Abstract
Changes in spectroscopic characteristics and pyrene binding coefficients of terrestrial dissolved organic matters(DOM) were investigated during microbial incubation. The incubation studies were conducted for 21 days using a leaf litter DOM and a soilderived DOM with an inoculum from a river. The dissolved organic carbon(DOC), the specific UV absorbance(SUVA), the synchronous fluorescence spectra, and the pyrene organic carbon-normalized binding coefficient(K$_{oc}$) of the DOM were measured at the incubation days of 0, 3, 7, 14 and 21. After the 21-day incubation, DOC were reduced to 61% and 51% of the original concentrations of the litter DOM and the soil-derived DOM, respectively. Comparison of the spectroscopic characteristics before and after the incubation revealed that the SUVA, the fulvic-like fluorescence(FLF), the humic-like fluorescence(HLF) of the different DOM were enhanced by the incubation whereas the protein-like fluorescence(PLF) was reduced. This indicates that more aromatic and humic-like compounds were enriched during the biodegradation process while biodegradable and weak carbon structures were depleted. Irrespective of the DOM sources, SUVA values showed a positive relationship with pyrene K$_{oc}$ with a correlation coefficient of 0.97. The FLF and HLF also exhibited good correlations with K$_{oc}$ values although different regression equations were obtained from the different DOM. Our results suggest that the selected spectroscopic characteristics could be good estimation indices for the changes of the binding reactivity of DOM for hydrophobic organic contaminants during biodegradation process.
본 연구에서는 낙엽과 토양에서 추출한 용존 자연유기물질(DOM)을 대상으로 생분해 과정 중 변화하는 분광특성과 pyrene 결합 반응성을 조사하였다. 유기물질 특성 변화 분석을 위해 용존 유기탄소(DOC), 용존 자연유기물질 내 방향족 탄소성분을 나타내는 고유흡광도(Specific UV absorbance: SUVA), synchronous 형광 스펙트럼과 유기탄소결합계수(pyrene organic carbon-normalized binding coefficient: K$_{oc}$) 분석을 실시하였다. 3주간의 배양기간 동안 낙엽 추출 DOM과 토양 DOM의 DOC는 각각 61%, 51% 감소하였다. 배양 전과 후의 분광특성을 비교해 보면 단백질/아미노산 계 형광특징(PLF)은 점차 감소된 반면 SUVA, 펄빅산계 형광 특징(FLF)과 휴믹산 계 형광 특징(HLF)은 점차 증가하였다. 이러한 자연유기물질의 분광특성 변화는 생분해 과정을 통해 휴믹화가 진행되며 자연유기물질 내 비방향족 생분해성 탄소성분이 단단한 구조의 방향족 탄소구조로 변화됨을 시사한다. SUVA 값과 유기오염물질과의 결합정도를 나타내는 K$_{oc}$ 값 사이에서는 시료의 종류와 상관없이 1차 상관관계(r = 0.97)를 보여 주어 생분해가 진행되는 동안 방향족 탄소구조 분포가 자연유기물질의 소수성 오염물질과의 결합 정도에 큰 영향을 미침을 보여주었다. 또한 형광특징 중 FLF와 HLF가 K$_{oc}$ 값과 높은 상관관계를 보였으며 자연유기물질의 기원에 따라 다른 상관관계식을 보여주었다. 본 연구를 통해 생분해가 진행되는 동안 자연유기물질 성분변화 및 소수성 유기오염물질의 거동 예측에 자연유기물질의 분광특성이 좋은 모니터링 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다.
