[논문]방향족화합물의 혐기성 분해

김종설

방향족화합물의 혐기성 분해
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문제 정의

혐기성의 방향족화합물 분해는 현재 질산염 환원, 황산염 환원, Fe(ni) 와 Mn(N)의 환원, 발효/메탄생성의 조건에서, 그리고 anoxygenic photometabolism의 과정에서 일어나는 것으로 알려지고 있다. 이 글에서는 단환 방향족화합물 중에서 benzene, 다환 방향족탄화수소 그리고 할로겐치환 방향족화합물을 중심으로 혐기성 미생물에 의한 방향족화합물의 분해과정을 살펴보고자 하였다. 지방족탄화수소의 혐기성 분해과정은 다루지 않았다.

이론/모형

벤젠고리가 3개 혹은 4개인 다환 방향족탄화수소 (anthracene, phenanthrene, pyrene)의 혐기성 탈질조건에서의생분해도 보고되고 있다(McNally 등, 1998). 이 연구는 이전에분리된 호기성 조건에서 다환 방향족탄화수소를 이용하여 성장하며, 혐기성의 탈질조건에서도 성장이 가능하다고 확인된 3가지의 세균을 이용하여 진행되었다(McNally 등, 1998). Fluidized bed reactor로 행한 농화배양 실험에서, naphthalene, biphenyl, phenanthrene의 혐기성 분해가 질산염 환원 및 황산염 환원과함께 진행됨이 확인되었다(Rockne와 Strand, 1998).

성능/효과

Naphthalene을 혐기성 분해하는 황산염 환원 농화배양의 기질이용시험에서, naphthalene 외에 2-methylnaphthalene, 1-naphthoic acid, 2-naphthoic acid, phenylacetic acid, benzoic acid, cyclohexanecarboxylic acid, cyclohex-1 -ene-carboxylic acid가 황산염을 전자수용체로 사용하면서 산화될 수 있었다(Meckensrock 등 2000). Naphthalene을 기질로 이용한 모든 배양에서 2-naphthoic acid가 축적되었으며, 1, 2, 3, 4-tetrahydro-2-naphthoic acid와 같은 환원된 2-naphthoic acid의 유도체들도 확인되었다. 이러한 관찰에 기초하여 이들 연구자들은 방향족 고리의 단계적인 환원이 벤젠고리가 끊어지기 전에 일어나며, 혐기성 naphthalene 분해의 첫 단계는carboxylation 에 의한 naphthalene 분자의 활성화로 추정하고 있다(Meckenstock 등 2000).
2-, 3-, 혹은 4-chlorobenzoate의 COe로의 무기화는 질산염 환원, 황산염 환원, 그리고 Fe(DD 환원의 조건에서 모두 관찰되었다(Hiiggblom 등, 1993; Kazumi 등, 1995a, b; Hiiggblom과 Young, 1999). 대체로 질산염 환원 조건에서 다른 조건에 비해 보다 빠른 속도로 분해가 이루어졌으며, 질산염 환원 조건에서는 3- chlorobenzoate와 4-chlorobenzoate의 2-chlorobenzoate 에 비해 빠르게 진행되는 것으로 나타났다. 황산염 환원 조건에서 3-chlorobenzoate와 4-chlorobenzoate가 분해되었고, Fe(Hl) 환원 조건에서는 3-chlorobenzoate의 분해반 확인되었다.

후속연구

연안 해양의 퇴적토의 경우 일반적으로 황산염 환원(경우에 따라서는 Fe(DI)와 Mn(IV)의 환원이 유기물 분해의 중요한 과정이다. 따라서 다환 방향족탄화수소가 황산염환원의 조건에서 분해된다면 이러한 환경에서 미생물의 활성이 다환 방향족탄화수소의 제거에 중요한 역할을 할 것으로 기대할 수 있다. Coates 등{1996)은 다환 방향족탄화수소로 심하게 오염된 항만의 퇴적토에 [”C]naphthalene과 ["c]phenanthrene을 첨가하고 절대혐기성조건에서 배양한 결과 이들 화합물이 CO로 산화되며, 이러한 다환 방향족탄화수소의 분해는 황산염 환원과 관련이 있음을관찰하였다.

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