8/9/2025#NOPUBLISH# Phycore mediation of arsenic using living microalgae

ABSTRAK:

Polusi arsenik (As) menjadi masalah global yang semakin mendesak, mengingat dampaknyayang besar terhadap kesehatan manusia dan ekosistem. Arsenik yang terkontaminasi dalam sumberair dan tanah dapat menyebabkan keracunan akut hingga penyakit kronis, termasuk kanker. Olehkarena itu, upaya untuk menemukan solusi ramah lingkungan dalam menangani polusi arsenik sangatpenting. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi kandidat phycoremediasi arsenik yang superiordengan mengevaluasi efikasi penyisihan, toleransi, dan mekanisme akumulasi pada lima strainmikroalga, termasuk Chlorophyta (Chlorella sp., Monoraphidium sp., Chlamydomonas sp.) danCyanobacteria (Oscillatoria sp., Spirulina sp.). Penelitian ini fokus pada perbandingan efisiensipenghilangan arsenik oleh berbagai spesies mikroalga serta analisis terhadap toleransi, bioakumulasi,dan bioadsorpsi arsenik yang dimiliki oleh masing-masing spesies. Lima spesies mikroalga yangdigunakan dalam penelitian ini dibiakkan dalam media BG-11 yang mengandung arsenik padakonsentrasi 10 ppm.Pengukuran dilakukan terhadap laju pertumbuhan mikroalga yang dinilai melalui Optical Density(OD), perubahan pH sistem, kandungan karbohidrat, serta kadar arsenik dalam kultur yang dianalisismenggunakan teknik ICP-MS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Chlorella sp. dan Chlamydomonassp. memiliki laju pertumbuhan yang signifikan pada hari ke-12, sementara Oscillatoria sp. dan Spirulinasp. menunjukkan kestabilan yang baik meskipun terpapar arsenik. Analisis kandungan karbohidratmenunjukkan bahwa Chlorella sp. dan Chlamydomonas sp. menghasilkan karbohidrat lebih tinggi dibawah stres arsenik, yang menunjukkan adanya respons metabolik terhadap stres tersebut. Oscillatoriasp. terbukti memiliki efisiensi penyisihan arsenik terbaik sebesar 33%, diikuti oleh Chlamydomonas sp.sebesar 32%, dan Spirulina sp. sebesar 29%. Selain itu, Oscillatoria sp. menunjukkan kapasitastertinggi untuk bioakumulasi arsenik dan bioadsorpsi, menjadikannya strain yang paling potensial untukaplikasi remediasi logam arsenik. Hasil ini memberikan wawasan baru mengenai potensi mikroalgasebagai solusi bioremediasi yang efektif dan ramah lingkungan untuk mengelola kontaminasi arsenik.

ABSTRACT:

Arsenic pollution (As) is becoming an increasingly urgent global problem, given its massive impacton human health and ecosystems. Arsenic contamination in water sources and soil can cause acutepoisoning to chronic diseases, including cancer. Therefore, efforts to find environmentally friendlysolutions to arsenic pollution are essential. This study aimed to identify superior arsenic-mediatedphycoremediation candidates by evaluating the elimination efficacy, tolerance, and accumulationmechanism in five strains of microalgae, including Chlorophyta (Chlorella sp., Monoraphidium sp.,Chlamydomonas sp.) and Cyanobacteria (Oscillatoria sp., Spirulina sp.). This study focuses oncomparing the efficiency of arsenic removal by various species of microalgae and the analysis of thetolerance, bioaccumulation, and bioabsorption of arsenic possessed by each species. The fivemicroalgae species used in this study were cultured in BG-11 media containing arsenic at 10 ppm.Measurements were made of microalgae growth rates assessed through Optical Density (OD),changes in system pH, carbohydrate content, and arsenic levels in cultures analyzed using the ICP-MStechnique. The study results showed that Chlorella sp. and Chlamydomonas sp. had a significant growthrate on day 12, while Oscillatoria sp. and Spirulina sp. showed good stability despite exposure to arsenic.Carbohydrate content analysis revealed that Chlorella sp. and Chlamydomonas sp. Highercarbohydrates are produced under arsenic stress, which indicates a metabolic response to that stress.Oscillatoria sp. is proven to have the best arsenic removal efficiency of 33%, followed byChlamydomonas sp. by 32% and Spirulina sp. by 29%. In addition, Oscillatoria sp. exhibits the highestcapacity for arsenic bioaccumulation and bioabsorption, making it the most potential strain for arsenicmetal remediation applications. These results provide new insights into the potential of microalgae asan effective and environmentally friendly bioremediation solution to manage arsenic contamination.

مستخلص البحث:

كانت تلواثت الزرنيخ (As) من املشكالت العاملية املتزايدة إحلاحا ابلنسبة إىل أتثرياهتا الكبرية على صحة اإلنسان والنظام البيئي. فالزرنيخامللوث ملصادر املياه والرتبة يسببإىلالتسمم احلاد ويكون مصابة األمراض املزمنة، منها السرطان. ولذلك، فإن احملاولة إىل إجياد حلول صديق للبيئةملعاجلة تلوث الزرنيخذو مهمةكفاءة اإلزالة والقدرة على التحمل وآليات . هذا البحث يهدف إىل حتديد أفضل املعاجلة النباتية للزرنيخ من خالل تقييمالرتاكم لدى مخس سالالت من الطحالب الدقيقة الىت حتتوى على طحالب خضراء (Chlorella sp., Monoraphidium sp.,Chlamydomonas sp) والبكترياي الزرقاء (Oscillatoria sp., Spirulina spكز على مقارنة كفاءة إزالة الزرنيخ بني). هذا البحث يركل نوع. األنواع املختلفة من الطحالب الدقيقة ابإلضافة إىل حتليل القدرة على التحمل والرتاكم احليوي واالمتزاز احليوي للزرنيخ منوقد متت تنمية أنواعاخلمسة املستخدمة يف هذا البحث بوسطBG-11كيزالذى حيتوي على الزرنيخ برت10أجزاء يف املليون (ppm.)قام الباحث مبقياس معدل منو الطحالب الدقيقة من خالل الكثافة البصرية (OD) وتغريات نظامpHكيزوحمتوى الكربوهيدرات وترالزرنيخيف املستنبت الذي مت حتليله ابستخدام تقنيةICP-MS. أوضحت نتائج هذا البحث أنChlorella spوChlamydomonas spتنموانمنوا سريعا يف اليوم الثاين عشر، أماOscillatoria spوSpirulina spاثبتان جيدا رغم أهنمامعرض للزرنيخ. ابإلضافة إىل حتليل حمتوىالكربوهيدرات أوضح أنChlorella spوChlamydomonas spأنتجتا كربوهيدرات بكمية أعلى حتت ضغط الزرنيخ املشري إىل وجوداستجابة أيضية عليه. وقد ثبت أنOscillatoria spأفضل كفاءة يف إزالة الزرنيخ بنسبة33% مث يتبعChlamydomonas spبنسبة32%، وSpirulina spبنسبة29%. انطالقا من ذلك أظهرتOscillatoria spأعلى قدرة على الرتاكم احليوي واالمتزاز احليوي للزرنيخ، مماكحلول ال جتعل الساللة أكثر كفاءة لتطبيقات املعاجلة احليوية للزرنيخ. وتوفر هذه النتائج رؤية جديدة حول إمكانيات الطحالب الدقيقةفعالة والصديقللبيئة ملعاجلة تلوث الزرنيخ