• Applied Biological Chemistry
• /
• 제17권3호
• /
• pp.149-176
• /
• 1974

팔종(八種)의 치환(置換) diphenyl ether 제초제(除草劑)를 Rayonet 광화학(光化學) 반응기(反應器)를 사용(使用)한 모조환경조건하(模造環境條件下)에서 용액상(溶液相) 광분해(光分解)시켜 그 분해산물(分解産物)에 관(關)하여 연구(硏究)하였다. 시료(試料)로 사용(使用)된 화합물(化合物)들은 300 nm에서 광화학반응(光化學反應)을 일으키기에 충분(充分)한 energy를 흡수(吸收)하였으며 분해산물(分解産物)은 tlc, glc, ir, ms, 그리고 nmr 등(等)에 의(依)하여 확인(確認)하였다. 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 C-6989의 용액상(溶液相) 광분해(光分解) : p-nitrophenol이 다량(多量) 생성(生成)됨을 보아 ether결합(結合)의 결렬이 주반응(主反應)이며 치환기(置換基) $NO_2{\rightarrow}NH_2$의 광화학적(光化學約) 환원반응(還元反應)과 $CF_3{\rightarrow}COOH$의 산화반응(酸化反應)도 관찰되었다. p-Nitrophenol의 수중(水中) 광분해(光分解) : quinone(0.28%), hydroquinone(0.66%) 및 p-aminophenol(0.42%)과 비교적(比較的) 소량(少量)의 미지화합물(未知化合物)이 생성(生成)됨을 확인(確認)하였고 모화합물(母化化合物)은 대부분(大部分) 작용(作用)을 받지 않은 채로 존재(存在)하였다. 이들 분해산물(分解産物)의 형성기구(形成機構)는 $n{\rightarrow}{\pi}^*$ 및 여기(勵起)를 거친 nitro-nitrite재배열(再配列) 및 자유기(自由基)에 의(依)한 수소탈취(水素脫取)를 통(通)한 광환원(光還元)으로 추측(推測)되었다. Nitrofen의 용액상(溶液相) 광분해(光分解) : n-hexane중(中)에서는 $NO_2$기(基)의 광환원(光遷元)이 주반응(主反應)이었고 수용액(水溶液) 중(中)에서는 광환원(光遷元) 및 hydroxylation이 ether결합(結合) 결렬 보다 현저하였다. hydroxide ion에 의한 친핵적(親核的) 치환(置換), hydroxyl기(基) 및 소량(少量)이긴 하지만 수소(水素)에 의한 염소(鹽素)의 치환(置換)도 다소 관찰되었다. MO-338의 용액상(溶液相) 광분해(光分解) : n-hexane용액중(中) nitro기(基)의 광환원(光遷元) 반응(反應)과 수용액중(水溶液中)에서의 광환원(光遷元) 및 hydroxylation이 주반응(主反應)이었으며 hydroxyl기(基)와 수소(水素)에 의(依)한 염소(鹽素)의 치환(置換) 및 ether결합(結合)의 결렬도 볼 수 있었다. n-Hexane과 cyclohexane중(中)에서의 MC-4379, MC-3761, MC-5127, MC-6063 및 MC-7181의 광분해(光分解) : nitro기(基)의 광환원반응(光還元反應)과 수소(水素)에 의(依)한 halogen의 치환반응(置換反應)이 주(主)로 일어났다. MC-4379의 수중(水中) 광분해(光分解) : ether결합(結合)의 결렬, hydroxyl기(基)에 의한 carboxymethyl기(基)의 치환(置換), hydroxylation, hydroxyl기(基)에 의한 nitro기(基)의 치환(置換)이 주(主)로 일어났고 광환원(光還元) 및 광염소화반응(光鹽素化反應)도 약간 일어났다. MC-3761의 수중(水中) 광분해(光分解) : ether결합(結合)의 결렬, hydroxyl기(基)에 의한 carboxymethyl기(基)의 치환(置換) 및 hydroxylation이 수반되는 광환원(光還元)이 주반응(主反應)이었다. MC-5127의 수중(水中) 광분해(光分解) : 수소(水素)에 의한 carboxyethyl기(基)의 치환(置換)이 현저 하였고 ether결합(結合)의 결렬, 광환원(光還元) 및 탈염소화반응(脫鹽素化反應)도 약간 관찰되었으며 decarboxyethylation은 decarxy-methylation보다 용이함을 볼 수 있었다. MC-6063의 수중(水中) 광분해(光分解) : ether결합(結合)의 결렬과 탈염소화반응(脫鹽素化反應)이 주(主)로 관찰되었다. MC-7181의 수중(水中) 광분해(光分解) : 수소(水素)에 의한 carboxymethyl기(基)의 치환(置換)과 monodechlorination이 현저하였고 ether결합(結合) 결렬과 hydroxylation도 약간 일어났다. 3-Carboxymethyl-4-nitrophenol의 수중(水中) 광분해(光分解) : 방향족(芳香族) ester에서 흔히 볼 수 있는 광유도(光誘導) Fries rearrangement는 이 화합물(化合物)의 carboxymethyl기(基)에서는 볼 수 없었고 $nitro{\to}nitroso$반응(反應)이 주(主)로 일어났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.41-48
• /
• 2007

