• KSBB Journal
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• 제27권2호
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• pp.75-85
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• 2012

Although, microbial arsenic mobilization by dissimilatory arsenate-reducing bacteria (DARB) and the practical use to the removal technology of arsenic from contaminated soil are expected, most previous research mainly has been focused on the geochemical circulation of arsenic. Therefore, in this review we summarized the previously reported DARB to grasp the characteristic for bioremediation of arsenic. Evidence of microbial growth on arsenate is presented based on isolate analyses, after which a summary of the physiology of the following arsenate-respiring bacteria is provided: Chrysiogenes arsenatis strain BAL-$1^T$, Sulfurospirillum barnesii, Desulfotomaculum strain Ben-RB, Desulfotomaculum auripigmentum strains OREX-4, GFAJ-1, Bacillus sp., Desulfitobacterium hafniense DCB-$2^T$, strain SES-3, Citrobacter sp. (TSA-1 and NC-1), Sulfurospirillum arsenophilum sp. nov., Shewanella sp., Chrysiogenes arsenatis BAL-$1^T$, Deferribacter desulfuricans. Among the DARB, Citrobacter sp. NC-1 is superior to other dissimilatory arsenate-reducing bacteria with respect to arsenate reduction, particularly at high concentrations as high as 60 mM. A gram-negative anaerobic bacterium, Citrobacter sp. NC-1, which was isolated from arsenic contaminated soil, can grow on glucose as an electron donor and arsenate as an electron acceptor. Strain NC-1 rapidly reduced arsenate at 5 mM to arsenite with concomitant cell growth, indicating that arsenate can act as the terminal electron acceptor for anaerobic respiration (dissimilatory arsenate reduction). To characterize the reductase systems in strain NC-1, arsenate and nitrate reduction activities were investigated with washed-cell suspensions and crude cell extracts from cells grown on arsenate or nitrate. These reductase activities were induced individually by the two electron acceptors. Tungstate, which is a typical inhibitory antagonist of molybdenum containing dissimilatory reductases, strongly inhibited the reduction of arsenate and nitrate in anaerobic growth cultures. These results suggest that strain NC-1 catalyzes the reduction of arsenate and nitrate by distinct terminal reductases containing a molybdenum cofactor. This may be advantageous during bioremediation processes where both contaminants are present. Moreover, a brief explanation of arsenic extraction from a model soil artificially contaminated with As (V) using a novel DARB (Citrobacter sp. NC-1) is given in this article. We conclude with a discussion of the importance of microbial arsenate reduction in the environment. The successful application and use of DARB should facilitate the effective bioremediation of arsenic contaminated sites.

• 자원환경지질
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• 제34권4호
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• pp.345-354
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• 2001

높은 함량의 비소로 오염된 지역으로부터 분리해 낸 토착미생물들이 비소 지구화학에 미치는 영향을 조사하였다. Arsenite는 arsenate에 비하여 더욱 높은 미생물 성장 저해효과를 나타내었다. Arsenate를 함유한 배양액에 분리된 미생물들을 24시간 동안 배양한 결과, arsenate의 함량이 높을수록 미생물들의 성장은 감소하였으며 150mM 이상의 arsenate 조건에서는 성장이 확연히 중단되었다. 그러나, 동일 배양액에서 4일간에 걸쳐 추가 배양한 결과 미생물들의 성장이 다시 관찰되었으며 이는 미생물들이 비소를 해독하고 성장을 유지할 수 있도록 그들의 생화학적 기능을 조절하였음을 의미한다. 분리된 것 중 두 종의 미생물을 arsenate를 함유한 배양액에서 20시간 가량 배양한 결과, arsenate를 arsenite로 환원시켰음이 관찰되었고 이는 해독기제에 의한 것으로 추측된다. 또한 동일조건의 배양액에서 4일간 추가 배양한 결과 총 용존 비소함량의 감소가 관찰되었다. 미생물은 자연조건에서 비소의 화학종 결정에 영향을 미치며 이러한 특성은 비소로 오염된 지역의 복구에 유용하게 사용되어 질 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권6호
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• pp.369-373
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• 2008

