• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.9-18
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• 2017

비소는 다양한 유해물질들 중 독성이 가장 크다고 알려져 있으며, 자연발생 또는 인간의 활동으로부터 비소오염이야기될 수 있다. 지하수 내 비소는 환원 환경에서 아비산염, 산화 환경에서 비산염 형태로 존재한다. 아비산염은 비산염보다 독성이 강하고 이동성이 더 크기 때문에 아비산염을 비산염으로 산화시켜 독성을 저감시키기 위한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 비소로 오염된 지하수로부터 독성이 높은 아비산염을 독성이 낮은 비산염으로 산화시키기 위하여 자외선램프 및 자외선 LED 광원과 침철석 촉매를 이용한 광촉매 산화 공정에 대하여 연구하였다. 광산화 실험에서 광촉매로 사용된 침철석의 투여량이 0.05 g/L일 때 가장 높은 광산화 효율을 나타났다. 또한 광원의 파장별 겉보기 광산화 효율을 비교한 결과, 자외선램프가 자외선 LED에 비하여 아비산염의 산화 효율이 더 높은 것으로 나타났다. 하지만, 자외선 방사량을 기준으로 보정하면, 자외선 LED가 자외선램프보다 광산화 효율이 더 높은 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 침철석 광물이 존재하는 지하수 환경에서 외부로부터 다른 광촉매를 투여하지 않고 친환경적인 광산화 공정을 이용하여 비소의 독성 저감이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 공정 또한 자외선 LED가 자외선램프의 단점을 보완할 수 있는 대체 광원으로 광산화 공정에 활용 가능하다는 것을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제42권2호
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• pp.95-105
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• 2009

합성된 레피도크로사이트(lepidocrocite)에 대한 비소의 흡착특성을 규명하기 위하여 체계적인 연구를 수행하였다. 본 연구에서 합성된 레피도크로사이트는 $94.8\;g/m^2$의 큰 비표면적을 가졌으며, 전위차 적정법(potentiometric titration)에 의해 측정된 영전하점(point of zero charge, PZC)은 6.57로 나타났는데, 레피도크로사이트의 비소에 대한 높은 제거능은 이러한 특성들에 기인한 것으로 판단된다. pH $2.0{\sim}12$ 범위에서 3가(아비산염 형태) 비소가 5가(비산염 형태) 비소보다 합성된 레피도크로사이트에 대한 흡착력이 크게 나타나서 3가 비소가 5가 비소보다 레피도크로사이트에 대한 친화력이 더 크다는 것을 알 수 있었다. 5가 비소의 흡착은 pH가 2.0에서 12까지 증가하면서 지속적으로 감소한 반면, 3가 비소는 pH가 8.0까지 증가할 때까지는 흡착도 증가하다가 그 이후의 높은 pH조건에서는 흡착이 급격히 감소하는 것으로 조사되었다. 이는 pH에 따라서 레피도크로사이트의 표면전하 특성과 두 비소 종의 존재형태가 변화하기 때문인 것으로 판단된다. 흡착 반응속도에 대한 실험 결과에 의하면, 두 비소 종 모두 4시간 이내에 빠르게 흡착이 완료되는 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 레피도크로사이트에 의한 비소의 제거는 주로 흡착반응 이라는 것을 입증한다. 이와 더불어 본 연구결과는 power function과 elovich 모델이 레피도크로사이트에 대한 두 비소 화학종의 흡착반응속도를 모사하는데 가장 적합한 것으로 조사되었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.198-200
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• 2004

Four crop plant species were tested to assess an ecotoxicity in arsenic-amended soils. Test plants were Sorghum bicolor, Cucumis sativus, Triticum aestivum, and Phaseolus radiatus. The presence of arsenic decreased the root and shoot growths. Arsenite was more toxic than arsenate to all test plants. Root growths of Phaseolus radiatus and Cucumis sativus seem to be a good protocol to assess ecotoxicity of soils contaminted by arsenic.

