• 대한환경공학회지
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• 제27권6호
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• pp.635-641
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• 2005

황산염 환원 반응이 혐기성 조건 하에서 수소에 대하여 경쟁관계에 있는 메탄생성 및 환원성 탈염소화 반응에 미치는 영향을 평가하기 위한 회분식 실험을 수행하였다. 황산염 환원반응은 수소문턱농도가 2 nM로 탈염소화 반응과 유사하여 낮은 수소 농도에서 탈염소화를 저해하였으며 메탄생성균이 cDCE의 탈염소화를 저해시키는 것과는 달리 PCE의 cDCE 변환 과정부터 탈염소화를 억제하였다. 또한 황산염은 메탄생성을 억제하여 메탄생성균이 수소경쟁에서 제외되었는 바, 이는 메탄생성의 수소문턱농도(10 nM)가 상대적으로 높기 때문이다. 황산염이 존재하는 경우 탈염소화 효율은 식종 미생물의 농도에 큰 영향을 받지 않았는 바, 이는 식종 미생물 증가에 의해 탈염소화뿐만 아니라 황산염 환원반응도 동시에 촉진되었기 때문이다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.292-299
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• 2006

전자공여체로 벤조산염을 이용한 perchloroethene(PCE)의 환원성 탈염소화 과정에서 전자공여체의 첨가량 및 초기 미생물 식종량이 탈염소화에 미치는 영향을 평가하기 위하여 회분식 실험을 수행하였다. 벤조산염이 탈염소화를 위한 양론비 이하(전자공여체/수용체 비=0.5와 1)로 첨가된 경우 탈염소화 효율은 벤조산염 첨가량이 증가함에 따라 71%에서 94.3%로 증가하였으나, 탈염소화에 이용된 전자공여체의 분율은 92.7%에서 79.6%로 감소하였다. 메탄생성은 PCE와 trichloroethene(TCE)가 모두 cis-1,2-dichloroethene(cDCE)으로 전환된 후 문턱농도(threshold value, 10 nM) 이상으로 수소농도가 유지되는 동안 진행되었다. 벤조산염이 양론비 이상으로 첨가된 경우 탈염소화 완료 후 잔존하는 수소는 메탄생성량을 증가시켰다. 식종 미생물량의 증가는 지체기를 감소시켰지만 최대 탈염소화 속도는 벤조산염 분해 속도에 의해 결정되어 식종 미생물량에 큰 영향을 받지 않았다. 식종 미생물 농도가 높은 경우 초기 활발한 탈염소화로 인하여 메탄생성량은 감소하고, 탈염소화 효율은 증가하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권9호
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• pp.53-59
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• 2012

본 연구에서는 Slow Release Substrate(SRS)로 사용되는 TBOS의 분해특성과 TBOS 분해생성물인 acetate와 butyrate를 적용한 탈염소화 효율을 파악하고자 하였다. 회분식 실험은 GC/FID를 이용하여 TCE 및 cis-dichloroethene(cis-DCE), 1-butanol, TBOS를 분석하였으며, acetate와 butylate는 HPLC를 이용하여 분석하였다. 혐기성 가수분해 반응을 통해 1M의 TBOS는 4M의 1-butanol로 전환 및 축적되었으며, 가수분해율은 $0.186{\mu}M/day$로 나타났다. 또한, 1-butanol은 퇴적토 내 토착균주에 의해 acetate와 butyrate로 분해되었다. 이 결과 TBOS는 자연에서의 탈염소화 공정에서 SRS로 사용하기에 적합한 것으로 판단된다. Acetate와 butyrate를 전자공여체로 적용한 TCE 탈염소화 반응은 초기 TCE 농도가 낮아짐에 따라 탈염소화 효율은 높아지는 것으로 나타났다. 또한, acetate를 적용한 탈염소화 반응의 1차 반응 상수가 butyrate를 적용한 경우보다 높게 나타났다. 이는 탈염소화 반응에서 Geobacter lovleyi의 기질친화도 및 생분해성, 그리고 다양한 기질에 대한 적응도의 영향으로 판단된다. 그러나 Geobacter lovleyi의 TCE 탈염 소화 반응에 따른 cis-DCE의 축적이 발생할 경우 Geobacter lovleyi의 탈염소화 능력이 감소하는 것으로 나타났다. 결론적으로 SRS는 Geobacter lovleyi를 이용한 TCE 탈염소화 공정 향상에 도움이 될 것이며, 이에 따라 발생되는 cis-DCE는 영가철 같은 환원성 금속이나 공존 가능한 탈염소화 미생물을 이용한 처리가 함께 필요할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권5호
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• pp.304-311
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• 2012