Mg-Al LDH를 이용하여 수용액중 비소와의 반응특성을 규명하고 비소 제거제로서 활용가능성을 규명하기 위하여 비소의 흡착특성, 제거효율 및 제거기작에 대한 조사를 하였다. Mg-Al LDH는 소성(calcination)에 의한 탈수로 Mg oxide 형태를 나타내었고 비소를 흡착시킨 결과 반응 22시간 이후에 흡착평형에 도달하였으며 흡착량은 약 530 mmol/kg정도였다. 반응농도별 LDH의 등온흡착은 L-type의 흡착반응을 나타내었다. 소성된 Mg-Al LDH는 용액중에서 재수화(rehydration) 될 때 비소가 LDH의 구조의 복구과정(reconstruction)에서 이온교환 반응에 의해 층간삽입이 일어나는 것으로 나타났다. LDH에 대한 arsenate와 phosphate, arsenate와 sulfate의 경쟁흡착 결과 arsenate와 phosphate의 선택성은 비슷한 편이었고, arsenate는 sulfate에 비해 선택성이 우수하였다. 따라서 calcined Mg-Al LDH는 비교적 높은 비소 제거효율을 나타내므로 비소 제거제로서 사용 가능성이 매우 높은 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.579-585
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• 2005

비소를 제거하기 위한 경제적이고 친환경적인 생물흡착제 제조를 위해 폐 활성슬러지를 사용하여 생물흡착제로서의 적용성을 검토하였다. 생물흡착제로 사용된 폐 활성슬러지는 비소 흡착능 향상을 위해 각각 9시간과 24시간 메틸화(methylation) 되었고 흡착된 비소는 24시간 메틸화한 활성슬러지가 9시간보다 향상된 결과를 나타내었다. 24시간 메틸화한 활성슬러지의 비비소흡착량(specific As adsorption)은 0.06mmol As(V)/g biomass이고 용액의 pH가 비소에 미치는 영향은 생물흡착제로 사용된 활성슬러지가 메틸화된 후에도 지속되었다. 비소 제거에 대한 pH 영향은 5, 7, 9 세가지 경우에 대해서 조사되었고 이중 pH 5일때 비비소흡착량(specific As adsorption)이 pH 9인 경우보다 3배 큰 비흡착량을 나타내었다.

• 한국자원식물학회지
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• 제27권4호
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• pp.344-353
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• 2014

비소의 종류에 따른 봉의꼬리의 생육 반응 및 비소 축적능을 분석하기 위해 sodium arsenate, calcium arsenate, sodium arsenite 및 potassium arsenite 등의 4종류를 선정하여 $500mg{\cdot}kg^{-1}$의 농도로 토양에 처리하여 봉의꼬리를 12주간 재배하였다. 그 결과, calcium arsenate 처리구의 봉의꼬리 생육은 다소 감소하였으나, 나머지 비소 처리구에서는 무처리구에서 재배한 생육과 비슷하였다. Sodium arsenate 처리구의 봉의꼬리 지상부는 4주의 단기간 재배만으로 $2,289.5mg{\cdot}kg^{-1}DW$의 높은 비소 축적능을 보였으며, 12주에는 비소 축적능이 $2,956.0mg{\cdot}kg^{-1}DW$로 더욱 증가하였다. 반면, 지하부는 potassium arsenite 처리구에서 $2,470.2mg{\cdot}kg^{-1}DW$로 가장 높았으며, calcium arsenate 처리구는 $1,060.7mg{\cdot}kg^{-1}DW$의 비소를 축적하였다. 봉의꼬리 지상부의 비소 축적능은 비소의 종류에 관계없이 $1,000mg{\cdot}kg^{-1}DW$ 이상으로 매우 우수하였다. 그리고 토양의 비소 제거량도 높았다. 따라서 봉의꼬리는 다양한 비소 오염 지역의 식물상 정화기법 소재로 활용이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.175-177
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• 2005

Effect of arsenite, arsenate and dimethylarsinic acid (DMA) on the growth of seedling plants were investigated in order to compare the toxicity of arsenic species in soil environments. Test plants were mung bean (Phaseolus radiatus), wheat (Triticum aestivum), barely (Hordeum vulgare), cucumber (Cucumis sativus L.). Seedling growth in As-contaminated soil were significantly reduced in all test species. Arsenite was more toxic than arsenate and DMA. Among the test plants, mung bean was most sensitive to arsenic, followed by cucumber, wheat, and barely.

