Fungi-induced dissolution of lead apatite in the P-deficient environment

Abstract

Piromorfit to należący do grupy apatytów chlorofosforan ołowiu o wzorze Pb5(PO4)3Cl. Charakteryzuje go bardzo niska rozpuszczalność oraz łatwość krystalizacji z roztworów wodnych. Do neutralizacji jonów ołowiu w zanieczyszczonych glebach lub odpadach przemysłowych stosuje się immobilizację in-situ ołowiu polegającą na wytrącaniu piromorfitu poprzez reakcję z fosforanami, którymi wzbogacane (nawożone) są skażone gleby. Trwałość takiego zabiegu może być obniżona przez działanie mikroorganizmów należących do grupy PSM (Phosphate Solubilzing Microorganisms), które w środowisku glebowym mogą aktywnie pozyskiwać jony PO43- z piromorfitu powodując remobilizację szkodliwego ołowiu. W pracy zbadano eksperymentalnie wpływ grzyba glebowego z gatunku Rhizopus arrhizus na rozpuszczalność piromorfitu w warunkach niedoboru fosforu i w obecności piromorfitu. Stwierdzono, że grzyby mogą w tych warunkach aktywnie zwiększać rozpuszczalność piromorfitu w celu pozyskania fosforanów przyczyniając się do remobilizacji jonów Pb2+. Zjawisko może wpłynąć na obniżenie efektywności fosforanowej metody immobilizacji ołowiu.

The stability of mineral pyromorphite Pb5(PO4)3Cl in the presence of a soil fungus has been investigated in a set of batch solution experiments where synthetic lead apatite was reacted with a common decomposer, Rhizopus arrhizus. Pyromorphite is well known for its stability under a wide range of geochemical conditions, extremely low solublity and ability to crystallize from aqueous solutions. Phosphate-induced precipitation of pyromorphite is an effective method in reducing bioavailability of lead in contaminated soils and wastes by in situ immobilization resulting in neutralization of the toxicity without removal. The dissolution of pyromorphite, however, can be accelerated by the presence of Phosphate Solubilzing Microorganisms (PSM). They are able to liberate phosphate ions from inorganic P-bearing compounds causing simultaneous remobilization of toxic lead. This study demonstrates that Rhizopus arrhizus can directly promote the mobilization of lead from pyromorphite in phosphorous-defficient environment. At this conditions, lead apatite can be treated as a valuable source of an essential macronutrient for all living organisms – a phosphorous and might be actively scavenged by fungi. This may affect long-term effectiveness of in-situ soil reclamation methods.