영가철은 trichloroethylene(TCE)과 같은 염소계 유기오염물질 제거에 탁월한 효과를 가지고 있어서, 반응벽체를 이용한 오염된 토양 및 지하수의 현장처리에 반응매질로 자주 사용되고 있다. 하지만 영가철의 빠른 반응성으로 인하여 반응벽체의 수명이 다하고, 탈염소화 과정 중 생성된 산화철이 영가철 표면에 침적 되어 반응표면적을 줄임으로써 반응성이 떨어지게 된다. 이러한 영가철 반응벽체의 단점을 보완하기 위한 방법이 연구되어 왔고, 그 중 철환원균을 이용한 연구가 본 연구에서 시도되었다. 실험에 사용한 Shewanella algae BrY는 철환원균의 일종으로서 Dissimilatory Iron Reducing Bacteria(DIRB)로 분류된다. 본 연구에서는 이전의 배치실험 연구결과를 바탕으로 칼럼실험을 통해 TCE의 농도를 30mg/L과 67.5mg/L의 두 가지로 비교하고, 유량을 8mL/hr, 16mL/hr의 두 가지로 비교하여 세 개의 칼럼 실험을 실시하여 영가철 반응벽체의 TCE의 제거 및 산화된 철의 철환원균을 이용한 환원과정을 칼럼실험을 통해 측정했다. 그 결과 철환원균에 의한 산화철의 환원은 오염물질의 농도가 높을 경우 처리량의 증가로 인하여 반응벽체의 수명을 단축시키는 원인이 되었고, 유량의 증가 역시 유입되는 오염물질의 증가로 인하여 수명의 단축을 가져왔다. 그러나 유량증가의 경우 유속의 증가를 가져와서 Shewanella algae BrY가 매질표면에 작용하여 산화철을 환원시킬 수 있는 시간을 감소시키고 착상되는 것을 방해하기 때문에 오염물질의 농도보다 큰 영향을 미치는 결과를 보여준다. 칼럼실험결과 Shewanella algae BrY에 의한 산화철의 환원은 TCE의 탈염소화 후 생성된 산화철의 침적에 의하여 발생되는 반응벽체의 수명감소를 줄일 수 있다는 결과를 얻었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제13권6호
• /
• pp.93-102
• /
• 2008

본 연구는 대기중에서 안정한 나노크기 영가철을 제조한 후 그 특성을 평가하기 위해 수행되었다. XRD, XPS 분석을 통해 인위적으로 4, 8, 12 mL/min 유량의 공기 접촉을 통해 형성된 shell의 두께는 5 nm로 모두 유사한 것으로 확인되었고, shell의 성분은 magnetite(${Fe_3}{O_4}$), maghemite(${\gamma}-{Fe_2}{O_3}$)가 주성분임을 확인할 수 있었다. 4, 8, 12 mL/min의 접촉 공기 유량에 따른 shell의 명확한 성분 및 두께 변화는 확인할 수 없었다. 반면 대기 중에서 공기와 급속으로 접촉시킨 나노크기 영가철의 경우는 TEM 분석 결과 shell 층이 확인되지 않았다. 4, 8, 12 mL/min의 유량으로 공기 접촉된 나노크기 영가철의 TCE 분해능($k_{obs}$= 0.111, 0.102, and 0.086 $hr^{-1}$) 또한 큰 차이를 보이지 않았으며, fresh한 나노크기 영가철에 비해서는 약 80%의 분해효율을 나타내었다. Fresh한 나노크기 영가철 및 4 mL/min과 급속으로 공기 접촉시킨 나노크기 영가철을 물속에서 1일 동안 물과 접촉시킨 후 분해능을 평가한 실험에서는 공기 접촉 후 바로 분해 실험한 것 보다 분해능이 모두 향상되었다. 이는 물과의 반응을 통해 shell 층이 벗겨져 순수한 Fe(0)와 TCE의 접촉이 빨라져서 일어난 결과로 판단되어진다. 또한 각각 1주일과 2달간 대기 중에서 방치한 후 분해 실험한 결과 공기 접촉 후 바로 분해 실험한 결과와 비교해서 분해능이 90%와 50%로 감소하였다. 따라서 본 연구결과 일정 유량으로 공기 접촉 시킨 나노크기 영가철은 대기 중 산소에 안정하기 때문에 실제 현장 적용에 유리할 것으로 판단된다.