• 한국작물학회지
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• 제34권1호
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• pp.55-59
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• 1989

웅성 불임제를 이용한 바 1대잡종 종자 생산체계를 대립하고자 웅성불임제인 sodium methyl arsenate의 적정 처리농도, 처리시기, 처리량 및 품종간 반응에 대하여 검사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 웅성불임 유발에 적절한 약제의 처리농도는 0.02％이었고, 웅성불임 유발률은 처리량에 관계없이 출수전 5일 이전 처리에서 99％ 이상이었다. 2. 자방 생존률은 처리량이 적을수록 또 처리시기가 늦을수록 높은 경향으로 출수 전 5일 이후 처리에서 18.8∼33.8％이었다. 자방 생존률은 동일처리 조건에서도 품종에 따라 달랐으며 태백벼가 25.8％로 가장 높았고, 용문벼가 10.3％로 가장 낮았다. 3. 종자의 발아률은 약제 처리량이 많을수록 낮아지는 경향이었다. 4. sodium methyl arsenate 처리는 약해를 유발시키고 간장과 수장이 짧아지며 수당 입수가 감소하는 등의 생육 저해를 초래하였으며 특히 이삭의 추출이 불량하였는데 이러한 점들은 앞으로 개선해 나가야 할 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권1호
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• pp.31-38
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• 2002

Bacteria have evolved various types of resistance mechanism to toxic heavy metals, such as arsenic and antimony. An arsenical and antimonial resistant bacterium was isolated from a shallow creek draining a coal-mining area near Taebaek City, in Kangwon-Do, Korea. The isolated bacterium was identified and named as Pseudomonas sp. KM20 after biochemical and physiological studies were conducted. A plasmid was identified and its function was studied. Original cells harboring the plasmid were able to grow in the presence of 15 mM sodium arsenite, while the plasmid-cured (plasmidless) strain was sensitive to as little as 0.5 mM sodium arsenate. These results indicated that the plasmid of Pseudomonas sp. KM20 does indeed encode the arsenic resistance determinant. In growth experiments, prior exposure to 0.1 mM arsenate allowed immediate growth when they were challenged with 5 mM arsenate, 5 mM arsenite, or 0.1 mM antimonite. These results suggested that the arsenate, arsenite, and antimonite resistance determinants of Pseudomonas sp. KM20 plasmid were indeed inducible. When induced, plasmid-bearing resistance cells showed a decreased accumulation $of\;73^As$ and showed an enhanced efflux $of\;^73As$. These results suggested that plasmid encoded a transport system that extruded the toxic metalloids, resulting in the lowering of the intracellular concentration of toxic oxyanion. In a Southern blot study, hybridization with an E. coli R773 arsA-specific probe strongly suggested the absence of an arsA cistron in the plasmid-associated arsenical and antimonial resistance determinant of Pseudomonas sp. KM20.

• 분석과학
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• 제32권1호
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• pp.1-6
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• 2019

Chinese brake fern (Pteris vittata) has potential for application in the phytoremediation of arsenic introduced by lead arsenate-based pesticides. In this study, Chinese brake ferns were used to extract arsenic, mainly in field and greenhouse experiments, and to assess the performance of simultaneous phytoaccumulation of arsenic and lead from homogenized soil in the greenhouse, with the application of EDTA and electric potential. The ferns have been shown to be effective in accumulating high concentrations of arsenic, and extracting both arsenic and lead from the contaminated soil, with the addition of a chelating agent, EDTA. The maximum increase in lead accumulation in the ferns was 9.2 fold, with a 10 mmol/kg addition of EDTA. In addition, the application of EDTA in combination with electric potential increased the lead accumulation in ferns by 10.6 fold at 5 mmol/kg of EDTA and 40 V (dc), compared to controls. Therefore, under application of EDTA and electric potential, Chinese brake fern is able to extract arsenic and lead simultaneously from soil contaminated by lead arsenate.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 1989년도 춘계 학술대회지
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• pp.24-25
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• 1989