The ability of algae to accumulate heavy metals from the surrounding environments is a widely recognized phenomenon that has a number of important implications. The metal binding characteristics of Chlorella vulgaris were investigated. Metal uptake by intact algal cells was found to consist of two processes ; (1) a fast, metabolism-independent surface reaction and (2) metabolism-dependent slow uptake. The effect of environmental variables on cadmium and zinc uptake was examined, and a striking pH effect for bioaccumulation was observed with metal adsorption being exerted an influence on by ionic strength in some degree. These results suggested that an ion-exchange mechanism accounts for the majority of metal adsorption. Equilibrium parameters governing the metal adsorption process were obtained by Scatchard analysis of both the cadmium and zine binding data. Carboxyl groups and amine groups of Chlorella vulgaris were modified for understanding of the effect of these fuctional groups on metal binding. Carboxyl-modified algae showed major decreases in Cd and Zn binding. Amine-modified algae also displayed some decreases in both metal adsorption, however, as exceeding a certain extent, the acetylation of amine groups increased metal uptake on the contrary. These results indicate that carboxyl groups on algal cells are responsible for a great portion of Cd and Zn binding, and that amine groups play auxiliary role as well.
조류에 의한 중금속 흡착은 예전부터 잘 알려져 알려져 온 성질이고, 이러한 성질의 유용성이 속속 밝혀지면서 이에 대한 연구가 최근 들어 활발히 이루어 지고 있다. 본 연구에서는 녹조류 Chlorella vulgaris의 카드뮴 및 아연흡착에 관한 일반적 성질과 그 결합기작을 알아보고자 하였다. 조류에 의한 중금속 흡착은 세포벽과 중금속 사이에서 일어나는 빠른 물리화학적 반응과, 그 뒤를 이어 나타나는 세포의 대사기작에따른 지속적인 중금속 축적의 2 단계로 나타났다. pH나 이온 강도에 따른 흡착 정도의 변화는, 이러한 중금속흡착이 세포벽과 중금속 사이의 전자기적 상호 작용에 크게 의존함을 암시하였다. 또한, 카드뮴과 아연의 흡착에 대한 실험결과를 Scatchard isotherm 으로 분석한 결과 세포흡착 과정에 관한 화학적 상수들이 얻어졌다. 카드뮴과 아연이 흡착되는 세포벽의 반응기를 결정하기 위하여 반응기를 화학적으로 변형시킨 후에 중금속에 대한 흡착도를 비교해 본 결과, carboxyl기가 카드뮴 및 아연의 주된 흡착기임을 알 수 있었고, amine기도 약간의 보조적 작용을 하는 것으로 나타났다. 이러한 조류의 중금속 흡착성에 관한 연구는 중금속 처리 및 회소 중금속의 추출, 생태계내의 중금속 오염도에 관한 지표연구, 그리고 중금속 정량분석의 민감도 향상등에 새로운 접근을 시도하는데 중요한 역할을 할 수 있으리라 생각된다.