• 자원환경지질
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• 제34권4호
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• pp.345-354
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• 2001

높은 함량의 비소로 오염된 지역으로부터 분리해 낸 토착미생물들이 비소 지구화학에 미치는 영향을 조사하였다. Arsenite는 arsenate에 비하여 더욱 높은 미생물 성장 저해효과를 나타내었다. Arsenate를 함유한 배양액에 분리된 미생물들을 24시간 동안 배양한 결과, arsenate의 함량이 높을수록 미생물들의 성장은 감소하였으며 150mM 이상의 arsenate 조건에서는 성장이 확연히 중단되었다. 그러나, 동일 배양액에서 4일간에 걸쳐 추가 배양한 결과 미생물들의 성장이 다시 관찰되었으며 이는 미생물들이 비소를 해독하고 성장을 유지할 수 있도록 그들의 생화학적 기능을 조절하였음을 의미한다. 분리된 것 중 두 종의 미생물을 arsenate를 함유한 배양액에서 20시간 가량 배양한 결과, arsenate를 arsenite로 환원시켰음이 관찰되었고 이는 해독기제에 의한 것으로 추측된다. 또한 동일조건의 배양액에서 4일간 추가 배양한 결과 총 용존 비소함량의 감소가 관찰되었다. 미생물은 자연조건에서 비소의 화학종 결정에 영향을 미치며 이러한 특성은 비소로 오염된 지역의 복구에 유용하게 사용되어 질 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.185-195
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• 2012

나노 크기 매킨나와이트(FeS)는 높은 환원력, 흡착성, 그리고 비표면적을 지니고 있어, 염소유기물의 분해와 중금속 및 비금속의 제거에 유용하다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 콜로이드 안정성(colloid stability)의 변화로 지하수 흐름에 따라 쉽게 확산되거나, 입자집적(particle aggregation)에 의해 대수층의 공극을 막을 수 있다. 따라서 투과반응벽(permeable reactive barrier)에 적용하기 위해서 적절한 공학적 변형이 필요하다. 본 연구에서는 코팅법을 적용해 나노크기 매킨나와이트를 변형시킴으로써 본래의 반응성을 유지하고 또한 경제적인 투과반응벽의 설치에 활용하고자 한다. 이를 위해 화학적 처리를 하지 않은 규사(non-treated silica sand, NTS)와 화학적 처리에 의해 불순물이 제거된 규사(chemically treated silica sand, CTS)를 사용해 매킨나와이트를 코팅시켰다. 두 규사 모두 약 pH 5.4에서 매킨나와이트가 최대로 코팅되었으며, 이 pH는 (1) 매킨나와이트의 용해도, (2) 규사 및 매킨나와이트의 표면전하(surface charge)에 의해 영향받았다. 최적 pH에서 NTS와 CTS에 의한 코팅량은 각각 0.101 mmol FeS/g, 0.043 mmol FeS/g으로, NTS 표면에 존재하는 산화철 등의 불순물에 의해 매킨나와이트의 코팅이 현저히 증가했다. 한편 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 규사 2종과 최적 pH에서 코팅된 규사 2종을 이용해 아비산염(arsenite)의 흡착실험을 실시했다. pH 7에서 코팅되지 않은 NTS와 코팅된 NTS에 의한 아비산염의 상대적 제거율은 아비산염의 초기 농도에 따라 달라졌다. 낮은 농도에서 코팅되지 않은 NTS가 높은 아비산염의 제거율을 보였으나, 높은 농도에서는 코팅된 NTS가 상대적으로 높은 제거율을 보였다. 이런 차이는 아비산염은 낮은 농도에서 규사 표면에 존재하는 산화물과의 표면배위결합(surface complexation)에 의해 제거되었고, 높은 농도에서 코팅된 매킨나와이트와 반응해 황화비소(arsenic sulfides)로 침전되었기 때문이다. pH 7에서 코팅된 NTS에 비교해 코팅된 CTS는 현저히 낮은 아비산염 제거율을 보였는데, 이는 CTS의 상대적으로 낮은 매킨나와이트 코팅량에 기인했다. 따라서 코팅된 NTS는 코팅된 CTS보다 아비산염의 제거를 위한 투과반응벽의 설치에 더 적합한 물질이며, 특히 아비산염의 오염도가 심한 지하수의 복원에 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국광물학회지
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• 제26권2호
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• pp.101-110
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• 2013