• 미생물학회지
• /
• 제41권3호
• /
• pp.195-200
• /
• 2005

Comamonas sp. strain DJ-12의 pmcABCDEFT 유전자군은 protocatechuate (PCA)의 분해과정에 관여하는 PCA 4,5-dioxygenase, 4-carboxy-2hydroxymuconic semialdehyde (CHMS) dehydrogenase, 2-pyrone04,5-dicarboxylate(PDC) hydrolase, 4-oxalomesaconate (OMA) hydratase, 그리고 4-oxalocitramalate (OCM) aldolase 등의 효소들을 생산하는 유전자들과 transporter의 역학을 하는 유전자로 각각 확인되었다. 이 유전자군은 Comamonas sp. strain DJ-12의 chromosomal DNA로부터 얻은 PCR 산물들을 T-vector에 ligation하여 재조합 플라스미드 pMT1, pMT2, pMT3, pMT4, pMT5, pMT6, pMT7, pMT8, pMT9, pMT10을 제조하였다. 이들 재조합 플라스미드의 염기서열을 분석한 결과 PCA 4,5-dioxygenase 유전자는 alpha(pmcA)와 beta(pmcB) 두 개의 subunit으로 구성 되어있으며, 각각 450 bp와 870 bp이었다. CHMS dehydrogenase 유전자(pmcC)는 960 bp, PDC hydrolase 유전자(pmcD)는 918 bp이였으며, OMA hydratase 유전자(pmcE)는 1029 bp, OCM aldolase 유전자 (pmcF)는 689 bp, 그리고 transporter 유전자(pmcT)는 1,398 bp이였다. 이들 pmc 유전자들은 pmcT-pmcE-pmcF-pmcD-pmcA-pmcB-pmcC의 순서로 배열되어 있었다. Comamonas sp. strain DJ-12의 pmcABCDEFT 유전자산물의 아미노산 서열을 분석한 결과, Comamonas testosteroni BR6020 및 Psedomonas ochraceae NG.J1와 $94{\~}98\%$의 높은 유사성을 보였고, 그 유전자들의 배열 순서도 동일하였다. 그러나 Sphingomonas paucimobilis SYK-6, Sphingomonas sp. LB126, 그리고 Arthrobacter keyser 12B와는 아미노산 서열이 $52{\~}74\%$의 유사성을 보였고, 그 유전자의 배열 구조도 상이하였다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.55-61
• /
• 2007

본 연구에서는 ZVI 종류[Peerless unannealed(PU), Peerless annealed(PA)]별 처리농도(1, 5%, w/v), 초기 metolachlor 농도(200, 1000 mg/l) 및 온도(15, 25, $35^{\circ}C$)가 metolachlor의 분해에 미치는 kinetics를 평가하였다. ZVI에 의한 metolachlor의 분해는 first order kinetics모델로 설명할 수 있었다. ZVI의 처리 농도가 증가할수록 metolachlor 의 분해속도가 빨랐다. 5%(w/v)의 PU와 PA ZVI를 처리시 metolachlor의 분해 반감기는 각각 9.9와 6.5 h 이었고 metolachlor는 72 및 48 h 에 모두 분해되었다. metolachlor의 분해상수(k)는 초기 metolachlor 농도가 낮을 때 컸다. ZVI에 의한 metolachlor의 분해는 온도가 높을수록 증가되었고 15, 25, $35^{\circ}C$에서 metolachlor의 분해상수(k)는 각각 0.0805, 0.1017, 0.3116 /h 이었다. ZVI에 의한 metolachlor 분해 시 2종류의 분해산물이 동정되었는데 이는 탈염소화된 metolachlor$(C_{13}H_{18}NO)$, 탈염소화-탈알킬화된 metolachlor$(C_{12}H_{17}NO)$이었다. PA ZVI가 PU ZVI 보다 metolachlor를 분해하는데 효율적임을 알 수 있었다. ZVI는 탈염소화기작에 의해 metolachlor를 분해함을 알 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제20권1호
• /
• pp.109-116
• /
• 1977

