• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.151-157
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• 2005

본 연구에서는 퇴적물에서 일어나는 유기물 분해과정 중 이용된 전자 수용체와 분해과정에서 생산된 환원 물질의 농도 변화를 적절히 파악하고 정량화하기 위한 수치모델을 개발하였다. 퇴적물에 서식하는 미생물이 전자 수용체를 이용하여 유기물을 분해하는 반응들은 전자 수용체의 종류에 따라서 다음과 같이 6가지 형태로 구분 할 수 있다: (1) 호기성 분해(Aerobic Respiration), (2) 탈질(Denitrification), (3) 망간 환원(Manganese Reduction), (4) 철 환원(Iron Reduction), (5) 황산염 환원(Sulfate Reduction), (6) 메탄 환원(Methanogenesis). 이와 같은 6가지 반응은 양론(Stoichiometry)적으로 표현되어지며, 여기에 관여하는 3개의 고형물질(침전성 유기물질, manganese oxides, iron oxides)과 8개의 용존물질 (oxygen, nitrate, sulfate, ammonia, dissolved manganese, dissolved iron, sulfide, methane)의 움직임은 1차원 물질수지 방정식으로 모델에서 재현되어졌다. 퇴적물에서 미생물에 의한 유기물 분해 반응은 Monod 반응식을 이용하여 간단히 표현되어졌다. 퇴적물에 포함된 물질들에 대한 물질수지 방정식들은 Monod 반응식에 포함된 비선형성을 제거하기 위해서 다단계의 반복적인 수치해석법에 의해 안정적인 해를 구할 수 있었다. 모델의 타당성을 검토하기 위하여 Sweert et al.(1991a)이 Netherland의 Veluwe 호수의 퇴적물에서 조사한 자료에 모델결과를 비교하였고, 결과로써 산출된 전자 수용체와 환원 물질의 수직적 분포형태는 관측간과 비교적 잘 부합하였다. 그러나 모델을 통하여 예측된 $NH_4^+$의 농도는 측정된 농도보다 훨씬 낮은 것이 관찰이 되었는데, 이는 모델에서 유기물질을 표현할 때 사용한 Redfield의 유기물식이 본 연구에 적용된 퇴적물에서의 높은 질소 함유율을 적절히 표현하지 못한 결과로 해석되어 질 수 있다. 퇴적물 깊이에 따른 전자 수용체와 환원된 물질의 분포변화는 중금속의 재용출과 생물이용도를 조절하는 주요인이 되기 때문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.85-96
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• 2000

본 연구의 목적은 수분함량 및 온도변화가 석유계탄화수소의 분해에 미치는 영향을 살펴보는 것이었다. 연구에 사용된 토양은 사질양토였으며 대상오염물질은 디젤오일이었다. 디젤오일의 초기오염농도는 건조질량기준으로 10,000mgTPH/kg이었다. 수분함량은 토양 수분보유능력의 50%, 70%그리고 90%로 조절하였으며 온도는 $5^{\circ}C$, $10^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, 그리고 $30^{\circ}C$로 변화시켰다. 석유계 총탄화수소의 분해는 수분함량이 수분보유능력의 50%와 70%에서 활발하게 일어났다. 온도는 10~3$0^{\circ}C$에서 석유계 총탄화수소의 분해가 활발하였으며 5$^{\circ}C$에서는 상대적으로 분해속도가 느리게 나타났다. 노르말알칸류의 분해속도는 석유계 총탄화수소에 비하여 약 2배 정도 빠르게 나타났다. 휘발에 의하여 손실된 석유계 총탄화수소는 초기 농도의 약 2% 내외였다. 대조실험으로서 공기공급을 하지 않은 경우와 biocide로 $HgCl_2$를 첨가한 경우에 석유계 총탄화수소의 분해가 미미하여 석유계 총탄화수소가 호기성조건하에서 생물학적 반응에 의하여 분해되었음을 보여주었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제22권4호
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• pp.339-346
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• 2017

