• 한국토양비료학회지
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• 제44권4호
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• pp.600-614
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• 2011

Classical methods which used for removal of heavy metals from contaminated water are adsorption, precipitation, coagulation, ion exchange resin, evaporation, and membrane processes. Microbial biosorption can be used for the removal of contaminated waters with pollutants such as heavy metals and dyes which are not easily biodegradable. Microbial biosorbents are inexpensive, eco friendly and more effective for the removal of toxic metals from aqueous solution. In this review, the bacterial and fungal abilities for heavy metals ions removal are emphasized. Environmental factors which affect biosorption process are also discussed. A detailed description for the most common isotherm and kinetic models are presented. This article reviews the achievements and the current status of bacterial and fungal biosorption technology for heavy metals removal and provides insights for further researches.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.593-601
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• 2012

Heavy metals and metalloids removal can be considered as one of the most important world challenges because of their toxicity and direct impact on human health. Many processes have been introduced but biological processes of remediation seem to offer the most suitable solution in terms of efficiency and low cost. Actinobacteria constitute one of the major microbial populations in soil, and this can be attributed to their adaptive morphological structure as well as their exceptional metabolic power. Among microbes, actinobacteria are morphologic intermediate between fungi and bacteria. Studies on microbial diversities in metal contaminated lands have shown that actinobacteria may constitute a dominantly active microbiota in addition to ${\alpha}$ Proteobacteria. Furthermore, isolation studies have shown metal removal mechanisms which are reminiscent of notable multiresistant strains, such as Cupriavidus metallidurans. Apart from members of genus Streptomyces, which produce more than 90% of commercialized antibiotics, and the nitrogen fixing Frankia, little attention has been given to other members of this phylum. This is because of difficult culture condition requirements and maintenance. In this review, we focused on specific isolation of actinobacteria and their potential applications in metal bioremediation and plant growth promotion.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.973-982
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• 2012

토양에 적용된 안정화공법은 대조구에 비해 높은 수준의 안정화 효율성을 나타냈으며, 안정화 후 유효태 중금속함량의 경우 적용된 추출기법에 따라 많은 차이가 있는 것으로 평가되었다. 그렇지만, 토양의 안정화는 평가기법별로 농도의 차이는 있지만 식물 유효태를 감소시킬 수 있다는 결론을 얻었다. 농작물로의 전이량은 0.1 M HCl, 5 mM DTPA와 분획화 시험법이 높은 상관관계를 나타내었다. 하지만 토양의 특성이 고려되지 않고 단지 중금속의 농도만을 고려한 시험이었기에 향후 다양한 토양의 이화학적 인자값을 평가하여 심도 깊은 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제56권4호
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• pp.241-244
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• 2013

질산이온은 식물체의 주된 영양분중의 하나이며, 다수확을 위하여 자주 과량이 시용되고 있다. 이것은 토양중 질산이온이 집적되어 염류장애의 주된 이유가 되며, 유리 및 비닐 온실의 토양에서 심각한 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 축산농가의 배수구 주위 젖은 토양으로 부터 6가지 미생물을 분리하였으며, 그들의 질산이온 흡수 활성을 측정하였다. 이 미생물들은 1,000-3,000 ppm (10-50 mM) 수준의 질산이온을 제거할 수 있었으며, 특히 PCE3 균주는 4,000 ppm으로 가장 높은 활성을 보였다. 이 균주들을 동정하기 위하여, 16S rRNA 유전자 서열을 결정하고 분석하였다. 이들 균주중 PCE3 균주는 Bacillus 속으로 확인되었다. 균주의 성장과 질산이온 흡수활성을 측정하였을 때, $37^{\circ}C$와 pH 7-9 범위에서 최대 값을 보였다. Bacillus sp. PCE3 균주는 배지의 질산이온 농도에 따라 40-60 mM (2,500-3,700 ppm)의 질산이온을 제거할 수 있었다. 그러므로, Bacillus sp. PCE3 균주는 질산이온이 집적한 시설원예 토양에서 질산이온 제거에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제53권4호
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• pp.441-477
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• 2020

