최근 유류에 오염된 환경을 회복시키기 위하여 생물정화 방법이 널리 이용되고 있다. 따라서 유류오염 환경을 처리하기 위한 생물정화용 생물제제가 보편화되면서 외국으로부터 많은 제품이 국내로 유입되고 있다. 그러나 국내에는 이와 같은 제품의 규격기준이나 표준 실험방법이 체계화되어 있지 않고 또한 효용성에 대한 실제 실험결과가 없는 상태이다. 그러므로 본 실험에서는 일부 유류처리용 생물제제 5종을 대상으로 유류분해율에 대한 실험을 수행하였다. 실험결과 대부분의 제품들은 함유된 화학유분산제에 의해 유류분산능을 나타내었고 유류분해율은 매우 낮은 것으로 나타났다. 일부제품(D)의 경우에는 해수에 분포되어 있는 토착 유류분해세균의 유류분해도를 오히려 저해하는 결과를 나타내었다. 이와 같은 실험의 결과로 미루어 향후 생물정화용 제제의 규격기준 및 표준 실험방법을 국내에도 확립할 필요가 있고, 그러므로서 효율적인 생물정화 기술방법 사용이 활성화될 수 있을 것이다.
경유를 sandy loam 토양에서 농도별로 투여하여 토양미생물군집에 미치는 영향을 조사하였으며 또한 경우가 첨가된 토양에서 경유의 신속한 제거를 위해 실시한 bioremediation에 의한 영향을 측정하였다. 경유는 토양에서 16주 후 약 50% 내외의 잔류량을 나타내며 bioremediation 처리시 제거율은 60~95% 정도가 증가하여 16주 후 약 8~20 범위의 잔류량을 나타내었다. 토양에 경유가 첨가되었을 때에는 세균직접계수, 진균류의 균사 길이, 호기성 종속영양세균과 탄화수소 분해세균의 수가 최고 10 내지 100배 정도 증가하였다. Bioremediation 처리시에는 그 증가가 더욱 두드러져 각종 미생물 개체수 측정치가 최고 100배 내지 1000배까지 증가하였다. 경유가 fluorescein diacetate 가수분해 활성에 미치는 영향은 bioremediation 처리를 하지 않은 토양에서는 뚜렷한 증감의 경향이 없었으나 bioremediation 처리를 한 토양에서는 10배 내외의 활성의 증가를 보였으며 이러한 양상은 soil dehydrogenase 활성에서도 유사하게 나타났다.
해상에서의 대형 유류유출 사고 발생으로 인한 유류오염은 해양 생태계에 치명적인 영향을 미치게 되극 최종적으로는 인간에게 심각한 위험을 초래하게 된다. 따라서 해안을 접한 많은 나라들은 방제기술 향상을 위한 많은 노력을 하고 있다. 미생물제제를 이용한 유류 제거는 몇몇 국가에서 2차적인 방제방법이나 다른 방제 방법의 대안으로 제한적으로 사용하고 있다. 본 논문에서는 향후 유류사고 발생시 적용을 위해 미생물제제의 분해 효과와 영향을 실험실 규모의 실험을 통해 찾아보았다. 본 논문에서 유출유에 대한 미생물제제의 효과와 효율은 단기적으로 실험실에서 행해진 실험의 결과이므로 실제와는 많은 차이가 있다는 것을 염두에 두고 차후에는 장기적인 현장실험을 통한 미생물 제제를 이용한 유출유의 방제 가능성을 찾아보아야 할 것이다.
Bioremediation technologies were applied to experimental microcosms, simulating an oil spill in a lower intertidal area. Three treatments (oil only, oil plus nutrients, and oil plus nutrients and microbial inocula) were applied, and each microcosm was repeatedly filled and eluted with seawater every 12 h to simulate tidal cycles. To minimize washing-out of the inoculum by the tidal cycles, microbial cells were primarily immobilized on diatomaceous earth before they were applied to the oiled sand. Oil degradation was monitored by gravimetric measurements, thin layer chromatography/flame ionization detector (TLC/FID) analysis, and gas chromatography (GC) analysis, and the loss of oil content was normalized to sand mass or nor-hopane. When the data were normalized to sand mass, no consistent differences were detected between nutrient-amended and nutrient/inoculum-amended microcosms, although both differed from the oil-only microcosm in respect of oil removal rate by a factor of 4 to 14. However, the data relative to nor-hopane showed a significant treatment difference between the nutrient-amended and nutrient/inoculum-treated microcosms, especially in the early phase of the treatment. The accelerating effect of inoculum treatment has hardly been reported in studies of oil bioremediation in the Tower intertidal area. The inoculum immobilized on diatomaceous earth seemed to be a very effective formulation for retaining microbial cells in association with the sand. Results of this study also suggest that interpretation of the effectiveness of bioremediation could be dependent on the selection of monitoring methods, and consequently the application of various analytical methods in combination could be a solution to overcome the limitations of oil bioremediation monitoring.