산업용제로 널리 이용되고 있는 PCE (Perchloroethylene)나 TCE (Trichloroethylene)와 같은 염화에틸렌화합물은 안정된 세정력을 가지고 있어 널리 이용되고 있지만 무분별한 사용과 부주의한 취급으로 인해 최근 토양 및 지하수 오염지역이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 퇴적토, 슬러지, 토양, 지하수 등 다양한 지역에서 총 10개의 시료를 식종원으로 이용하여 생물학적 PCE 탈염소화 가능성을 평가하고, 가장 우수한 탈염소화 능력을 보인 낙동강 퇴적토 시료를 대상으로 PCE를 에틸렌까지 안정적으로 탈염소화 가능한 혼합미생물을 농화배양하였다. 농화배양된 탈염소화 미생물을 생물전기화학시스템(Bioelectrochemical System, BES)의 환원부에 식종하여 전극을 전자공급원으로 이용한 탈염소화 가능성을 평가한 결과, PCE가 TCE, cis-dichloroethylene, vinyl chloride를 거쳐 최종산물인 에틸렌으로 탈염소화됨을 확인할 수 있었다. Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE)를 이용한 미생물군집 분석결과, 농화배양액에서 구축된 탈염소 미생물 군집과 BES 환원전극부내 미생물 군집 구조는 다르게 나타났으며, 전기화학적 활성을 지닌 다양한 미생물이 존재함을 확인할 수 있었다. BES 환원전극부에서 부유성장하는 미생물과 전극에 생물막을 형성하는 미생물 군집구조에도 큰 차이가 있었으며, 이는 탈염소화 메커니즘의 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 추가적인 연구를 통해서 자세한 생물전기화학적 탈염소화 메커니즘을 밝혀낸다면 생물전기화학적 탈염소화 기술은 염화에틸렌 오염 토양/지하수의 획기적인 생물정화기술로 자리잡게 될 것이다.

• 미생물학회지
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• 제45권2호
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• pp.140-147
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• 2009

경기도 김포 지역과 인천 서구 지역공단 주변에 위치한 소하천의 저니(sediment)에서 난분해성 염소화합물인 PCE (tetrachloroethylene)의 혐기성 탈염소화 능력이 있는 군집을 선별하고, 탈염소화에 관여하는 미생물을 탐색하였다. 혐기성 탈염소화 능력을 조사하기 위해 전자공여체로 lactate를 사용하여 혐기성 회분식 실험을 실시하였으며, 탈염소화 능력을 가진 군집을 선별하였다. 선발된 미생물군집은 분자생물학적 기법인 16S rRNA gene의 Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) 기법과 탈염소화 미생물을 선택적으로 탐색할 수 있는 species-specific primer를 이용하여 분석하였다. 총 16개의 시료 중에서 접종 8주 만에 3개의 시료에서 ethene까지 탈염소화시켰으며, 4개의 시료에서 cis-1,2-dichloroethene (cis-DCE)까지 탈염소화시켰다. 또한, 16S rRNA gene을 이용한 PCR-DGGE와 탈염소화 species-specific primer를 이용하여 분석한 결과, PCE 탈염소화 시료 내에는 Dehalococcoides sp.와 Geobacter sp.가 주로 존재하였으며, Dehalobacter sp.도 일부 시료에서 검출되었다.

