, W., Powtongsook, S., and Pavasant, P., (2005), “Optimal growth conditions and the cultivation of Chaetoceros calcitrans in airlift photobioreactor”, Chemical Engineering Journal, 105(3), 91-98, https://doi.org/10.1016/j.cej.2004.10.002.
Langmuir, I., (1918), “The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum”, Journal of the American Chemical society, 40(9), 1361-1403, https://doi.org/10.1021/ja02242a004.
Makkasau, A., and Sahabuddin, E.S., (2023), “Addition of Cd 2+ metal ions to conway culture medium on Phytoplankton growth of Chaetoceros calcitrans”, International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, 13(6), 2052-2059.
Marella, T.K., Saxena, A., and Tiwari, A., (2020), “Diatom mediated heavy metal remediation: A review”, Bioresource Technology, 305, 123068, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123068
Molazadeh, P., Khanjani, N., Rahimi, M.R., and Nasiri, A., (2015), “Adsorption of lead by microalgae Chaetoceros sp. and Chlorella sp. from aqueous solution”, Journal of Community Health Research, 4(2), 114-127.
Mosleminejad, N., Ghasemi, Z., and Johari, S.A., (2024), “Ionic and nanoparticulate silver alleviate the toxicity of inorganic mercury in marine microalga Chaetoceros muelleri”, Environmental Science and Pollution Research, 31(13), 19206-19225, https://doi.org/10.1007/s11356-024-32120-8.   
Pahlavanzadeh, H., Keshtkar, A.R., Safdari, J., and Abadi, Z., (2010), “Biosorption of nickel (II) from aqueous solution by brown algae: Equilibrium, dynamic and thermodynamic studies”, Journal of Hazardous Materials, 175(1-3), 304-310, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.10.004.
Renu, K., Chakraborty, R., Myakala, H., Koti, R., Famurewa, A.C., Madhyastha, H., Vellingiri, B., George, A., and Gopalakrishnan, A.V., (2021), “Molecular mechanism of heavy metals (Lead, Chromium, Arsenic, Mercury, Nickel and Cadmium)-induced hepatotoxicity, A review”, Chemosphere, 271, 129735, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129735.
Salmani, N., Sayadi, M.H., and Rezaei, M.R., (2018), “Optimization of adsorption process of Cr (VI) from aqueous solution using biosynthesized palladium nanoparticles by spirulina platensis”, Modares Journal of Biotechnology, 9(2), 171-177.
Sayadi, M.H., Rashki, O., and Shahri, E., (2019), “Application of modified Spirulina platensis and Chlorella vulgaris powder on the adsorption of heavy metals from aqueous solutions”, Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(3), 103169, https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103169.
Supramaetakorn, W., Meksumpun, S., Kazuhiko, I., Thawonsode, N., and Veschasit, O., (2019), “Potential fucoxanthin production from a marine diatom”, Journal of Fisheries and Environment, 43(3), 1-10.
Turtureanu, A., Georgescu, C., and Oprean, L., (2008), “Nickel removal from aqueous solutions by flotation with cationic collector, Determination of the optimum separation conditions”, Chemical Bulletin, Politehnica University, (Timişoara), 53(67), 286-288.
Wang, S.C., Gao, Z.Y., Liu, F.F., Chen, S.Q., and Liu, G.Z., (2021), “Effects of polystyrene and triphenyl phosphate on growth, photosynthesis and oxidative stress of Chaetoceros meülleri”, Science of The Total Environment, 797, 149180, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149180.
Wilde, E.W., and Benemann, J.R., (1993), “Bioremoval of heavy metals by the use of microalgae”, Biotechnology Advances, 11(4), 781-812, https://doi.org/10.1016/0734-9750(93)90003-6.
Zhou, H., Zhao, X., Kumar, K., Kunetz, T., Zhang, Y., Gross, M., and Wen, Z., (2021), “Removing high concentration of nickel (II) ions from synthetic wastewater by an indigenous microalgae consortium with a Revolving Algal Biofilm (RAB) system”, Algal Research, 59, 102464, https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.102464.
Zhou, W., Chen, P., Min, M., Ma, X., Wang, J., Griffith, R., Hussain, F., Peng, P., Xie, Q., Li, Y., and Shi, J., (2014), “Environment-enhancing algal biofuel production using wastewaters”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 36, 256-269, https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.04.073.
دوره 9، شماره 4
زمستان 1403
صفحه 15-26

  • تاریخ دریافت 05 دی 1402
  • تاریخ بازنگری 16 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 30 خرداد 1403