• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권7호
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• pp.895-908
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• 2023

Disposal of waste containing heavy metals into the environment is a major threat to human health and can result in toxic or chronic poisoning in aquatic life. In the current study, metal-resistant Raoultella ornithinolytica was isolated from metal-contaminated samples collected from the Tanjaro River, located southwest of Sulaymaniyah, Iraq. R. ornithinolytica was identified by partial amplification of 16S rRNA. The uptake potency of heavy metals was assessed using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES) and indicated that R. ornithinolytica removed 67, 89, 63.4, 55.6, 56.5, 65, and 61.9% of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, Co, and Fe, respectively. These removal rates were influenced by temperature, pH, and contact time; at 35℃ and pH 5 with a change in the incubation time, the reduction rate improved from 89 to 95% for Pb, from 36.4 to 45% for Cu, and from 55.6 to 64% for Ni. Gene analysis indicated that R. ornithinolytica contained pbrT, chrB, nccA, iroN, and czcA genes, but the pcoD gene was absent. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) images showed evidence of metal ion binding on the cell wall surface with different rates of binding. Transmission electron microscopy (TEM) detected different mechanisms for metal particle localization; cell surface adsorption was the main mechanism for Pb, Zn, and Co uptake, while Cd, Ni, and Fe were accumulated inside the cell. The current study describes, for the first time, the isolation of R. ornithinolytica from metal-contaminated water, which can be used as an eco-friendly biological expedient for the remediation and detoxification of metals from contaminated environments.

• 한국환경농학회지
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• 제42권3호
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• pp.253-258
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• 2023

In the environment, chromium often exists in a highly mobile and toxic form of Cr(VI). Therefore, the reduction of Cr(VI) to less toxic Cr(III) is considered an effective remediation strategy for Cr(VI)-contamination. In this study, the biological reduction of hexavalent chromium was examined at the concentrations of 0.01 mM, 0.1 mM, and 1 mM Cr(VI) by the dissimilatory metal-reducing bacterium, Shewanella sp. HN-41 in the presence of ferric-citrate. With the relatively condensed cell densities, the aqueous phase Cr(VI) was reduced at the proportions of 42%, 23%, and 31%, respectively for the 0.01 mM, 0.1 mM, and 1 mM Cr(VI) incubations, while Fe(III)-citrate was reduced at 95%, 88%, and 73%, respectively. Although the strain HN-41 was not considered to reduce Cr(VI) as the sole electron acceptor for anaerobic metabolism in the preliminary experiment, it has been presumed that outer-membrane c-type cytochromes such as MtrC and OmcA reduced Cr(VI) in the presence of ferric-citrate as the electron acceptor. Since this study indicated the potential of relatively high cell density for Cr(VI) reduction, it might propose a bioremediation strategy for Cr(VI) removal from contaminated waters using engineered systems such as bioreactors employing high cell growths.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.17-25
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• 2008

폐금속 광산 지역 등지에서 중금속으로 오염된 지하수의 정화 및 오염확산 방지를 위하여 투수성 반응벽체를 사용 할 수 있다. 본 연구에서는 슬래그가 투수성 반응벽체 충진물질로서 적당한지 평가하기 위하여 폐광산 지역에서 문제가 되고 있는 몇 가지 중금속(i.e., Pb, Cu, Cd)에 대한 슬래그의 반응성을 평가하였다. 폐광산 지역 지하수에는 중금속류들이 복합오염의 형태로 존재하며, 음이온 물질인 황산염, 탄산염 등도 공존한다. 중금속으로 오염된 현장의 조건을 고려하여, 1) 중금속 종류에 따른, 2) 초기 농도에 따른, 3) 음이온(황산염)의 존재에 따른 영향을 회분식 실험을 통하여 슬래그의 흡착능을 평가하였다. 슬래그의 흡착특성은 등온흡착평형(equilibrium sorption)과 동적인 흡착(kinetic sorption)인 경우 각 조건에 따른 영향을 확인하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제48권1호
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• pp.110-119
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• 2024

