Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.2
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pp.198-205
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2005
This study was carried out to investigate the removal of TNT (2,4,6-trinitrotoluene) in the batch and continuous type microcosm systems consisting of marsh and pond. First, the batch reactor study showed that TNT (10 mg/L) was completely removed in the marsh and pond system within 20 days. The major reductive metabolites of TNT include 4-amino-2,6-dinitrotoluene (4-ADNT), 2-amino-4,6-dinitrotoluene (2-ADNT), 2,4-diamino-6-nitrotoluene (2,4-DANT), and 2,6-diamino-4-nitrotoluene (2,6-DANT). These metabolites concentration also decreased during further treatment. The continuous reactor systems combining marsh and pond indicated the similar pattern of TNT degadation and the metabolites production. Among the continuous reactor combinations, marsh-pond system showed more stable TNT removal and metabolites production. The toxicity of the effluent from the continuous system was examined by Microtox Assay using Vibrio fischeri. The result showed that the effluent toxicity was reduced below toxicity endpoint ($EC_{50}$) after continuous marsh pond system, indicating that metabolites of TNT are less toxic than TNT itself. Based on the results, TNT contaminated wastewater can be efficiently treated using marsh and pond wetland systems.
The relationships between the explosive 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) degradation by Stenotrophomonas maltophilia and several relevant physicochemical environmental parameters were examined. At neutral pH of the cultures, the degradation of TNT proceeded to completion, whereas only about 50% of TNT was utilized when the cultures were adjusted to acidic pH. The effect of various co-substrates (e.g., glucose, fructose, acetate, citrate, succinate) on the degradation of TNT by the test culture of S. maltophilia was evaluated. The results indicated that, among the various co-substrates studies, the test culture that received 2 mM fructose degraded 100 mg/L of TNT completely within 20 days of incubation at ambient temperature, whereas partial degradation of TNT was observed in the test culture with acetate, citrate, or succinate as a co-substrate, respectively. In fact, fructose was the best co-substrate for TNT degradation in this experiment. The effect of supplemented nitrogens [e.g., (NH$_4$)$_2$,SO$_4$, NH$_4$Cl. urea] on the TNT degradation was monitored. All supplemented nitrogens in this study were inhibitory to TNT degradation. Addition of 1% Tween80 accelerated TNT degradation, and showed complete degradation of TNT within 8 days of incubation. Addition of yeast extract resulted higher growth yields, based on turbidity measurement, but it inhibited TNT degradation.
Most of army depots contaminated with co-contaminants. 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) and heavy metais. In phytormediation for the TNT, heavy metals may inhibit mineralization, transformation and sequestration of TNT by the plant. W studied effect of cadmium on TNT degradation and transformation by Abutilion avicenneae in hydroponic cultures. When cultured in 20 ㎎TNT/L and 1.3 ㎎Cd/L. the plant displayed phytotoxicities; reduction of leaf fresh, leaf roll, chlorosis, leaf loss and fresh weight loss. Phytotoxicity was severer in the combined contaminnts than in single contaminant. Because A. avicennae uptake just a little cadmium, 1.3 ㎎Cd/L induded in the TNT medium did not influece significanfly TNT transformation, translocation and distrivution by A. Therefore, the soil solution containing cadmium would not affect TNT degradation by Abutilion avicennae in Amy depots polluted with TNT.
In this study, uptake and translocation of 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) by plant in a hydroponic culture was quantified with two indigenous plant species, Aeschynomene indica and Abutilon avicennae on various initial concentrations of TNT ranging from 20 to 80 mgTNT/L. Experiments were sterilized to exclude the activity of microorganisms and conducted in duplicate. Weight loss of two plant species in added TNT culture media was higher than in control. At over 2OmgTNTIL, there appeared to be phytotoxicity from TNT as indicated by severe yellow-chlorosis and increase of falling leaves. TNT removal rate normalized(K) to the plant fresh weight of Abutilon avicennae and Aeschynomene indica was that the higher TNT concentrations resulted in lower TNT removal rate normalized(K) to the plant fresh weight. Approximately 96% of the TNT in viable microflora-hydroponic culture was removed after 96h of the experiments.
Kim, Sun-Young;Bae, Bum-Han;Chang, Yoon-Young;Lee, In-Sook
The Korean Journal of Ecology
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v.25
no.3
s.107
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pp.139-144
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2002
Most of army depots contaminated with co-contaminants, 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) and heavy metals. In phytoremediation for the TNT, heavy metals may inhibit mineralization, transformation and sequestration of TNT by the plant. We studied effect of cadmium on TNT degradation and transformation by Abutilion avicennae in hydroponic cultures. When cultured in 20 mgTNT/L and 1.3 mgCd/L, the plant displayed phytotoxicities; reduction of leaf fresh, leaf roil, chlorosis, leaf loss and fresh weight loss. Phytotoxicity was severer in the combined contaminants than in single contaminant. Because A. avicennae uptake just a little cadmium, 1.3 mgCd/L included in the TNT medium did not influece significantly TNT transformation, translocation and distribution by A. avicennae. Therefore, the soil solution containing cadmium would not affect TNT degradation by Abutilion avicennae in Army depots polluted with TNT.