The objective of this study is the evaluation of the performance of a large-scale respirometer (LSR) of 17.7 L in the determination of the methane generation rate constant (k) values. To achieve this objective, a comparison between anaerobic (GB21) and LSR tests was conducted. The data were modeled using a linear function, and the resulting correlation coefficient ($R^2$) of the linear regression is 0.91. This result shows that despite the aerobic conditions, the biodegradability values that were obtained from the LSR test produced results that are similar to those from the GB21 test. In this respect, the LSR test can be an indicator of the anaerobic biodegradability for landfill waste. In addition, the results show the high repeatability of the tests with an average coefficient of variance (CV) that is lower than 10%; furthermore, the CV for the LSR is lower than that of the GB21, which indicates that the LSR-test method could provide a better representation of waste samples. Therefore, the LSR method allows for both the prediction of the long-term biodegradation potential in a shorter length of time and the reduction of the sampling errors that are caused by the heterogeneity of waste samples. The k values are $0.156y^{-1}$ and $0.127y^{-1}$ for the cumulative biogas production (GB21) and the cumulative oxygen uptake for the LSR, respectively.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.28-30
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• 2005

Because of high population diversity in soil microbial communities, it is difficult to accurately assess the capability of biodegradation of toxicant by microbes in soil and sediment. Identifying biodegradative microorganisms is an important step in designing and analyzing soil bioremediation. To remove non-important noise information, it is necessary to selectively enrich genomes of biodegradative microorganisms fromnon-biodegradative populations. For this purpose, a stable isotope probing (SIP) technique was applied in selectively harvesting the genomes of biphenyl-utilizing bacteria from soil microbial communities. Since many biphenyl-using microorganisms are responsible for aerobic PCB degradation In soil and sediments, biphenyl-utilizing bacteria were chosen as the target organisms. In soil microcosms, 13C-biphenyl was added as a selective carbon source for biphenyl users, According to $13C-CO_2$ analysis by GC-MS, 13C-biphenyl mineralization was detected after a 7-day of incubation. The heavy portion of DNA(13C-DNA) was separated from the light portion of DNA (12C-DNA) using equilibrium density gradient ultracentrifuge. Bacterial community structure in the 13C-DNAsample was analyzed by t-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) method. The t-RFLP result demonstates that the use of SIP efficiently and selectively enriched the genomes of biphenyl degrading bacteria from non-degradative microbes. Furthermore, the bacterial diversity of biphenyl degrading populations was small enough for environmental genomes tools (metagenomics and DNA microarrays) to be used to detect functional (biphenyl degradation) genes from soil microbial communities, which may provide a significant progress in assessing microbial capability of PCB bioremediation in soil and groundwater.

• 미생물학회지
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• 제37권1호
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• pp.66-71
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• 2001

1.5 L 교반 탱크반응조에서 이미 그 특성 이 밝혀진 TNT 분해세균인 Stenorophomonas maltophilia의 배양을 이용하여 dinitrotoluenes (DNTs) [2,4-dinitrotoluene (2,4-DNT), 2,6-dinitrotoluene (2,6-DNT)]를 호기적 조건하에서 미생물학적으로 제거하는 시험을 하였다. 2,4-DNT와 2,6-DNT는 각각 10일과 14일의 배양기간 중에 완전히 분해되었다. 이차 탄소는 DNT리 분해에 필수적이었으며 이차 탄소가 없는 상태에서는 거의 분해되지 않았다. DNTs의 분해에 이차 탄소가 미치는 효과에 대하여 조사하였다. 이차 질소원이 없는 상태에서 DNTs는 완전히 분해되었으나 이차 탄소원이 첨가된 배지에서는 부분적으로 분해되었다. HPLC와 GC-MS가 잔존 DNTs와 중간대사산물을 확인하기 위하여 사용되었다. 그 결과, HPLC와 GC-MS chromatograms은 대상 화합물인 2,4-DNT와 2,6-DNT, 그리고 각각의 중간대사산물인 2-amino-4-nitrotoluene과 2-amino-6-nitrotoluene을 성공적으로 확인할 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제46권2호
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• pp.183-191
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• 2010