매년 다량 발생되고 있는 정화토가 적절하게 재이용 또는 재활용되지 못하고 반출 처리장에 적치되어 또 다른 환경적 이슈가 되고 있다. 이에 본 논문에서는 이러한 정화토의 재이용 및 재활용을 활성화하기 위하여 필요한 정화토의 토양 질 회복 기술에 대한 연구 및 개발 동향을 조사하였다. 이를 위해 먼저 정화기술별 토양 특성의 변화 양상을 살펴보고, 정화공정에 따른 토양 질의 열화 특성을 파악하였다. 뿐만 아니라 정화토 재이용 및 재활용을 위한 정책적 관련 사항들을 정리하고, 향후 필요한 연구들에 대하여 제안하였다. 본 논문은 국내외 관련 문헌들을 검색하여 작성하였다. 키워드 검색을 통하여 정화기술별 토양 특성의 변화와 토양 개량 및 회복 기술과 연관된 문헌을 조사하였으며, 본문에서는 주로 최근에 발표된 문헌들을 바탕으로 논의하였다. 뿐만 아니라, 제 1, 2차 토양보전기본계획을 참고하여 정화토 재이용 및 재활용과 관련된 정책적 사항들을 정리하였다. 현재까지 국내에서 가장 많이 적용된 토양경작, 토양세척, 열탈착 등을 대상으로 정화공정에 따른 토양의 특성 변화를 정리한 결과, 적용하는 정화기술에 따라서 매우 상이하게 나타나는 것으로 조사되었다. 특히 정화공정을 거치면서 토양 질이 열화되는 양상이 정화기술에 따라서 다르게 나타났다. 토양 개량 및 회복 기술은 크게 무기 개량제, 유기 개량제, 생물학적 개량제 등의 제제를 이용한 방법들로 구분할 수 있으며, 각 개량제에는 다양한 물질들이 활용되고 있고, 각 물질에 따라 개선 또는 향상되는 토양의 특성이 달랐다. 하지만, 각 정화기술별 열화되는 토양 질 회복을 위한 연구들은 현재까지 활발하게 수행되지 않은 것으로 조사되었다. 제 2차 토양보전기본계획에서는 정화토의 품질인증제, 목표관리제 등과 같은 정책적 방안이 명시되어 있음으로써 향후 정화토의 재이용 및 재활용이 촉진될 수 있을 것으로 예상된다. 정화토의 재이용 및 재활용을 위해서는 적용된 정화기술과 미래 용도를 고려한 공공활용성을 담보한 회복 기술들이 개발되어야 할 것으로 판단된다. 이와 더불어 제 2차 토양보전기본계획에서 제시한 정화토의 적극적 활용을 위해서는 이를 뒷받침할 수 있는 구체적이고 세부적인 정책 추진 방안이 마련되어야 할 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제29권2호
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• pp.35-45
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• 2016

점토광물은 자연에서 쉽게 얻을 수 있고, 환경친화적이며 다양한 물리화학적 특성을 갖고 있어 인류 역사상 여러 분야에 활용되어 왔다. 최근에는 몬모릴로나이트, 카올리나이트, 세피올라이트, 금속이중층수산화물과 같은 점토 화합물에 화학적 개질을 도입하여 산업분야에 활용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 넓은 비표면적과 높은 측면비율, 나노수준의 입자 두께, 그리고 조절가능한 표면전하를 갖는 점토화합물에 화학적 개질을 적용하면, 고분자의 기계적 성질과 기체차단성을 개선하고, 고분자 필름에 지속적 항균성을 부여하는 충전제로 사용할 수 있다. 또한, 개질된 점토화합물은 높은 흡착능과 화학적 선택성을 지니므로, 수질이나 토양을 오염시키는 화학적, 생물학적 오염원을 효과적으로 제거하는 물질로도 활용 가능하다. 본 논평에서는 이러한 점토화합물들이 미래의 주요산업군인 식품포장재 및 환경개선 분야에 활용될 가능성에 대해 최근 연구 결과를 소개하고자 한다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권6호
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• pp.405-419
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• 2018

Persulfates (i.e., peroxymonosulfate and peroxydisulfate) are capable of oxidizing a wide range of organic compounds via direct reactions, as well as by indirect reactions by the radical intermediates. In aqueous solution, persulfates undergo self-decomposition, which is accelerated by thermal, photochemical and metal-catalyzed methods, which usually involve the generation of various radical species. The chemistry of persulfates has been studied since the early twentieth century. However, its environmental application has recently gained attention, as persulfates show promise in in situ chemical oxidation (ISCO) for soil and groundwater remediation. Persulfates are known to have both reactivity and persistence in the subsurface, which can provide advantages over other oxidants inclined toward either of the two properties. Besides the ISCO applications, recent studies have shown that the persulfate oxidation also has the potential for wastewater treatment and disinfection. This article reviews the chemistry regarding the hydrolysis, photolysis and catalysis of persulfates and the reactions of persulfates with organic compounds in aqueous solution. This article is intended to provide insight into interpreting the behaviors of the contaminant oxidation by persulfates, as well as developing new persulfate-based oxidation technologies.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권6호
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• pp.1221-1228
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• 2005

