유류 오염 토양으로부터 항공유 JP-8을 분해하는 능력이 우수한 균주를 분리하여 16S rDNA 염기서열 분석한 결과 Rhodococcus fascians로 확인되었다. 분리된 R. fascians를 MSM 배지에 JP-8을 탄소원으로 배양하여 그 성장특성과 JP-8 분해 특성을 고찰하였다. 분리된 R. fascians는 2% JP-8을 포함하는 배지에서 5일 이내에 JP-8 대부분을 분해하였다. 16% JP-8을 포함하는 배지에서는 10일 동안 배양액 내 JP-8의 농도를 초기 농도의 14%까지 낮출 수 있었다. $17^{\circ}C$ 부터 $32^{\circ}C$ 까지 JP-8의 분해에 미치는 영향을 살펴본 결과 5일 후에는 모든 시료에서 JP-8의 대부분이 제거되었으며 온도가 낮을수록 R. fascians에 의하여 분해되는 JP-8의 양이 많은 것으로 나타났다. 배지의 초기 pH는 pH5에서 초기 분해속도가 비교적 낮았으나 pH8 까지 모두 5일만에 JP-8의 대부분이 제거되었다.
Mansour A. Al-hazmi;Tarek A. A. Moussa;Nuha M. Alhazmi
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권9호
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pp.1238-1249
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2023
In this study, we sought to investigate the production and optimization of biosurfactants by soil fungi isolated from petroleum oil-contaminated soil in Saudi Arabia. Forty-four fungal isolates were isolated from ten petroleum oil-contaminated soil samples. All isolates were identified using the internal transcribed spacer (ITS) region, and biosurfactant screening showed that thirty-nine of the isolates were positive. Aspergillus niger SA1 was the highest biosurfactant producer, demonstrating surface tension, drop collapsing, oil displacement, and an emulsification index (E24) of 35.8 mN/m, 0.55 cm, 6.7 cm, and 70%, respectively. This isolate was therefore selected for biosurfactant optimization using the Fit Group model. The biosurfactant yield was increased 1.22 times higher than in the nonoptimized medium (8.02 g/l) under conditions of pH 6, temperature 35℃, waste frying oil (5.5 g), agitation rate of 200 rpm, and an incubation period of 7 days. Model significance and fitness analysis had an RMSE score of 0.852 and a p-value of 0.0016. The biosurfactant activities were surface tension (35.8 mN/m), drop collapsing (0.7 cm), oil displacement (4.5 cm), and E24 (65.0%). The time course of biosurfactant production was a growth-associated phase. The main outputs of the mathematical model for biomass yield were Yx/s (1.18), and µmax (0.0306) for biosurfactant yield was Yp/s (1.87) and Yp/x (2.51); for waste frying oil consumption the So was 55 g/l, and Ke was 2.56. To verify the model's accuracy, percentage errors between biomass and biosurfactant yields were determined by experimental work and calculated using model equations. The average error of biomass yield was 2.68%, and the average error percentage of biosurfactant yield was 3.39%.
본 연구는 유류 화합물 중 phenol을 대표적인 친수성 유기 화합물로, phenanthrene을 대표적인 소수성 유기오염물로 선정하여 실내에서 인위적으로 오염시킨 세립질 지반에 EK 정화 실험을 실시하였다. 또한, 유기 오염물의 제거효율을 높이기 위해 기존의 양수처리에서 향상기법으로 사용하는 계면활성제를 이용한 향상기법을 연구하였다. 실내 bench 스케일 실험결과, 물에 대한 용해도가 높은 phenol은 비교적 쉽게 제거되었지만, 용해도가 낮은 phenanthrene은 거의 제거되지 않음을 알 수 있었다. 또한, 계면활성제를 적용한 향상기법에서 phenanthrene이 음극부 근처에서 누적되는 지연현상을 보였지만, 농도가 증가할수록 제거효율은 증가하였다. 가동시간을 증가시킨 실험을 통해 시간을 증가시키는 것이 계면활성제의 농도를 증가시키는 것보다 효과적인 것을 알 수 있었다.
