Evaluation of Methane Oxidation and the Production Potential of Soils in an Urban School

Methane oxidation and the production potentials of ground soil (soil A) and garden soil (soil B, C, & D) in an urban school were evaluated, and the methanotrophic and methanogen communities in the soil samples were quantified using quantitative realtime PCR. The methanotrophic community in the raw soil A sample possessed a $6.1{\times}10^3$ gene copy number/g dry weight soil, whereas those in the raw soils B~D samples were $1.6-1.9{\times}10^5$ gene copy numbers/g dry weight soil. Serum bottles added with the soil samples were enriched with methane gas, and then evaluated for their methane oxidation potential. The soil A sample had a longer induction phase for methane oxidation than the other soils. However, soil A showed a similar methane oxidation potential with soils B~D after the induction phase. The methanotrophic community in the enriched soil A sample was increased by up to $2.3{\times}10^7$ gene copy numbers/g dry weight soil, which had no significantly difference compared with those in soils B~D ($1.2-2.8{\times}10^8$ gene copy numbers/g dry weight soil). Methane production showed a similar tendency to methane oxidation. The methanogens community in raw soil A ($1.7{\times}10^5$ gene copy number/g dry weight soil) was much less than those in raw soils B~D ($1.3-3.4{\times}10^7$ gene copy numbers/g dry weight soil). However, after methane gas was produced by adding starch to the soils, soil samples A~D showed $10^7$ gene copy numbers/g dry weight soil in methanogens communities. The results indicate that methanotrophic and methanogenic bacteria have coexisted in this urban school's soils. Moreover, under appropriate conditions for methane oxidation and production, methanotrophic bacteria and methanogens are increased and they have the potential for methane oxidation and production.

도심 학교 토양의 메탄 산화 및 생성 잠재력 평가

본 연구에서는 도심 학교 운동장(soil A)과 화단(soil B, C, & D)에서 채취한 토양의 잠재적인 메탄 산화 및 생성능을 평가하였다. 토양 원시료 중 메탄 산화균 수를 정량 분석한 결과, 운동장 토양(soil A)는 $6.1{\times}10^3$ gene copy number/g dry weight soil이었으나, 화단 토양(soil B~D)는 $1.6-1.9{\times}10^5$ gene copy number/g dry weight soil이었다. 토양을 넣은 혈청병에 메탄 가스를 주입하여 잠재 메탄 산화능을 평가한 결과, 운동장 토양은 다른 토양보다 메탄을 산화하기까지 긴 유도기를 보였으나, 유도기 이후에는 화단 토양과 거의 유사한 메탄 산화능을 나타냈다. 또한 운동장 토양의 메탄 산화균 수는 $2.3{\times}10^7$ gene copy number/g dry weight soil까지 증가하여 화단 토양의 메탄 산화균 수($1.2-2.8{\times}10^8$ gene copy number/g dry weight soil)과 유의적 차이를 보이지 않았다. 교정에서 채취한 토양의 메탄 생성 거동도 메탄 산화와 유사한 패턴을 보였다. 토양 원시료의 메탄 생성균 수는 화단 토양($1.3-3.4{\times}10^7$ gene copy number/g dry weight soil)에 비해 운동장 토양($1.7{\times}10^5$ gene copy number/g dry weight soil)이 훨씬 적었다. 그러나 토양에 유기물을 첨가한 후 메탄 생성 현상이 발휘된 후에는 메탄 생성 균수는 운동장 토양과 화단토양 모두 $10^7$ gene copy number/g dry weight soil 수준이었다. 본 연구를 통해 도심 교정에서 채취한 네 종류의 토양은 모두 메탄 산화균 및 생성균을 가지고 있으며, 메탄 산화와 생성에 적합한 조건이 되면, 메탄 산화균 및 생성균의 개체군이 증가하여 메탄을 산화하거나 생성할 수 있는 잠재력을 지니고 있음을 알 수 있었다.