• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권4호
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• pp.12-20
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• 2003

본 연구에서는 원위치 생물학적 처리 과정에서 공대사 기작에 의해 분해되는 유기오염물질의 성상과 거동을 모의하기 위한 수학적 모델을 제기하였다. 토양구조 내에서 부동유역의 존재가 처리 과정에 미치는 영향을 고려하기 위하여 이중공극 개념을 적용하였으며, 유기오염물질의 거동과 생물학적 처리에 미치는 미생물의 영향을 수학적으로 표현하기 위하여 수정된 Monod식과 토양상 미생물의 미소군집모형이 적용되었다. 가상의 원위치 생물학적 처리 과정에 대한 모델의 적용을 통하여 공극내 생체축적으로 인한 투수능의 감소가 지하수 흐름에 미치는 영향이 예시되었다. 가상의 생물학적 처리 과정에 대한 모델의 모의결과는 부동유역의 존재가 유기오염물질의 생물학적 가용성을 저감시키며, 생물벽체의 형성 및 처리과정에 있어 외부로부터의 미생물 및 영양물질 주입정의 위치가 효과적인 처리 계획의 수립을 위해 중요하다는 것을 보여 주었다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권5호
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• pp.723-730
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• 2007

This study was conducted to develop a combined method for remediating a Chlorinated Aliphatic Hydrocarbons (CAHs) mixtures-contaminated aquifer. The process is consist of two processes. A chemical process (1st) using natural zinc ores for reducing higher concentrations of CAH mixtures to the level at which biological process is feasible; and A biological process (2nd) using aerobic cometabolism for treating lower concentration of CAH mixtures (less than 1 mg/L). Natural zinc ore showed relatively high transformation capacity, average dehalogenation percentage, and the best economic efficiency in previously our study. To evaluate the feasibility of the process, we operated two columns in series (that is, chemical and biological columns). In the first column filled with natural zinc ore and sand, CAH mixtures were effectively transformed with more than 95% efficiency, the efficiency depends on the Empty Bed Contact Time (EBCT) and the mass of zinc ore packed. Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) analysis were performed to make sure whether natural zinc ore played an key role in the dechlorination of the CAH mixtures. The characteristics of zinc metal surface changed after exposure to CAHs due to oxidation of $Zn^0$ to $Zn^{2+}$. In the biological column injecting propane, DO and effluent of the chemical column, only 1,1,1-TCA was cometabolically transformed. Consequently, the combined process would be effective to remediate an aquifer contaminated with high concentrations of CAH mixtures.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제24권4호
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• pp.436-443
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• 2007

Anaerobic reductive dehalogenation of perchloroethene (PCE) was studied with lactate as the electron donor in a continuously stirred tank reactor (CSTR) inoculated with a mixed culture previously shown to dehalogenate vinyl chloride (VC). cis-1,2- dichloroethene (cDCE) was the dominant intermediate at relatively long cell retention times (>56 days) and the electron acceptor to electron donor molar ratio (PCE:lactate) of 1:2. cDCE was transformed to VC completely at the PCE to lactate molar ratio of 1:4, and the final products of PCE dehalogenation were VC (80%) and ethene (20%). VC dehalogenation was inhibited by cDCE dehalogenation. Propionate produced from the fermentation of lactate might be used as electron donor for the dehalogenation. Batch experiments were performed to evaluate the effects of increased hydrogen, VC, and trichloroethene (TCE) on VC dehalogenation which is the rate-limiting step in PCE dehalogenation The addition of TCE increased the VC dehalogenaiton rate more than an increase in the $H_2$ concentration, which suggests that the introduction of TCE induces the production of an enzyme that can comtabolize VC.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권3호
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• pp.38-45
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• 2005