• KSBB Journal
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• 제11권2호
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• pp.211-217
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• 1996

난분해성 물질로 알려진 2,4,6-trichlorophenol를 혐기성 미생물의 cometabolism을 이용하여 처리할 경우 높은 탈염소화 속도를 얻기 위하여 전자콩여체 를 선정하기 위하여 회분식 실험을 수행하였다. 회분식 실험은 Serum bottle에서 중량천 폐수처리장 의 1차 소화조에서 채취한 혐기성 소화슬러지를 사 용하여 2,4,6-trichlorophen이의 환원척 탈염소화 반 응을 유도하였다. 탈염소화 과정에셔 중간생성물을 조사하였고 혐기성 미생물의 성장과 유지를 위한 에 너지원인 전자공여체에 따른 탈염소화 속도를 비교 하였다. 회분식 실험결과 2,4,6 - trichlorophenol은 ortho위치의 염소가 치환되어 2,4- Oichlorophenol 로 탈염소화되 었다2,4-dichlorophenol은 다시 ortho위치의 염소가 치환되어 4-chlorophenol로 탈 염소화되 었다. Acetate, ethanol, glucose와 metha nol를 전자공여 체로 사용한 결과 ethanol을 사용한 경우에 서 2,4,6-trichlorophenol의 탈염소화 속도가 가장 빠른 것으로 관찰되었다.

• 유기물자원화
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• 제11권2호
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• pp.55-65
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• 2003

인위적인 tetrachloroethylone(PCE) 오염토양($60{\mu}moles$ PCE/kg soil)에서 탈염소화미생물의 주입과 철분($Fe^0$) 첨가의 동시 적용이 PCE 및 유기염소화합물의 환원적 탈염소화에 미치는 영향을 조사하였다. 탈염소화미생물 주입에는 두 종류의 혐기성 박테리아 배양액, 즉, PCE를 cis-1,2-dechloroethylene(cis-DCE)까지 탈염소화하는 Desulfitobacterium sp. Y-51 균주의 순순미생물 배양액과 PCE를 에틸렌까지 완전히 탈염소화하는 PE-1 혼합미생물 배양액을 사용하였다. Y-51균주와 PB-1 혼합미생물 배양액을 각각 적용한 두경우(최종농도: 3mg dry cell weight/kg soil) 모두에서 40일 이내에 PCE가 cis-DCE로 전환되었다. $Fe^0$(0.1-1.0%(w/w))을 단독으로 오염토양에 적용한 경우, PCE의 탈염소화는 에틸렌 및 에탄까지 확장되어 진행되었으며. 탈염소화의 속도는 $Fe^0$의 첨가량에 의존하는 것으로 밝혀졌다. 탈염소화미생물과 철분을 동시에 적용한 경우, 각각을 단독으로 적용한 경우에 비하여 PCE의 탈염소화속도가 빨랐으며, PCE 탈염소화 및 최종 반응생성물의 생성 양상 또한 달랐다. Y-51균주 배양액과 0.1%의 $Fe^0$를 동시에 적용하였을 경우, PCE가 탈염소화되어 cis-DCE를 축적하였지만, PE-1 혼합미생물 배양액과 0.1%의 $Fe^0$를 동시에 적용하였을 경우에는 cis-DCE를 거쳐 보다 확장된 탈염소화반응을 보였다. 이러한 결과들로부터, 탈염소화미생물과 철분의 동시 적용, 특히, PE-1과 같이 PCE를 완전히 탈염소화하는 미생물 배양액과 철분의 병용은 실제적인 PCE 오염토양의 정화에 효과적일 것으로 판단되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권2호
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• pp.22-37
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• 2006