Mobility reduction of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) was tested by amending monopotassium phosphate (MKP) and montmorillonite to a firing range soil contaminated with TNT. While addition of MKP enhanced sorption of TNT on soil matrix, and combined use of MKP with montmorillonite significantly decreased desorption of TNT as well as remarkably increased the TNT sorption. Montmorillonite amendment by 5% of soil mass resulted in TNT desorption of 0.12 mg/kg from soil loaded with 9.93 mg/kg-TNT. The decrease of TNT desorption was proportional to the amount of montmorillonite amended. At 10 and 15% amendment, only 0.79 and 1.23 mg/kg-TNT was desorbed from 29.33 and 48.80 mg/kg-TNT. In addition, the leaching of TNT with synthetic precipitation leaching procedure (SPLP) and hydroxypropyl-${\beta}$-cyclodextrin (HPCD) decreased, indicating that TNT in MKP/montmorillonite-treated soil became more stable and less leachable. The results demonstrate that addition of MKP and montmorillonite to TNT-contaminated soil reduces the mobility of TNT from soil not only by increasing TNT sorption, but also decreasing TNT desorption. It was found that MKP and montmorillonite amendments by 5 and 10% of soil mass, respectively, were optimal for reducing the mobility of soil TNT.
The biological treatment of TNT-containing wastewater, known commonly as pink water, was investigated using a stirred tank reactor with Stenotrophomonas maltophilia OK-5 bacterial culture. S. maltophilia OK-5 exhibited effective degradation of TNT contained in pink water, completely degrading TNT (100 mg/L) within 6 days of incubation. The dark-red brown color derived from Hydride-Meisenheimer complex became more pronounced during the incubation period, which was determined quantitatively. High-pressure liquid chromatography was used to measure residual TNT, which also resolved the metabolic intermediates (i.e., 2,4-dinitrotoluene, 2,6-dinitrotoluene and 2,4-dinitro-6-hydroxytoluene). Gas chromatography-mass spectrometry was used to verify these intermediates. Quantification of the nitroreductase (pnrB) gene isolated from S. maltophilia OK-5 growing in pink water was performed with real-time PCR. The amount of pnrB gene copies increased to $10^3$-fold after 5 days of incubation time.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2001.04a
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pp.38-41
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2001
It has been reported that some plants have the potential to metabolize the 2,4,6-trintroluene (TNT) in contaminated soils, sediments and natural water. In this study, the effects of TNT on germination and early seedling development of Abutilion avicennae was characterized in a germination test. Concentration up to 80 mg/L TNT did not affect germination but root and shoot growth, and fresh biomass decreased as TNT concentration increased. A series of axenic hydroponical batch culture of Abutilion avicennae at various initial TNT concentration was used to determine its transformation kinetics, to identify products formed, and to evaluate phytotoxic effects on the TNT transformation process. At higher initial TNT concentrations, TNT removal rate constant decreased, however, total amount of TNT removed was increased in the culture media. Reductive transformation products of TNT were not detected in the plant culture media but higher concentrations of reduced metabolites were detected in the root and stem extracts of plant material at the 7 days of batch incubation. From these results we concluded that Abutilion avicennae has an intrinsic capacity for taking up and transforming TNT.
Nurofik, Nurofik;Choi, Jiyeon;Oh, Sanghwa;Shin, Won Sik
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.20
no.6
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pp.46-54
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2015
Toxicity and uptake of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) in three different soils (OECD soil, natural soil and loess) to earthworm (Eisenia fetida) were investigated at several different spiked concentrations of TNT (0 to 200 mg/kg for OECD and natural soils, and 0 to 35 mg/kg for loess) and for different exposure periods (7, 14, 21, and 28 d). The LC50 values for 7 d exposure were 160.1, 159.4, and 28.81 mg/kg for OECD soil, natural soil, and loess, respectively. The LC50 values for 14, 21, and 28 d exposure were almost the same as those for 7 d exposure, showing that 7 d exposure time was enough to decide the toxicity (LC50) of TNT to Eisenia fetida, because the highest concentration of TNT in earthworm body was observed within around 5 d. The LC50 and uptake of TNT in loess were higher than those in OECD and natural soil. The uptake of TNT to the earthworm were correlated well with the initial concentration of TNT in the soil and TNT porewater concentration (R2> 0.9 in OECD, natural, and loess). The concentration of TNT in earthworm body decreased after 5 d, possibly caused by natural degradation of TNT by soil bacteria as well as earthworm.
The cellular responses of soil-borne bacterium, Pseudomonas sp. HK-6 to explosive 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) were examined. Two stress shock proteins (SSPs), approximately 70-kDa DnaK and a 60-kDa GroEL were found in HK-6 cells in response to TNT. Analyses of SDS-PAGE and Western blot using anti-DnaK and GroEL revealed that SSPs were induced in HK-6 cells exposed to 0.5 M of TNT far 6-12 hrs. The maximum induction of proteins was achieved at 8-hr incubation point after HK-6 cells'exposure to TNT. Similar SSPs were found to be induced in HK-6 cells by heat shock (shift of temperature, from $30^{\circ}C$ to $42^{\circ}C$) or cold shock (shift of temperature,$30^{\circ}C$ to $4^{\circ}C$).2D-PAGE of soluble protein tractions from the culture of Pseudomonas sp. HX-6 exposed to TNT demonstrated that approximately 450 spots were observed on the silver stained gels ranging from pH 3 to pH 10. Among them, 12 spots significantly induced and expressed in response to TNT were selected and analyzed. Approximately 60-kDa protein, which was assumed highly expressed on the gel, was used for amino acid sequencing. N-terminal microsequencing with in-gel digestion showed that N-terminal sequence of the TNT-induced protein, <$^1XXAKDVKFGDSARKKML^17$, shared extensive similarity with $^1XXAKDVKFGDSARKKML^17$, N-terminal sequence of (P48216) GroEL of Pseudomonas putida.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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