나노크기 매킨나와이트(nanocrystalline mackinawite, FeS)는 높은 비표면적을 지닌 반응성 높은 광물로, 오염된 지하수나 토양의 복원을 위해 널리 사용된다. 또한 매킨나와이트는 혐기성 부식반응에 대해 열역학적으로 안정하고, 황산염 환원미생물의 대사에 의해 재생된다는 장점이 있다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 지하수 흐름에 의해 멀리 확산되거나 입자집적이 일어나 대수층 공극을 막는다. 따라서 현장복원을 위한 투과반응벽(permeable reactive barrier)의 설치를 위해서 나노크기 매킨나와이트에 대한 변형이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 코팅법을 활용해 매킨나와이트 나노입자를 알루미나(alumina, $Al_2O_3$) 및 활성알루미나(activated alumina) 표면에 증착시켰다. 매킨나와이트의 코팅량은 pH에 따라 현저히 달랐으며, 두 종의 알루미나 모두 약 pH 6.9에서 최대 코팅이 관찰되었다. 이 pH에서 알루미나와 매킨나와이트는 반대의 표면전하(surface charge)를 띠어 두 광물 간 정전기적 인력이 발생하고, 이로 인해 효율적인 코팅이 일어났다. 이 pH에서 알루미나 및 활성 알루미나에 의한 코팅량은 각각 0.038 $mmol{\cdot}FeS/g$과 0.114 $mmol{\cdot}FeS/g$이었다. 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 알루미나 및 활성 알루미나, 그리고 최적 pH에서 코팅된 알루미나 및 활성 알루미나를 사용해 아비산염(arsenite) 흡착실험을 수행했다. 코팅되지 않은 활성 알루미나는 코팅되지 않은 알루미나와 비교해 단위질량당 높은 아비산염의 제거를 보여주었으나, 매킨나와이트의 코팅에 의한 흡착량 증가를 보이지 않았다. 활성 알루미나는 높은 비표면적을 지니고 있어 반응성 높은 수산화작용기(hydroxyl functional group)가 다수 존재했고, 이로 인해 코팅된 매킨나와이트에 의한 아비산염의 제거가 중요하지 않았다. 반면 알루미나는 매킨나와이트 코팅에 의해 향상된 아비산염의 제거율을 보였는데, 이것은 알루미나에 존재한 수산화작용기가 아비산염과의 표면배위결합(surface complexation)에 소모되고, 코팅된 매킨나와이트에 의한 부가적인 흡착이 일어났기 때문이다. 코팅된 알루미나는 이전에 연구된 코팅된 실리카와 비교해보면 단위 비표면적당 매킨나와이트의 코팅량이 약 8배 높았으며, 더 높은 아비산염에 대한 흡착력을 보였다. 따라서 본 연구의 결과는 코팅된 알루미나는 투과반응벽의 설치에 적합한 물질이고, 특히 아비산염으로 오염된 지하수의 정화에 유용하게 적용될 수 있음을 지시하고 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권1호
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• pp.31-38
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• 2002