본 연구는 현장 관측정 자연표류 실험 (SWNDT, Single-Well Natural Drift Test) 을 이용하여 트리클로로에틸렌 (TCE, trichloroethylene) 으로 오염된 지하수의 생물학적 복원 가능성 조사 방법 및 결과 해석법을 제시하였다. 현장 SWNDT 실험에 사용한 용액은 일정 양의 추적자 (브롬이온), 생분해 기질 (톨루엔, 에틸렌, 용존산소, 질산성질소) 을 현장 지하수에 용해시켜 준비한다. 준비된 실험용액을 대수층에 주입하고, 주입 시 시료를 채취하여 추적자와 생 분해 기질들의 초기 농도를 측정한다 주업 후 시간에 따라서 시료를 채취하여 추적자, 생분해 기질, 생분해 부산물들의 농도를 측정한다. 현장 SWNDT 실험은 생분해 기질과 추적자의 상대적 거동을 평가하기 위한 Push-pull Transport Test (PPTT), 토착 미생물의 양과 활성도를 증가시키기 위한 Drift Biostimulation Test (DBT), 트리클로로에틸렌과 미생물 반응이 유사하리라 예상되는 기질을 시험하기 위한 Drift Surrogate Activity Test (DSAT) 순으로 진행되었다 SWNDT 실험 양수 시 추적자로 사용한 브롬이용의 농도변화 곡선은 톨루엔, 에틸렌, 용존산소, 질산성 질소 농도변화와 유사한 경향을 나타냈다. 즉 대수층에서의 생분해 기질들의 이송이 추적자와 유사함을 나타내는 결과이다. 토착 톨루엔산화 미생물의 존재를 톨루엔 농도의 감소에 따른 이산화탄소의 발생 및 용존산소 농도의 감소로 확인하였고, 그 톨루엔 산화 미생물은 트리클로로에틸렌 생분해 유사기질로 사용된 에틸렌을 분해하며, 부산물로 산화에틸렌 (ethylene oxide) 을 생성하였다. 이는 DBT 실험을 통하여 활성화된 톨루엔 분해 미생물이 트리클로로에틸렌 분해능이 있음을 나타낸다. 본 연구에서 제시한 현장 SWNDT 실험 방법 및 결과 해석 방법은 트리클로로에틸렌으로 대표되는 염화 지방족 탄회수소화합물(Chlorinated Aliphatic Hydrocarbons, CAHs)로 오염된 지하수의 생물학적 복원 타당성 평가를 위한 경제적이고 용이한 현장 실험 방법이다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.949-957
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• 2000

본 연구는 페놀 분해균주인 P-99를 이용하여 슬러리상 반응기에서 페놀 또는 PNP (p-Nitrophenol)에 오염된 토양을 생물학적으로 복원시키는 방안을 모색하기 위해 수행되었다. 순수미생물에 의한 페놀의 분해는 혼합 미생물간의 경쟁적 상호작용을 배제시켜 활성슬러지의 지체시간보다 3배 정도 짧게 나타났다. 페놀 분해균주인 P-99는 300mg/L의 페놀을 26시간 안에 완전하게 분해하였으며, 페놀 1mg이 제거될 때 0.1457mg의 P-99 미생물이 생성되었다. PNP는 단일기질로 반응기내에 존재할 경우 페놀 분해균주인 P-99에 의한 분해는 일어나지 않았으나, 페놀에 유도된 경우 공대사 작용에 의해 효과적으로 분해할 수 있었으며, 이 때 PNP 분해에 있어서 성자기질인 페놀의 이용도는 0.027mg PNP/mg phenol이었다. 페놀과 PNP가 혼합기질로 반응기내에 존재할 경우 PNP의 농도가 증가할수록 미생물에 대한 저해작용이 증가되어 페놀의 분해속도가 감소하였으며, 슬러리상 반응기에서 미생물에 의한 페놀 및 PNP의 분해는 대상물질의 일부가 액상에서 토양의 표면으로 흡착되고 산소의 전달속도가 상승하여 액상에서 보다 2배 이상 가속화되었다.

• 한국대기환경학회지
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• 제13권1호
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• pp.31-40
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• 1997

본 연구는 페놀산화미생물을 주입한 입상활성탄 biofilter를 이용하여, 기체 상태의 트리클로로에틸렌(TCE)과 테트라클로로에틸렌(PCE)을 생분해시키는 것과 임계미셀농도(CMC)값 이하에서의 계면활성제가 TCE와 PCE의 처리효율에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행하였다. 기체 상태의 TCE와 PCE를 처리하기 위하여, 두 개의 개별적 biofilter를 체류시간이 1.5~7분이 되게 운전하였다. 기체 TCE는 체류시간 7분과 평균 유입농도 85ppm에서 100% 처리되는 것으로 조사되었다. 그리고, 기체 PCE는 체류시간 4~7분과 평균 유입농도 47~84ppm에서 100% 처리되었다. 활성탄에 의한 흡착은 TCE와 PCE 처리에 영향을 적게 준 것으로 나타났다. 기체 상태의 TCE와 PCE의 transformation yield값은 체류시간에 따라 각각 8~48g of TCE/g of phenol과 6~25g of PCE/g of phenol으로 조사되었으며, 액체 상태의 TCE 값과 비교하면 1~2차수 작게 나타났다. Biofilter에 계면활성제의 농도를 5~50mg/L 이하로 주입한 결과, 기체 상태의 TCE와 PCE의 처리효율은 계면활성제를 주입하지 않을 때 보다 약간 증가하였으나, 큰 차이를 발견할 수는 없었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권4호
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• pp.45-52
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• 2003