Carbon electrode was applied to a wastewater treatment system as biofilm media. The spatial distribution of heterotrophic bacteria in aerobic wastewater biofilm grown on carbon electrode was investigated by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and biomass measurement. Five volts of electric oxidation and reduction potential were charged to the carbon anode and cathode of the bioelectrochemical system, respectively, but were not charged to electrodes of a conventional system. To correlate the biofilm architecture of bacterial populations with their activity, the bacterial treatment efficiency of organic carbons was measured in the bioelectrochemical system and compared with that in the conventional system. In the SEM image, the biofilm on the anodic medium of the bioelectrochemical system looked intact and active; however, that on the carbon medium of the conventional system appeared to be shrinking or damaging. In the AFM image, the thickness of biofilm formed on the carbon medium was about two times of those on the anodic medium. The bacterial treatment efficiency of organic carbons in the bioelectrochemical system was about 1.5 times higher than that in the conventional system. Some denitrifying bacteria can metabolically oxidize $H_{2}$, coupled to reduction of $NO_{3}^{-}\;to\;N_{2}$. $H_{2}$ was produced from the cathode in the bioelectrochemical system by electrolysis of water but was not so in the conventional system. The denitrification efficiency was less than $22\%$ in the conventional system and more than $77\%$ in the bioelectrochemical system. From these results, we found that the electrochemical coupling reactions between aerobic and anaerobic reactors may be a useful tool for improvement of wastewater treatment and denitrification efficiency, without special manipulations such as bacterial growth condition control, C/N ratio (the ratio of carbon to nitrogen) control, MLSS returning, or biofilm refreshing.

• 한국환경농학회:학술대회논문집
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• 한국환경농학회 2009년도 정기총회 및 국제심포지엄
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• pp.93-115
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• 2009

There are growing public concerns over crop and food safeties due to the elevated levels of heavy metals grown in contaminated soil. Heavy metals are classified as the chemical harmful risks for crop and food safety. With implementation of GAP, crop safety is controlled by many regulatory options for soil, irrigation water and fertilizers. Any attempt to retard the metal uptake by crops may be the best protocol to secure crop and food safety. This article reviews the management strategies for heavy metals in view of crop safety in Korea and demonstrates results from the field experiments to retard metal translocation from soil to crops by using chemical amendments and soil layer management methods. Major source of soil pollution by heavy metals has been related with mining activities. Risk assessment revealed that rice consumption and groundwater ingestion in the abandoned mining areas were the major exposure pathways for metals to human and the heavy metal showed the toxic effects on human health. Chemical amendments such as lime and slag retarded Cd uptake by rice (Oryza sativa L.) by increasing soil pH, lowering the phytoavailable Cd concentration in soil solution, immobilizing Cd in soil and converting the available Cd fractions into non-available fractions. The soil layer management methods decreased the Cd uptake by 76% and Pb by 60%. Either reversing the surface layer with subsurface layer or immobilization of metals with layer mixing with lime was considered to be the practical option for the in-situ remediation of the contaminated paddy soils. Combination of chemical soil amendments and layer management methods was efficient to retard the metal bioavailability and thus to secure crop safety for heavy metals. This protocol seems to be cheap, relatively easy to practice and practical in the agricultural fields. However, a long term monitoring work should be followed to verify the efficiency of this protocol.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제13권3호
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• pp.59-66
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• 2008

본 연구는 유류화합물로 오염된 토양의 생물학적 정화효율을 향상시키기 위한 연구로서, 정화목표인 TPH 500 mg/kg을 달성하기 위하여 유기성 영양분과 화학적 산화를 추가적으로 연계 적용하여 생물학적 정화효율의 성능향상 시험을 수행하였다. 경유로 오염된 토양을 대상으로 시험한 결과, 생물학적으로 정화하는 과정에서 무기성 성분(N, P)을 영양분으로 사용하여 정화한 경우에서 보다(정화효율 80.2%) 유기성 영향분인 퇴비와 액분을 사용한 경우가 각각 84.4%, 92.2%로 높은 정화효율을 보여주었다. 난분해성 물질을 함유한 토양의 생물학적 정화과정에서 tailing 현상이 일어나는 기간에 화학적 산화와 생물학적 정화를 병행하였을 때 TPH 농도를 134 mg/kg로 떨어뜨려 정화효율 98.1%를 얻은 반면에 생물학적 정화만 진행한 경우 TPH 1,073 mg/kg로 정화효율 84.7%를 나타내 화학적 산화의 병행처리가 더 효과적임을 알 수 있었다.