Pyrene은 보통 석유류로서 오염된 지역에서 쉽게 발견된다. 이 화합물은 생물학적으로 난분해성물질이므로 오염지역에서 장시간 존재한다. 세 종류의 토양(rhizosphere soil, non-rhizosphere soil, sterilized soil)에서 pyrene의 분해속도를 조사하기 위하여 microcosm실험을 수행하였다. Pyrene 농도감소속도는 rhizosphere soil)non-rhizosphere soil>sterilized soil 순서로 증가하였다. 또한 뿌리 유출물을 모사한 유기산의 첨가는 pyrene의 농도감소에 큰영향을 미치지 않았으나 pyrene농도감소 속도와 토양미생물의 증가는 좋은 상관관계를 보여주었다. 따라서 본 연구에서는 미생물의 밀도가 높은 rhizosphere 토양에서 pyrene의 생물학적 분해가 효과적으로 진행되는 것으로 나타났다.
석유로 오염된 사우디아라비아의 바다 모래에 pyrene을 영양물로 첨가하는 집식배양을 통해 우점하는 박테리아 균주 10PY1A가 분리되었다. 이 균주는 16S rRNA 유전자 분석을 통해 Idiomarina piscisalsi로 동정되었다. 이 균주는 G + C 비율이 47.4%이며 2.69 Mbp 크기의 원형 염색체를 보유하고 있으며, 해당 염색체는 다환방향족탄화수소 분해와 관련 있는 유전자를 포함한 2,346개의 단백질 코딩 유전자로 구성되어 있다. 이는 이 균주가 석유로 오염된 해양과 토양에서 방향족탄화수소를 분해하는 데 사용될 수 있음을 보여준다.
유류로 오염된 부지에 토양세정기법을 적용하기 위한 전 단계로, 실험실 규모의 컬럼실험을 통하여 pilot 규모 현장 적용을 위한 설계인자 및 최적 운전조건을 규명하고자 적정 세척제 종류와 농도, 배합비 및 세정용액 주입유량을 고찰하였다. 회분식실험 결과 POE$_{14}$와 SDS(1:1)를 1%로 적용한 흔합계면활성제의 효율이 가장 우수하였으나, 예비실험 결과 음이온계 계면활성제인 SDS는 미생물에 독성을 끼치는 경향이 있는 것으로 나타나 같은 농도에서 효율이 거의 유사한 POE$_{5}$와 POE$_{14}$ 혼합계면활성제를 이용하여 실험하였다. 선정된 혼합계면활성제를 적용하여 디젤 오염토양 세척능력을 검토한 결과 세척제 농도 1%까지는 효율이 증가하다가 1% 이상의 농도에서는 다시 감소하는 경향을 나타내었으며, 계면활성제 배합비는 1:1로 혼합하였을 경우 세척효율이 가장 우수하였다. 따라서 POE$_{5}$와 POE$_{14}$ (1:1) 1% 혼합계면활성제를 세척제로 선정하였다. 컬럼실험 결과, 주입 flux가 클수록 세정 제거된 총 유류의 양이 증가하였으며, 같은 pore volume의 세정용액 통과 시에는 flux가 작을수록 제거효율이 좋았다.
본 연구는 유류 화합물 중 대표적인 소수성 유기 오염물인 phenanthrene으로 오염된 세립질 지반을 실내에서 인위적으로 조성하여 Electrokinetic 정화 처리를 실시하였고, 또한 향상기법으로 계면활성제를 적용하여 정화효율과 거동을 분석하였다. 비향상된 EK 정화 처리에서는 phenanthrene의 이동은 거의 발생하지 않았고, 계면활성제를 이용한 향상기법에서는 양극(+) 근처의 phenanthrene이 음극(-)쪽으로 이동하여 누적되었다. 또한, 계면활성제의 농도가 높을수록 이동 현상이 크게 나타났으며, 시간을 증가할수록 누적된 phenenthrene이 음극(-)저수조로 전기삼투 흐름에 의해 제거되는 것을 알 수 있었다.