본 연구에서는 성장기질로써 다양한 방향족 화합물을 첨가하여 TCE 분해 균주를 분리하고 고효율 TCE 분해 균주에 의한 고농도의 TCE 분해 특징에 대해 연구하였다. TCE에 오염된 토양 및 폐수로부터 시료를 채취하였고 성장기질로써 벤젠(Benzene), 페놀(Phenol), 에틸벤젠(Ethylbenzene), 아닐린(Aniline), 큐멘(Cumene), 톨루엔(Toluene) 등을 사용하여 TCE에 내성을 가지는 179 균주를 순수 분리하였다. 순수 분리된 균주들을 TCE 농도 30 mg/L, 성장기질 농도 0.2 g/L, $30^{\circ}C$, pH 7, 균 농도 1.0 g/L (w/v)의 호기적 조건으로 21일 동안 분해효율을 측정한 결과, 아닐린을 성장기질로 이용한 EK2 균주가 74.4%의 가장 높은 효율을 보여주었다. EK2 균주는 형태학적 특징, 생화학적 특징 및 분자적 특징을 분석한 결과 Delftia acidovorans로 동정되었다. D. acidovorans EK2의 TCE 분해는 TCE 농도 10에서 200 mg/L까지 성장 및 분해할 수 있었으나 250 mg/L 이상의 농도에서는 성장과 분해가 보이지 않았다. 저농도(1.0 mg/L) 분해 실험을 위하여 D. acidovorans EK2를 각 0.01 g/L, 0.03 g/L, 0.05 g/L로 적용한 결과, 모든 조건에서 12일 동안 99.9%의 분해효율을 보였다. 고농도(200 mg/L)를 분해하기 위한 최적 배양조건은 균 농도 1.0 g/L, 아닐린 농도 0.5 g/L, pH 7, 온도 $30^{\circ}C$로 확인되었으며, 21일 동안 호기적으로 배양 시 71.0%의 가장 높은 TCE 분해효율을 보여주었고, 분해속도는 94.7 nmol/h이었다. 결과적으로 본 연구에서 개발된 D. acidovorans EK2를 이용하여 고농도의 TCE로 오염된 토양 및 지하수의 생물학적 처리에 효율적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권4호
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• pp.27-35
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• 2003

연구대상부지는 주로 선캄브리아기의 변성암의 일종인 편마암으로 형성되어 있으며, 토양은 하천에 축적된 비교적 투수성이 높은 매질로 구성된 충적토를 모재로 형성되었다. 지하수위는 지표로부터 평균 3.5m 깊이에서 나타나며. 하류 방향으로 갈수록 깊어지는 경향을 나타내었다. 대상부지의 수리전도도는 자갈이 혼재된 조립질 모래층은 5.0${\times}$$10^{-2}$∼1.85${\times}$$10^{-1}$ cm/sec, 세립질 모래층은 $1.5{\times}$$10^{-3}$ to 7.6${\times}$$10^{-3}$ cm/sec, 복토층은 $10^{-4}$ cm/sec 이하로 나타났다. 연구대상부지의 주오염물질은 Toluene, Ethylbenzene, xylene(이하 TEX)이며, 오염토양층은 1.5 m내외로 깊이별 토양중 TEX의 농도는 추정오염원으로부터 70m떨어진 곳의 질이 2.4∼4.8m에서 가장 높았다. 지하수중 TEX의 농도는 추정오염원의 주변지역에서 가장 높았으며, 조사대상부지의 중앙지역과 남서쪽지역에서도 높게 나타났으며, 이러한 지하수중 TEX의 농도분포는 토양중의 TEX의 농도분포와 상당히 일치하는 경향을 보이고 있다. 연구대상부지에 서식하고 있는 톨루엔 분해 호기성세균의 주종은 Pseudomonas fluorescence, Burkholderia cepacia, Acinetobactor lwoffi로 확인되었다. 지하수 분석결과 전자수용체인 용존산소, 질산염, 황산염 등이 배경지역에 비해 오염지역에서 상당히 낮게 나타났다. 한편, 연구대상부지에서의 계산된 전체 자연저감속도는 0.0017da $y^{-1}$이며, 1차 생분해속도는 0.0008 da $y^{-1}$로 계산되었다.