국내유류오염지역 토양에서 propane과 butane을 탄소원으로 이용하여 분리된 Nocardia SW3를 대상으로 가스기질농도, 온도, pH 변화에 따른 영향, 그리고 MTBE 공대사 분해 특성을 조사하였다. 초기농도변화에 따른 기질분해속도를 비교하면 propane 및 butane이 70$\mu$㏖일때 각각 30.6, 25.4(n㏖/min/mg protein)으로 관찰되어 빠른 기질이용율을 보여주었으며, 최적온도 및 pH조건은 $30^{\circ}C$, 7이었으며, 실험조건인 온도 $15^{\circ}C$∼$35^{\circ}C$. pH 5∼8 범위내에서 약간의 차이는 있지만 전반적으로 propane과 butane이 효율적으로 이용되었다. Nocardia SW3를 대상으로 propane 및 butane이 탄소원으로 이용될 때 MTBE분해특성을 비교ㆍ평가한 결과, propane 및 butane의 MTBE 분해 활성도는 유사하였으며, 가스기질이 탄소원으로 이용시 MTB표의 분해량을 나타내는 transformation yield($T_y$)는 propane과 butane의 경우 각각 46.7, 35.0(n㏖ MTBE degraded $\mu$㏖ substrate utilized), transformation capacity($T_c$)는 실험 결과 각각 320, 280(n㏖ MTBE degraded/mg biomass used)로 나타났다. 또한 MTBE 부산물로 TBA가 검출되었으며, TBA의 지속적인 분해를 관찰하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권11호
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• pp.1161-1169
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• 2008

생물학적 처리방법인 biofiltration을 이용하여 1차 기질 toluene의 존재여부에 따른 TCE와 PCE의 제거율을 비교하였다. 그리고 TCE와 PCE의 제거과정에 관련된 미생물의 군집변화를 조사하였다. TCE와 PCE혼합증기 제거율을 순치시킨 슬러지를 메디아 표면에 부착한 biofilter B를 이용해서 1차 기질로서 toluene증기 공급이 없는 상태에서 TCE/PCE 혼합증기제거율을 조사하고 또한 toluene증기로 순치시킨 슬러지를 부착한 별도의 biofliter A에서 1차 기질로서 toluene증기를 공급하는 상태에서 TCE/PCE 혼합증기의 제거율을 조사한 결과 (i) biofilter운전초기에는 PCE제거율이 TCE제거율보다 현저히 높지만, biofilter운전 지속기간의 증가에 따라 두 물질의 제거율이 증가하다가 나중에는 두 가지 물질의 제거수준이 비슷해진 상태에서 정체되는 경향이 있고, 1차 기질로서 toluene증기를 공급하지 않은 경우가 공급한 경우보다 현저히 TCE/PCE 제거율이 높으며, 두 물질의 생물여과에 의한 제거율이 동등수준에 도달하는 시간이 1차 기질을 공급하는 경우에 공급하지 않는 경우보다 빠르게 도달하였다. 이 실험은 (ii)일부의 toluene 분해 미생물이 TCE와 PCE 증기 등 염소화 휘발성 유기물 증기의 분해에도 관여하고, TCE/PCE 증기의 생물학적 저감과정에서 공동대사가 반드시 필요하지는 않는 것임을 시사한다. DGGE밴드의 16S rDNA의 염기서열을 결정한 결과 (i) uncultured alpha proteobacterium, uncultured Desulfitobacterium sp., uncultured Rhodobacteraceae bacterium, Cupriavidus necator, Pseudomonas putida 등이 toluene 분해 미생물들이었고 (ii) alpha proteobacterium HTCC396이 TCE 제거미생물이고, (iii) Desulfitobacterium sp.이 PCE 분해에 관여하는 것으로 추정된다. (iv) 특히 uncultured Desulfitobacterium sp.은 toluene뿐만 아니라 다양한 염소계 화합물을 제거시킬 수 있는 미생물임이 확인되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권3호
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• pp.31-41
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• 2001

본 논문에서는 순수균주인 ENV425와 오염된 토양으로부터 분리한 혼합균주를 이용하여 가솔린 산화제인 MTBE에 대한 분해 가능성을 조사했다. MTBE는 n-butane에서 성장한 ENV425와 혼합균주에 의해 공대사적으로 분해가 이루어졌다. 또한 아세틸렌의 첨가에 의해 n-butane과 MTBE의 분해가 완전히 방해되어짐에 따라 두 기질 모두 부탄 분해 효소에 의해 분해되어짐을 알 수 있었다. n-butane에서 성장한 ENV42S와 혼합균주는 MTBE를 분해하고, MTBE의 분해산물로 TBA가 생성되었다. TBA의 생성은 분해된 MTBE에 대하여 ENV425와 혼합균주 각각 54.7%, 58.6%가 관찰되었다. 그러나, Resting cell 실험에서는 ENV425와 혼합균주에 의한 산화 생성물로 TBA와 TBF가 생성되었다. ENV425와 혼합균주에 의한 최대 MTBE 분해속도는 각각 52.3 그리고 62.3 (nmol MTBE degraded/hr/mg TSS), 최대 $T_y$ (Transformation yield)는 각각 44.7, 34.0 (nmol MTBE degraded/$\mu$mol n-butane utilized)으로 나타났고, 최대 $T_c$ (Transformation capacity)는 각각 199, 226 (nmol MTBE degraded/mg TSS used)으로 나타났다.