Biosorption of Pb and Cd by Indigenous Bacteria Isolated from Soil Contaminated with Oil and Heavy Metals

Indigenous bacterium which shows a tolerance to high metal toxicity was isolated from soil concomitantly contaminated with oil and heavy metals. The characteristics of the bacterium for Pb and Cd biosorption was investigated under the various experimental conditions such as bacterial growth phase, the initial metal concentration, the input biomass amount, temperature and pH. The Langmuir adsorption isotherm modeling was described to know the capacity and intensity of biosorption. The low initial concentration of heavy metals and high biomass has a maximum heavy metal removal efficiency, but biosorption capacity of Pb and Cd has different values. Biosorption efficiency was highest in the end of the microbial growth stage and under pH 5~9 condition, but was less affected by temperature variation of 25~$35^{\circ}C$. The maximum biosorption capacity for Pb and Cd was 62.11 and 192.31 mg/g, respectively and each $R^2$ was calculated as 0.71 and 0.98 by applying Langmuir isothermal adsorption equation. Biosorption for Cd was considered as monomolecular adsorption to single layer on the surface of cells, whereas biosorption for Pb was considered as accumulation process into the cell by the microbial metabolism and precipitation reaction with anion of bacteria.

유류와 중금속으로 오염된 토양에서 분리한 미생물의 Pb와 Cd 생물흡착 특성

유류 및 중금속으로 오염된 토양에서 Pb 및 Cd에 내성을 갖는 미생물을 분리하여 미생물 내 중금속 흡착 특성을 조사하였다. 분리한 토착미생물의 Pb 및 Cd의 흡착특성과 흡착에 영향을 미치는 요인 중에 생장단계, 중금속 농도, 생물량, pH, 온도에 따른 영향을 비교하였다. 또한 흡착등온식을 적용하여 중금속의 흡착용량과 흡착강도를 알아보았다. 낮은 중금속 초기 농도와 높은 생물량에서 높은 중금속 제거 효율을 가지며 중금속 마다 다른 흡착 효율을 보여 주었다. 흡착 효율은 미생물 생장 말기, pH 5~9 조건에서 최적의 효율을 나타내었으나, 25~$35^{\circ}C$에서 온도 변화에 따른 영향은 미미하였다. 생물흡착 과정을 Langmuir 등온 흡착식에 적용하면, 이론적 최대 흡착량은 Pb와 Cd에 대해서 각각 62.11과 192.31 mg/g로 나타났고, $R^2$가 0.71과 0.98로 계산되었다. Cd는 세포 표면의 단일 층에 단분자 흡착에 의한 생물흡착이 진행되었으나, Pb는 미생물 대사 작용을 통한 세포 내로의 축적 작용과 미생물 내 음이온과의 반응에 의한 침전물 형성작용 둥을 통하여 생물흡착이 진행된 것으로 판단된다.