Background: The Mae Kha Canal is one of Chiang Mai's most important waterways. It supports local agriculture, irrigation, and transportation as well as provides stormwater drainage to prevent floods. Due to the unregulated rapid urbanization of the city and lack of efficient waste and wastewater management systems over the past few decades, the canal has become heavily polluted. This study aimed to evaluate the water quality of Mae Kha canal through assessment of the physico-chemical water quality and coliform bacteria. Moreover, benthic macroinvertebrates were samples and assessed using the Biological Monitoring Working Party (BMWP^Thai) and Average Score Per Taxon (ASPT^Thai) as biological indices. Results: The physico-chemical showed low dissolved oxygen levels, high levels of ammonia and phosphates, and elevated levels of biochemical oxygen demand, indicating that the water quality had significantly deteriorated. The canal was found to be heavily polluted, with most sites falling into the polluted to very heavily polluted. Coliform bacteria analysis revealed alarmingly high levels of total coliform bacteria and fecal coliform bacteria in the canal. The BMWP^Thai and ASPT^Thai scores indicated poor to very poor water quality. Conclusions: The physico-chemical and coliform bacteria indicated that the water quality of the Mae Kha canal had significantly deteriorated. The biological indices also indicated the poor to very poor water quality. This study underscores the urgent need for comprehensive remediation efforts, emphasizing strategic planning, investment, and community engagement to revive the canal's ecological health and water quality.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권2호
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• pp.28-40
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• 2004

토양증기추출(Soil Vapor Extraction)법을 이용하여 대표적 휘발성 오염물질(VOCs)인 가솔린을 토양으로부터 제거하는 박스실험을 실시하였다. 아크릴수지로 제작된 65 cm${\times}$20 cm${\times}$30 cm 규모의 박스를 제작하여, 인공적인 토양 환경을 설정한 후, 직경 1 cm인 스테인레스 재질의 관에 0.2cm 간격으로 하부에서 15cm까지 스크린 된 스테인레스 재질의 주입정(2개)과 추출정(1개)을 설치하여 SVE를 실시하였으며, 추출정으로부터 배출되는 가스를 제거하는 후처리 공정을 연결하여 SVE로부터 배출되는 가스의 가솔린 농도와 후처리 공정 후 배출되는 가솔린 농도를 비교 분석하였다. 가솔린 100g을 토양 내 주입한 경우 0.03 L/min 조건의 박스실험에서는 SVE에 의해 약 560L (13일 경과) 가스 추출 후 주입된 가솔린의 95%가 제거되었으며, 주입 가솔린양이 250 g이고 추출 가스량이 0.2 L/min 조건에서는 약 1440L(5일 경과)가스 추출 후 주입 가솔린의 92% 이상이 제거되어, SVE가 토양 내 휘발성 오염물질을 제거하는데 매우 효과적인 방법임을 입증하였다. 가솔린으로 오염된 토양에서 SVE 공정으로부터 배출되는 가스를 과립상 활성탄 흡착탑과 바이오필터를 이용하여 제거하는 실험을 실시하였다. SVE로부터 배출된 가스의 후처리 공정으로 활성탄의 흡착탑을 이용한 제거 공정과 바이오필터를 이용한 제거 공정의 효율을, 후처리 공정으로 주입되는 가스내 가솔린량에 대한 운전 시간별 제거 효율로 나타내었다. 제거 효율은 후처리 공정에 주입되는 가솔린의 농도와 관계 없이 평균 94%의 높고 안정적인 효율을 나타내었고, 후처리 후 배출되는 가스의 농도 자체도 매우 낮게 나타남으로서, 실제 오염지역에서 토양증기추출법과 결합 된 하나의 VOCs 제거공정으로서 효과적으로 사용될 수 있음을 입증하였다. 활성탄 흡착탑과 바이오필터에 유입되는 가솔린의 부하량에 대한 제거 용량은, 주입되는 가솔린의 농도가 상당히 높음에도 불구하고 주입되는 가솔린의 농도가 높을수록 선형적으로 증가하였다. 이러한 결과들은 후처리 공정들이 SVE에서 배출되는 가스의 VOCs 농도가 다양한 환경에서도 광범위하게 적용할 수 있으며, 특히 고농도의 가스상을 처리하는 데에도 매우 효과적으로 사용될 수 있음을 입증한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권1호
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• pp.87-96
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• 2007