Bioremediation is one of the most effective ways to remediate TPH-contaminated sites. However, under actual field conditions that are not at the optimum temperature, degradation of microorganisms is generally reduced, which is why the efficiency of biodegradation is known to be significantly affected by the soil temperature. Therefore, in this study, the labscale experiment was conducted using indigenous crude oil degrading microorganisms isolated from crude oil contaminated site to evaluate the remediation efficiency. Crude oil degrading microorganisms were isolated from crude oil contaminated soil and temperature, which is a significant factor affecting the remediation efficiency of land farming, was adjusted to evaluate the microbial crude oil degrading ability, degradation time, and remediation efficiency. In order to assess the field applicability, the remediation efficiency was evaluated using crude oil contaminated soil (average TPH concentration of 10,000 mg/kg or more) from the OO premises. Followed by the application of microorganisms at 30℃, the bioremediation process reduced its initial TPH concentration of 10,812 mg/kg down to 1,890 mg/kg in 56 days, which was about an 83% remediation efficiency. By analyzing the correlation among the total number of cells, the number of effective cells, and TPH concentration, it was found that the number of effective microorganisms drastically increased during the period from 10 to 20 days while there was a sharp decrease in TPH concentration. Therefore, we confirmed the applicability of land farming with isolated microorganisms consortium to crude oil contaminated site, which is also expected to be applicable to bioremediation of other recalcitrant materials.
A treatability study was conducted using a hydrocarbon-contaminated soil for the oPtimization of bioremediation strategy best fit to a given set of contamination. The applicability of nutrients, biosurfactant, and oil-degrading microorganisms were examined by monitoring $CO_2$ evolution and oil degradation The addition of inorganic nutrients in the form of slow released fertilizer accelerated the initial rate of $CO_2$ evolution by a factor of 3. The application of oil-degrading microorganisms did not significantly increased $CO_2$ evolution or biodegradation efficiency. Application of a commercial biosurfactant was most effect in terms of the total $CO_2$ evolution and the oil degradation rate. The results indicate that $CO_2$ evolution measurement was found to be a simple and reliable countermeasure of crude oil hydrocarbon mineralization for the rapid determination of the best-fit bioremediation strategy.
해상에 유출된 유류의 생물정화방법은 자연상태로 존재하고 유류분해능력이 있는 박테리아, 균류 또는 효모와 같은 토착미생물의 환경요인을 최적화하거나, 병원성 또는 유전자조작미생물을 제외한 특별한 환경정화능력을 가진 미생물을 오염된 지역에 투입하여 유류오염물질을 자연적으로 분해함으로써 오염된 환경을 원래의 상태로 회복시키는 기술이다. 현재 우리나라규정에는 해양오염사고시 생물정화제제를 사용할 수 있는 제도적인 근거가 마련되어 있지 않아 실제사용 뿐만 아니라 관련 기술개발에 있어 많은 제약이 따르고 있다. 본 연구에서는 생물정화제제의 개발과 활용을 위해 관련규정에 대한 법률적 개정방향을 제시하였고 사람의 건강과 생태계의 유해한 성분을 포함하고 있는지 혹은 발생가능성이 여부를 확인하기 위하여 4단계의 생물정화제제 성능시험방법, 검정기준 및 형식승인절차를 제시하였다. 1, 2단계의 절차를 통해 생물급성독성 및 유류분해성능을 평가하여 형식승인을 여부를 결정하고 3, 4단계 절차를 통해 현장적용 가능성을 평가하는 단계로 구분하였다.