생물벽체(biobarrier) 또는 원위치 미생물 필터(in situ microbial filter) 기술을 이용한 염소계 유기용매로 오염된 지하수의 복원 가능성을 회분식 실험을 통하여 살펴보았다. PCE의 환원성 탈염소화의 효율과 속도는 수소 농도에 의존하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 분변토와 토탄을 생물벽체로 이용한 PCE의 환원성 탈염소화시 전자공여체의 영향을 살펴보았다. 유기산(lactate, butyrate benzoate)과 yeast extract, 비타민 $B_{12}$가 PCE의 환원성 탈염소화에 미치는 영향을 조사하였다. 생물벽체 담체 비존재시, 전자공여체를 투여하지 않은 control 실험에 비해, 전자공여체의 첨가는 PCE의 탈염소화 속도를 촉진하였다. 전자공여체를 투여한 실험 중에서 lactate 또는 lactate/benzoate를 수소 공여체(hydrogen donor)로 첨가된 경우, 탈염소화 속도가 가장 빨랐다($k_1=0.0260{\sim}0.0266\;day^{-1}$). 분변토를 생물벽체로 사용한 경우, lactate/benzoate 첨가시 탈염소화 속도가 가장 빨랐으며, 겉보기 1차 분해속도상수($k_1$)는 $0.0849day^{-1}$였다. 반면, Pahokee peat을 생물벽체로 사용하였을 경우, butyrate 또는 lactate의 첨가시 탈염소화 속도가 가장 빨랐으며 $k_1$ 값은 각각 0.1092, $0.1067\;day^{-1}$로 나타났다. 본 연구결과로부터 분변토 또는 토탄을 원위치 생물벽체로 사용하여 염소계 유기용매로 오염된 지하수 처리의 잠재적인 응용 가능성을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권3호
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• pp.49-55
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• 2004

염화에틸렌 화합물에 오염된 토양으로부터 고농도 (150mg/L)의 PCE를 cis-DCE까지 탈염소화하는 혼합미생물 농화 배양계 LYF-1을 구축하였다. LYF-1은 효모추출물, 펩톤, 포름산, 아세트산, 락트산, 피루브산, 시트르산, 석신산, 글루코오스, 수크로오스, 에탄올 등을 전자공여체로 이용하여 PCE를 탈염소화할 수 있었다. 한편, PCE를 대신할 수 있는 전자 수용체에 의한 PCE 탈염소화에 미치는 영향을 살펴본 결과, NO$_3$$^{-}$와 NO$_2$$^{-}$는 PCE의 탈염소화반응을 완전히 저해하였으나, S$_2$O$_3$$^{-2}$ , SO$_3$$^{-2}$ 및 SO$_4$$^{-2}$ 는 PCE의 탈염소화반응에 그다지 큰 영향을 미치지 않았다. LYF-1 혼합미생물을 혐기성 고정생물막 반응기내의 세라믹 메디아에 부착하고, PCE의 유입부하율 변화에 따른 처리 효율을 조사한 결과, PCE의 부하율 0.13-0.78 $\mu$moles/L/hr의 범위 내에서 99% 이상의 PCE 탈염소화 효율을 보였으며, PCE 탈염소화 반응의 최종산물은 cis-DCE이었다.

• 미생물학회지
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• 제41권4호
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• pp.281-286
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• 2005

울산, 여수 등 공단지역의 토양, 하천의 저니, 해양의 준설토 둥을 이용하여 난분해성 염소화합물인 PCE (perchloroethylene)및 TCE (trichloroethylene)의 혐기성 탈염소화에 관련하는 미생물을 탐색하고 이들의 탈염소화 효율을 조사하였다. 혐기성 상호대사에 의한 탈염소화 효율을 조사하기 위해 전자공여체로 acetate를 사용하여 혐기성 회분식 실험을 실시하였으며, 이와 병행하여 분자생물학적인 기법인 16S rDNA의 PCR-Double Gradient DGGE (DG-DGGE)를 이용하여 미생물의 군집을 분석하였다. 그 결과 울산 태화강 및 여수 하남천의 저니를 접종한 경우 PCE는 $70\%,\;65\%$, TCE는 $50\%,\;45\%$의 높은 탈염소화 효율을 나타내었다. 또한 16S rDNA의 PCR을 이용한 DG-DGGE로 미생물 군집을 분석한 결과, 탈염소화 효율이 높은 지역의 저니에는 Desulfovibrio sup.의 미생물이 주로 존재함을 확인하였다.