본 연구는 경기도 소재 모 사격장의 주요 오염물질 여섯 가지에 대하여 홍수조절지가 건설된 이후 사격장 주변지역의 위해성을 예측하기 위하여 수행되었다. 해당 지역의 주요 오염물질 중 인체에 독성이 있는 화약물질 3종과 중금속 3종을 대상물질로 선정하였으며, 오염의 정도와 토지의 이용용도에 따라 네 지역으로 나누어 평가를 실시하였다. 위해성이 과대평가되는 것을 피하기 위하여 대상지역의 인문사회학적 특성 및 지반환경공학적 특성을 기반으로 노출경로모델(Conceptual Site Model)을 작성하였으며 각 노출경로에 따른 오염물질 이동모델 및 위해성 평가는 API's DSS(American Petroleum Institute's Decision Support System)를 이용하였다. 수용체나 지역의 특성을 하나의 값으로 대표할 수 없는 경우 위해성이 과소평가되는 것을 방지하기 위하여 가장 안전한 값을 사용하였다. 위해성 예측결과, 피탄지인 Ac 지역에서 TNT(Tri-Nitro-Toluene)와 카드뮴의 비발암위해도가 1을 조금 넘고, RDX(Royal Demolition Explosives)의 경우 50이 넘어, 대상지역 전체에 대한 총 비발암위해도는 62.828라는 매우 큰 값을 나타내었다. 한편, 발암위해도는 납이 약 $5\;{\times}\;10^{-4}$, 카드뮴이 약 $1\;{\times}\;10^{-3}$으로, 일반적으로 받아들여지는 발암위해도의 적정수준인 $10^{-4}{\sim}10^{-6}$에 비하여 $5{\sim}10$ 배 정도 크게 평가되었다. 이러한 위해성평가 결과를 통하여, 해당지역에 홍수조절지를 건설하기 전에 비발암물질과 발암물질 모두에 대한 즉각적인 복원사업이 진행되어야 하며, 홍수조절지 건설 후에도 사격장이 계속 운영될 경우 적절한 오염물질의 관리정책이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권4호
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• pp.1-7
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• 2004

납으로 오염된 토양을 정화하는 방법인 토양수세기법에 가장 효율적인 용출제를 선정하기 위해서 여러 가지 유기산의 납 제거효율을 측정한 결과 0.01M의 EDTA 주입 시 납 제거효율은 $69.4\%$로 같은 농도의 다른 유기산과 비교해서 가장 높은 효율을 보였다. 또한 0.01M의 EDTA에 0.1M의 여러 가지 무기산을 혼합한 후 납 제거효율을 비교한 결과 EDTA와 붕산 혼합용출제가 pH5에서 $68.8\%$로 가장 높았다. EDTA와 붕산 혼합용출제의 경우 0.01M의 EDTA에 붕산의 주입농도를 0.1M에서 0.4M로 증가시킬 경우 납의 탈착/제거율은 $68\%$에서 $45\%$로 감소하였다. 그러나 0.1M의 붕산에 EDTA의 주입농도를 0.01M에서 0.04M로 증가시킬 경우 투수율은 $6.98{\times}10^{-4}cm/sec$에서 $5.99{\times}10^{-4}cm/sec$로 감소하였다. 이처럼 EDTA는 납의 탈착/제거율을 증가시키는 반면 투수율를 감소시키는 단점이 있다. 그러나 0.03M EDTA에 0.1M 붕산을 첨가한 경우 EDTA만을 주입한 경우와 비교해서 투수율이 $4.41{\times}10^{-4}cm/sec$에서 $6.26{\times}10^{-4}cm/sec$로 약 $30\%$ 증가되었다. 실제 중금속 오염토양에서 납의 제거효율은 납의 탈착/제거율과 오염토양 내 용출제의 투수율의 함수로 정의할 수 있으며, 최적의 [EDTA]/[붕산] 몰비는 [0.01M]/[0.1M]로 조사되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제13권2호
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• pp.44-53
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• 2008