We have studied bioremediation of effective microorganisms on crude oil spill in Taean, west-coast of Korea. Oil contaminated soil samples were collected on December 14, 2007, seven days after the Hebei Spirit oil-spilled accident. Total petroleum hydrocarbon (TPH) was measured to evaluate the effectiveness of effective microorganisms (EM) which were composed with yeast, photosynthetic bacteria and lactic acid bacteria on oil degradation. TPH concentration before EM treatment was 323.8 mg/kg, whereas TPH concentrations on 2 days after EM treatment and that of control (without EM) was 102.1 mg/kg and 170.6 mg/kg, respectively. On six days after EM treatment TPH was 91.3 mg/kg and that of control was 127.7 mg/kg. Percentages of degraded crude oil were 47.3% without EM and 68.5% with EM, 60.6% without EM and 71.8% with EM on 2 and 6 days after EM treatment, respectively. These results clearly showed that the application of effective microorganisms toward oil-contaminated soil was quite useful to degrade crude oil spill. These results were derived from the effects of biostimulation of microbial media nutrients and bioaugmentation of effective microorganisms. If we carefully apply these effective microorganisms, it can be a useful bioremediation method to recover oil-contaminated marine ecosystems.
자연 미생물 분해 (Biodegradation)는 미생물들이 유출 기름 또는 기타 환경 오염물들을 분해시키는 자연 풍화 과정이며 이를 더욱 가속화시키기 위하여 인공적으로 미생물에 필요한 영양분 공급 또는 미생물들을 추가로 파종하는 것을 미생물 분해법 (Bioremediation)이라고 한다 현재 해상 기름 유출 사고 시 기계적 장비를 이용한 제거방법이 널리 사용되고 있으며 기계적 제거 방법의 대안으로서 화학분산제 (Chemical Dispersants) 사용과 현장 소각 (In-situ Burning) 방법이 있다. 또 하나의 대안으로서 이 미생물 분해법이 지적되고 있으며 충분한 시간이 주어질 때 해안으로 유입되는 기름에 대하여 일부 미생물들을 이용하여 유출 기름을 적어도 부분적으로 제거할 수 있다. 본 논문에서는 해상 유출 기름 제거를 위한 미생물 분해법의 종류와 기술의 잠재력 그리고 적용 시 고려하여야 할 문제점들을 분석하여 발생 가능한 피해를 최소화시키는데 필요한 정보들을 정리하였다.
해양에 기름이 유출되면 일반적으로 오일펜스를 전장하여 유출유를 포획한 후 유회수기와 유흡착재 등을 사용하여 기름을 회수하는 물리적방법과 유처리제를 살포하여 유화ㆍ분산 처리하는 화학적인 방제방법으로 구분할 수 있다. 그러나 이들 물리ㆍ화학적인 처리방법은 사고초기에는 가장 효과적인 방법이나 기름을 완전히 제거할 수 없으며 유처리제 사용은 2차 오염 우려 가능성을 제기하고 있어 습지, 갯벌, 조간대 지역 등 생물자원이 풍부한 환경민감지역에 대해 새로운 방제기법이 요구되고 있다. 우리나라의 경우 해양오염 방제방법은 물리ㆍ화학적 처리방법에 대한 자세한 적용방범 및 사용지침 등이 해당 법규정에 명시되어 있을 뿐만 아니라 이들 방법개발에 대한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 또한 실제로 국내 유류오염사고의 방제에 있어서는 대부분 물리적 처리방법과 화학적 처리방법이 병행되어 실시되어 왔다 반면에 생물학적 처리방법이 실제 방제작업에 적용된 경우는 없는데, 이는 생물정화기술에 대한 이해부족 및 기술의 난이성, 기술개발의 부진 등의 원인에 기인한 것일 수도 있으나, 근본적으로 해양생태계에 생물정화기술의 적용 및 사용지침 등에 대한 어떠한 제도적 규정이나 지침 통이 명문화 된 것이 없어 현실적으로 사용에 많은 제약에 따르고 있다. 본 연구에서는 환경친화적인 처리기법인 미생물처리제의 활용 필요성, 국내외 기술개발 현황, 선진외국의 시험방범 및 검정방법 등을 연구하여 우리나라에서 미생물처리제를 사용할 수 있는 활용방안에 대하여 논하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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