• 생명과학회지
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• 제23권3호
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• pp.415-425
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• 2013

본 연구에서는 연안 갯벌에서 유기물 분해능이 매우 우수한 것으로 알려진 갯지렁이(Perinereis aibuhitensis)에 내생하고 있는 균주 중 호기성과 혐기성 조건에서 생장 가능한 5 종류의 Bacillus 균주 CBW3, CBW4, CBW9, CBW14 그리고 EBW10를 선별하여 그 특성을 비교 분석하였다. 16S rRNA 염기서열에 기초하여 동정한 결과, CBW3과 CBW14는 B. nanhaiensis, B. arsenicus 그리고 B. barbaricus와 99.8% 이상의 높은 상동성을, CBW4, CBW9 그리고 EBW10 균주는 B. anthracis, B. algicoa 그리고 B. thuringiensis와 각각 92.7%, 99.8% 그리고 99.8%의 상동성을 보였다. 이들 대부분 균주들의 생장온도 범위는 $4-45^{\circ}C$, 염도는 0-17%, pH는 5-9 범위로 매우 다양하게 나타났다. 모든 균주들이 casein, starch 분해 효소를 가지고 있었으며 특히 균주 EBW10은 시험한 모든 고분자 물질을 분해할 수 있는 protease, amylase, cellulase. lipase 등의 효소 활성을 가지고 있을 가능성이 높음을 제시해주었다. 대상 균주 5 종 모두 alkaline phosphatase 활성을 가지며, CBW3, CBW4 그리고 EBW10은 acid phospatase 활성을 동시에 가지고 있었으며, CBW3, CBW14, EBW10은 esterase (C4) 활성을, CBW3, CBW9, EBW10은 CBW4는 esterase lipase (C8) 활성을 나타냈다. 지방산 분석 결과 CBW3, CBW9, CBW14, EBW10 균주에서는 anteiso $C_{15:0}$이 균주에 따라 차이가 있었지만 약 42.8%에서 55.7%까지 가장 많은 비율을 차지하는 지방산으로 분석되었고, 오직 CBW4에서만 iso $C_{15:0}$이 전체 지방산의 46.9%로 가장 많은 비율로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.145-158
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• 2023

인공습지(CW)는 도시 폐수처리를 위한 효과적인 기술로, 물리-화학적 및 생물학적 자연처리과정을 통해 오염 물질이 제거된다. 본 연구는 서지학적 분석 방법을 통하여 인공습지의 현재까지의 연구 진행 상황과 향후 연구 동향을 조사하였다. 인공습지를 통한 페수 처리 성능 평가 분석을 위하여 최근 출판된 논문(오픈 액세스 학술지 포함) 100편을 기반으로 종합적 분석 및 검토를 수행하였다. 분석 결과, 스페인, 중국, 이탈리아, 미국이 논문 출판수가 두드러지는 것으로 나타났다. 논문에서 가장 많이 사용된 핵심용어는 수질(n=19), 식물 정화(n=13), 강우유출수(n=11), 인(n=11) 순으로 나타났으며, 수질개선과 영양염류 제거에 대한 인공습지의 효율성 관련 연구가 폭넓게 연구되고 있는 것으로 분석되었다. 검토된 다양한 유형의 인공습지 중 Hybrid 형태의 인공습지가 TSS(95.67%) 및BOD(88.67%)으로 오염물질 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, VSSF, HSSF는 TSS 제거(83.25% 및 78.83%)에 가장 효과적인 것으로 조사되었다. VSSF 습지는 가장 높은 COD 제거 효율(71.82%)을 보였다. 일반적으로 인공습지에서 물리적 처리(예: 침전, 여과, 흡착)와 생물학적 메커니즘(예: 생분해)은 TSS, BOD, COD 제거 효율에 영향을 미치기 때문이다. Hybrid 형태의 인공습지는 호기성 및 혐기성 조건, 다양한 식생 유형, 다양한 매체 구성 등의 다양한 인자와 여러 처리 과정을 통해 미생물 활성도 증가 및 질소 처리를 통해 TN(60.78%)의 높은 저감효과를 보였다. FWS 형태의 인공습지는 퇴적물에 결합된 인을 침전 및 식물의 흡수를 통해 높은TP 제거효율(54.50%)로 나타났습니다. 일반적으로 인공습지에는 식물 정화 능력이 뛰어난 Phragmites, Cyperus, Iris 및 Typha 이 적용되고 있다. 본 연구는 향후 도시 지역에서 발생되는 폐수 처리를 위한 지속 가능한 대안으로 제시 가능할 것으로 사료된다.