본 논문은 유류로 오염된 부지를 DSB(Deep-site Biopile) system을 이용하여 정화함으로써 적용 가능한 현장특성을 평가하기 위한 것이다. 오염부지는 유류가 유출되어 깊이 약 2.5 m 부근에 위치하는 지하수의 흐름에 띠라 광범위하게 오염(총 $7,201m^3$) 되어 있었으며, 투수성이 좋은 Sand층으로 구성되어 있다. 부지 내 설치된 배관은 각 지점마다 독립적으로 제어될 수 있도록 하였으며, DSB system의 가동은 24시간을 기준으로 30분 가동/30분 정지되도록 하였다. 오염부지 내 오염원이 저감되는 현황을 파악하기 위하여 DSB system 가동시간에 따른 시료채취 작업을 수행한 결과, DSB system 가동 후 약 30여일 만에 총석유계탄화수소 및 BTEX 오염원이 약 50% 이상 저감되었으며 약 165일이 경과한 후에는 토양오염 확인기준 이하로 저감되어 정화작업이 정상적으로 완료되었다. 이와 같이 본 DSB system은 기존에 적용되어 왔던 생물학적 공법들과는 달리 높은 농도의 유류화합물로 오염되어 있는 토양 및 지하수를 약 6개월의 단기간에 효과적으로 처리할 수 있었으며 정화 system을 지상이 아닌 지중에 설치함으로써 별도의 부지가 확보되지 않은 경우에도 적용할 수 있는 특성이 있음을 알 수 있었다.
The escalating growth of industrial sectors has led to a pervasive global problem—oil pollution, particularly in industrial areas. The release of substantial volumes of oil and its by-products into the environment has resulted in extensive contamination. Multiple factors contribute to the entry of these substances into water bodies and soils, thereby inflicting irreparable consequences on ecosystems, natural resources, and human health. Consequently, it becomes imperative to comprehend the characteristics and behavior of oil pollution, anticipate its impacts, and develop effective mitigation strategies. Understanding this intricate issue requires considering the physicochemical properties of the environment, the interactions between oil and sediments, and biological factors such as evaporation and dissolution. Although the oil industry has brought about remarkable advancements, its activities have raised significant concerns regarding pollution from extraction and production processes. Oil-rich nations face a particularly challenging predicament of soil pollution caused by petroleum compounds. The areas surrounding oil exploration mines and refineries often endure contamination due to oil leakages from storage tanks and transmission lines resulting from deterioration and damage. Investigating the dispersion of such pollutants and devising methods to remediate petroleum-contaminated soil represent crucial and intricate issues within the realm of environmental geotechnics.
본 연구에서는 디젤로 오염된 토양에서 디젤 분해능이 우수한 Gordonia sp. SD8을 분리하였고, 이 균주의 디젤 분해특성을 액상과 토양에서 조사하였다. SD8은 유일 에너지원과 탄소원으로 디젤을 이용하여 생장 가능하였다. SD8 균주의 성장과 디젤 분해속도에 미치는 디젤 농도 영향을 조사한 결과, 20,000 mg-TPH $L^{-1}$농도에서 최대 비성장속도($0.67{\pm}0.05\;d^{-1}$)와 최대분해속도($1,727{\pm}145$ mg-TPH $L^{-1}\;d^{-1}$)를 얻을 수 있었다. 또한, 이 균주는 40,000 mg-TPH $L^{-1}$의 고농도 디젤을 분해할 수 있었으며, $30^{\circ}C$에서 비성장속도와 디젤분해속도가 가장 빨랐다. 디젤로 오염된 토양 정화에 미치는 Gordonia sp. SD8 접종 효과를 조사한 결과, 17일 경과 후, SD8을 접종하지 않은 대조군 토양의 디젤 잔류 농도는 $8,150{\pm}755$ mg-TPH kg-dry $soil^{-1}$이었으나, SD8을 접종한 경우에는 3,724 mg-TPH kg-dry $soil^{-1}$이었다. 이러한 결과는 Gordonia sp. SD8는 향후 디젤 등을 포함한 석유계 탄화수소화합물로 오염된 토양을 정화하는데 활용 가능한 유용 미생물 자원임을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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