Bacteria have evolved various types of resistance mechanism to toxic heavy metals, such as arsenic and antimony. An arsenical and antimonial resistant bacterium was isolated from a shallow creek draining a coal-mining area near Taebaek City, in Kangwon-Do, Korea. The isolated bacterium was identified and named as Pseudomonas sp. KM20 after biochemical and physiological studies were conducted. A plasmid was identified and its function was studied. Original cells harboring the plasmid were able to grow in the presence of 15 mM sodium arsenite, while the plasmid-cured (plasmidless) strain was sensitive to as little as 0.5 mM sodium arsenate. These results indicated that the plasmid of Pseudomonas sp. KM20 does indeed encode the arsenic resistance determinant. In growth experiments, prior exposure to 0.1 mM arsenate allowed immediate growth when they were challenged with 5 mM arsenate, 5 mM arsenite, or 0.1 mM antimonite. These results suggested that the arsenate, arsenite, and antimonite resistance determinants of Pseudomonas sp. KM20 plasmid were indeed inducible. When induced, plasmid-bearing resistance cells showed a decreased accumulation $of\;73^As$ and showed an enhanced efflux $of\;^73As$. These results suggested that plasmid encoded a transport system that extruded the toxic metalloids, resulting in the lowering of the intracellular concentration of toxic oxyanion. In a Southern blot study, hybridization with an E. coli R773 arsA-specific probe strongly suggested the absence of an arsA cistron in the plasmid-associated arsenical and antimonial resistance determinant of Pseudomonas sp. KM20.

• 한국환경성돌연변이발암원학회지
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• 제26권2호
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• pp.35-40
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• 2006

Background: Inorganic arsenic is a human carcinogen that can target the liver, but its carcinogenic mechanisms are still unknown. Inorganic arsenic induces a spectrum of tumors including hepatocellular carcinoma in mice. Methods: Pregnant C3H mice were supplied with drinking water containing 50 ppm sodium arsenite during their pregnancy. The protein expression profile in the liver of 0.5-day-old. male offsprings exposed transplacentally to sodium arsenite was analyzed using protein 2D gel electrophoresis followed by mass spectrometry (MALDI-TOF). Results: Expression of proteins such as hydroxymethylglutaryl-CoA synthase mitochondrial precursor (HMG-CoA synthase), ${\beta}$-actin (cytoplasmic 1) and apolipoprotein A-IV precursor (Apo-AIV) were induced in mouse liver by sodium arsenite, while uricase (urate oxidase), guanine nucleotidebinding protein beta subunit 2-like 1 (RACK1) and fructose-bisphosphate aldolase B (Aldolase 2) were down-regulated. Summary: Expression of proteins that have been implicated in carcinogenesis, such as HMG-CoA, ${\beta}$-actin, and RACK1, was regulated in the liver of mice transplacentally exposed to inorganic arsenic.

• Environmental Engineering Research
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• 제15권1호
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• pp.15-21
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• 2010

This study was conducted to evaluated seawater bacteria and their seasonal characteristics in the arsenic contaminated coastal seawater of Yeosu Bay, the Republic of Korea. Arsenite-oxidizing bacteria play an important role in the seawater of the arsenic contaminated bay, with a variety of arsenic resistance system (ars) genotypes being present during summer. Specifically, Bacillus sp. strain SeaH-As22w (FJ607342), isolated from the bay, were found to contain the arsB, arrA and aoxR type operons, which are involved in arsenic resistance. The isolated bacteria showed relatively high tolerance to sodium arsenite (III; $NaAsO_2$) at concentrations as high as 50 mM. Additionally, batch seawater experiments showed that Bacillus sp. strain SeaH-As22w completely oxidized 1 mM of As (III) to As (V) within 10 days. Ecologically, the arsenic-oxidizing potential plays an important role in arsenic toxicity and mobility in As-contaminated coastal seawater of Yeosu Bay during all seasons because it facilitates the activity of Bacillus sp. groups.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제18권3호
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• pp.257-261
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• 2010

While it's been shown that arsenic impairs male reproductive function, it remains unclear whether the mechanism involves an effect on testosterone (T) production. We examined plasma T and luteinizing hormone (LH) levels in mice given water containing either 20 or 40 mg/L sodium arsenite (SA). The plasma T levels were lower in SA-treated mice than in controls and correlated well with testicular T levels within individuals. However, SA treatment did not significantly affect plasma LH levels. The ratio of plasma T to LH was reduced by the treatment with 40 mg/L SA. These results suggest arsenic-induced defect in testicular testosterone production in mice.