폐탄처리과정에서 오염된 중금속 오염토양의 정화에 있어 무기산(HCl), 중성염($CaCl_2$), 킬레이트제(citric acid, $Na_2$-EDTA)들을 이용한 토양세척 가능성을 평가하였다. 실험에 사용된 추출액(HCl, $CaCl_2$, citric acid, $Na_2$-EDTA)들의 추출효율은 HCl > citric acid > $Na_2$-EDTA > $CaCl_2$의 순으로 나타났는데 HCl(1.0 M)에 의해서 Cd, Cu, Pb와 Zn이 초기농도 대비 각각 82%, 86%, 80%, 46% 정도 추출된 것으로 나타났다. 추출효율과 반응액의 pH 간에는 고도의 음의 상관관계가 존재하였다. 폐탄약처리장 부지 토양 중 중금속은 탄산염결합태, Fe, Mn-산화물 결합태 형태로 존재하고 있었는데 HCl, citric acid 세척에 의해서 이들 분획의 현저한 감소가 이루어졌지만 이동성이 상대적으로 큰 치환태가 증가되는 것으로 나타났다. 이동성이 큰 분획의 증가는 지하수 오염 등의 문제를 야기시킬 수 있음으로 이에 대한 적절한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권7호
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• pp.80-89
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• 2015

Nitrate is on the most seriou pollutant encountered in shallow groundwater aquifer in agricultural area. There are various remediation technologies such as ion exchange, reverse osmosis, and biological denitrification to recover from nitrate contamination. Biological denitrification by indigenous microorganism of the technologies has been reviewed and applied on nitrate contaminated groundwater. In this work, we selected the site where the annual nitrate (NO₃⁻) concentration is over 105 mg/L and evaluated denitrification process with sampled soil and groundwater from 3 monitoring wells (MW4, 5, 6). In the results, the nitrate degradation rate in each well (MW 4, 5, and 6) was 25 NO₃⁻ mg/L/day, 6 NO₃⁻ mg/L/day, and 3.4 NO₃⁻ mg/L/day, respectively. Nitrate degradation rate was higher in batch system treated with 2 times higher fumarate as carbon source than control batch system (0.42M fumrate/1M NO₃⁻), comparing with batch system with soil sample. This result indicates that increase of carbon source is more efficient to enhance denitrification rate than addition of soil sample to increase microbial dynamics. In this work, we also confirmed that monitoring method of functional genes (nirK and nosZ) involved in denitrification process can be applied to evaluated denitrifcation process possibility before application of field process such as in-situ denitrification by push-pull test.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권2호
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• pp.63-69
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• 2008

해양 준설토를 재활용하여 인공염습지를 조성하기 위한 기초연구로서 준설토 배합비가 상이한 pilot-scale의 인공염습지 현장시험구를 조성하고 대표적인 염생식물인 갈대를 이식한 후 초기의 환경변화를 조사하였다. 이식된 갈대의 정착률은 준설토의 배합비가 높을수록 낮아졌으나 새로 자라난 갈대의 지상부 길이와 직경은 준설비 배합비별로 큰 차이가 나타나지는 않았다. 준설토 100%로 조성된 시험구내 토양의 강열감량과 COD 농도는 유기물의 유출입이 비교적 자유로운 열린계(open system)로 인해 증감을 반복하는 양상을 보이긴 하였으나 초기값에 비해 각각 9%와 30%씩 감소하는 경향을 보여주었다. 시험구 조성 이후 시간이 흐름에 따라 준설토 50%와 100%의 시험구에서는 종속영양세균 개체수가 증가하는 것으로 나타났다. 이식한 갈대의 정착, 100% 준설토 시험구내의 감소된 COD 함량 및 종속미생물의 증가 등 본 연구의 결과로 염생식물의 식재를 통한 인공염습지의 조성 및 생물학적 분해를 이용하는 해양 준설토의 친환경적인 처리 가능성을 확인할 수 있었다. 하지만 준설토를 이용한 인공염습지 조성가능성에 대한 정확한 평가를 위해서는 보다 다양한 항목에 대한 지속적인 모니터링이 필요한 것으로 판단된다.