초록
Toluene을 유일 탄소원으로 배양한 혼합미생물 군으로부터 순수미생물을 분리배양한 후, 염기서열을 분석하여 Pseudomonas sp. TDB4 균주를 얻었다. 이 균주의 VOC 분해능을 평가하기 위해 toluene, benzene, p-xylene, styrene을 대상기질로 하여 회분식 생분해실험을 진행하였으며, 단일 기질인 경우 toluene, benzene, styrene, p-xylene의 순으로 분해능이 좋은 것으로 나타났다. 또한 VOCs 혼합물을 주입하였을 경우에는 모든 조합조건에서 styrene, toluene, benzene, pxylene의 순서로 쉽게 분해하였다. 이러한 결과로부터 VOC가 공존할 경우 toluene과 p-xylene은 다른 VOC의 분해를 촉진시키지만 styrene은 저해물질로 작용함을 알 수 있었다. 한편 연속식 계면활성제 미생물 반응기(Bioactive Foam Reactor, BFR)에 혼합미생물 배양액과 TDB4 배양액을 접종하고 장기 운전하면서 운전특성과 미생물 동적변화를 확인하였다. VOCs 혼합물질 유입농도가 250 ppm 이상에서는 처리효율이 급격히 저하되었는데, FISH 분석 결과에 따르면 동일한 시점에서 TDB4가 차지하는 비율이 전체 미생물의 20% 미만으로 감소하여 BFR의 처리효율과 미생물상은 매우 밀접한 관련이 있음을 알 수 있었다. 본 연구 결과 FISH 분석법을 계면활성제 미생물 반응기의 미생물 군집변화 해석에 유용하게 사용할 수 있음을 확인하였으며, 미생물 반응조를 장기간 운전할 때에는 안정적인 처리효율을 유지하기 위하여 주기적인 식종을 해주는 것이 적절하다고 판단된다.
A toluene-degrading bacterial strain was isolated from a mixed culture that was maintained using toluene as a sole carbon and energy source. The isolated bacterium was classified as Pseudomonas sp. TBD4 based on the close relationship to bacteria belonging to this genus. A bottle study to determine biodegradation rates of individual aromatic compounds showed that the biodegradation was faster in the order of toluene, benzene, styrene, and p-xylene. However, when various mixtures were subjected to TDB4, styrene was degraded at the highest rate, indicating that both toluene and p-xylene could stimulate the degradation of other substrates whereas styrene played as an inhibitor. In addition, the mixed culture and TDB4 were inoculated to the bioactive foam reactor (BFR), and the reactor performance and the corresponding change of microbial community were monitored using the fluorescent in situ hybridization (FISH) method. When an inlet concentration of the VOC mixture increased to greater than 250 ppm, the overall removal efficiency dropped significantly. The FISH measurement demonstrated that the ratio of TDB4 to the total bacteria also decreased to less than 20% along with the decline in removal efficiency in the BFR. As a result, the periodic addition of the pre-grown TDB4 might have been beneficial to achieve a stable performance in the BFR operated over an extended period.