Phenyl carbamates, phenyl ureas 및 acylanilides등의 제초제(除草劑)는 토양중(土壤中)에서 미생물(微生物)의 작용(作用)에 의(依)하여 발암성(發癌性) 물질(物質)로 알려진 Azo 화합물(化合物)을 형성(形成)하여 많은 주목(注目)을 끌고있다. 따라서 많은 연구자(硏究者)들은 이의 연구(硏究)에 있어 azo화합물(化合物)의 일종(一種)인 TCAB를 3,-dichloro nitrobenzene으로부터 합성(合性)하였으나 탈염소화(脫鹽素化) 작용(作用) 등(等)의 결점(缺點) 있고 또한 본(本) 연구(硏究)에서는 환표식(環標識) $^{14}C-3,4-DCA$로부터 환표식(環標識) $^{14}C-TCAB$를 합성(合成)할 필요(必要)가 있었으므로 본방법(本方法)을 고찰(考案)하였다. 즉(卽) 3,4-DCA를 Pyridine에 녹인후 공기(空氣) 존재하(存在下)에서 $60^{\circ}C$로 5-12 시간(時間) 동안 CuCl과 반응(反應)시켜 80.2% 수율(收率)로 표식(標識) 및 비표식(標識) TCAB를 합성(合成) 하였으며 그의 정제과정(精製過程)을 상세(詳細)히 기술(記述)하였다. 또한 TCAB 이성체(異性體)의 성질(性質)을 Autoradiography, TLC, GLC, IR 및 M.S로 검토(檢討) 확인(確認)하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제38권4호
• /
• pp.448-454
• /
• 2010

광양, 하남, 여천지역의 토양, 하천 및 해양 퇴적물 등을 이용하여, 난분해성 염소화합물인 PCE (perchloroethylene) 및 TCE(trichloroethylene)의 혐기성 탈염소화에 관련하는 미생물을 탐색하고 이들의 탈염소화 효율을 조사하였다. 혐기성 상호대사에 의한 탈염소화 효율을 조사하기위해 전자 공여체로 아세테이트를 사용하여 혐기성 회분식 실험을 실시 하였으며, 미생물 군집을 분석하기 위해, 분자생물학적인 기법인 16S rDNA의 DGGE 기법을 이용하였다. 그 결과, 4주간 집적배양을 통해 광양, 하남, 여천시료는 PCE와 TCE를 PCE 75% 이상, TCE 81% 이상 탈염소화하는 것으로 나타내며, 여천시료가 우수한 PCE/TCE탈염소화율을 보이고 있다(PCE 87.37%, TCE 84.46%). 또한, 전자 수용체에 따른 탈염소화 배양액의 미생물 다양성은 DGGE로 분석하였으며, 우점하는 미생물은 Clostridium sp., Desulfotomaculum sp.와 unculutured bacteria로 나타났다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.123-129
• /
• 2005

철을 이용한 반응벽체 (permeable reactive barrier, PRBs) 기술은 유기 화합물로 오염된 지하수를 환원적 반응에 의해 정화시키는 공법이다. 벽체의 매질로 주로 사용되는 영가 철은 반응이 진행됨에 따라 점차 2가 및 3가 철로 산화되어 제거능이 점차 저감된다. 자연계에 존재하거나 동정된 철 환원 박테리아는 산화된 Fe(III)를 Fe(II)로 환원시키는 능력을 가지고 있으며 이와 같이 환원된 Fe(II)는 반응 표면적을 넓히고 다시 할로겐 유기 화합물을 환원적으로 제거할 수 있도록 한다. 본 연구는 철 환원 박테리아로 순수균인 Shewanella algae BrY에 의한 산화철의 환원 경향을 aqueous phase와 solid phase로 나누어 관찰하고 환원된 철이 TCE 제거에 미치는 영향을 iron(II,III) oxide와 iron(III) oxide를 대상으로 하여 파악하는 것을 목표로 하였다. 박테리아는 배지 내에 존재하는 Fe(III)를 우선적으로 사용하여 Fe(II)로 환원시켰으며 선택성은 떨어지지만 입자상의 산화철 표면에 존재하는 Fe(III)도 환원시켰다. 또한 동량의 산화철이 존재할 때 iron(II,III) oxide에 비해 박테리아가 전자수용체로 사용할 수 있는 Fe(III)가 풍부한 iron(III) oxide의 환원이 더 잘 일어남을 알 수 있었고, 환원된 Fe(II)는 박테리아 또는 다른 철 산화물과 침전을 형성하였으며 TCE와의 반응속도 및 제거 능력을 향상시키는 것으로 판단된다.

• 미생물학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.149-156
• /
• 1997

Pentachlorophenol(PCP)가 첨가된 혐기성 무기배지에 혐기성 소화조슬럿지와 쓰레기 매립장의 침출수를 각각 접종한 후, 활성을 보이기 전과 후의 각 시료 내에 존재하는 총유전물질로부터 16S rRNA 유전자를 PCR 증폭하여 이들에 대한 restriction fragment length polymorphism(RFLP) 비교분석과 계통수분석을 실시하였다. 3차에 걸친 RFLP 분석 결과 Ala와 Bld로 명명된 두 가지의 FRLP 유형이 두 가지의 활성시료 모두에서 높은 빈도로 발견되었다. 이들 유형에 속하는 모든 클론들의 5'쪽에 해당되는 180개씩의 염기서열분석을 실시하여 계통수 분석을 실시한 결과, 각각의 유형에 속하는 클론들간에는 높은 상동성을 가지는 것으로 확인되었다. 특히 Bld 유형에서는 78%에 해당되는 클론들이 동일한 염기서열을 가지는 것으로 확인되었다. 이들 Ala와 Bld 유형에 속하는 클론들은 PCP에 대한 분해활성의 결과로서 증식된 유사종의 미생물 군집에서 비롯된 것으로 추정된다. 이 두 가지 유형에 속하는 클론들 중 하나씩의 16S rDNA 전체으 염기서열을 분석한 결과 Ala의 클론은 Clostridium ultunae (Genbank No. Z69293)의 염기서열과 89%의 상동성을 보였으며, Bld의 클론은 Thermobacteroides proteolyticus (Genbank No. X69335)의 것과 97%의 상동성을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.86-91
• /
• 2008

물에 대한 용해도가 높아 수질오염을 시킬 가능성이 있는 제초제 dicamba를 분해시키기 위하여 zerovalent iron 및 Fenton reagent를 처리하여 분해되는 정도와 분해산물을 동정하였다. ZVI에 의한 dicamba의 분해 반응속도는 pH 3.0이 pH 5.0 조건보다 빠르게 진행되었으며 처리된 ZVI의 양이 0.05%에서 1.0%(w/v)로 증가됨에 따라 분해율이 증가되어 반응 3시간 이내에 90% 이상이 분해되었다. 그러나 ZVI의 처리량이 증가됨에 따라 반응후 용액의 pH 상승으로 인하여 dicamba의 분해효율은 증가되지 않았다. ZVI 처리에 의해 생성된 dicamba의 분해 산물을 diazomethane 유도체화 과정을 거쳐 GC-MS로 분석한 결과 dicamba 구조내의 잔기가 없는 부분에 hydroxylation된 형태인 4-hydroxy dicamba 혹은 5-hydroxy dicamba, 4,5-dihydroxy dicamba 그리고 dicamba 구조내의 carboxyl기가 hydroxyl기로 전환된 형태인 3,6-dichloro-2-methoxyphenol로 예상되는 compound를 확인하였다. 이러한 반응산물은 ferric sulfate를 이용한 Fenton 반응에서 조사된 dicamba의 분해 산물과 동일한 것으로 확인되었다. 그러나 ZVI에 의한 dicamba의 탈염소화 분해산물은 확인되지 않았다. 따라서 호기적 조건 하에서 ZVI 처리에 의해 유도되는 제초제 dicamba의 주된 분해 경로는 환원반응보다는 반응용액 중에 존재하는 $O_2$와 $Fe^0$의 산화에 의해 생성된 $Fe^{2+}$ 사이의 Fenton 반응과 같은 산화반응인 것으로 사료된다.