[논문]질산성 질소 제거를 위한 독립영양 황탈질 칼럼에서의 미생물 적응에 관한 연구

신도연; 문희선; 김재영; 남경필

질산성 질소 제거를 위한 독립영양 황탈질 칼럼에서의 미생물 적응에 관한 연구
Microbial Adaptation in a Nitrate Removal Column Reactor Using Sulfur-Based Autotrophic Denitrification 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.11 no.2, 2006년, pp.38 - 44

신도연 (서울대학교 지구환경시스템공학부) , 문희선 (서울대학교 지구환경시스템공학부) , 김재영 (서울대학교 지구환경시스템공학부) , 남경필 (서울대학교 지구환경시스템공학부)

초록
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본 연구에서는 독립영양 황탈질반응을 이용한 질산성 질소 처리 반응 벽체의 탈질능과 미생물학적 안정성을 확인하기 위하여 황/석회석과 독립영양 황탈질 미생물을 이용한 칼럼 반응기를 상향식으로 500일간 운전하여 시간과 깊이에 따른 질산성 질소의 제거 효율을 분석하였으며, 반응기 내부의 미생물 군집 변화를 16S rDNA-cloning 염기서열 분석법 및 DGGE 기법으로 분석하였다. 실험 결과, 미생물의 대사 활동에 따라 칼럼 깊이 별로 질산성 질소 제거율 및 미생물 군집 분포의 큰 차이가 나타났다. 칼럼 반응기의 질산성 질소 제거율은 99%에 달하였으며, 특히 칼럼 아래쪽에서 질산성 질소 제거율이 매우 높게 나타났다. 시간에 따른 제거율은 칼럼 운전 100일 후부터 큰 차이를 나타내지 않았다. 초기 접종원에서는 독립영양 황탈질 미생물인 OTU DE-1, Thiobacillus denitrificans의 비율이 15%에 불과하였으며 반응기 운전 초기에는 접종원 및 100일 운전 후 반응기의 윗부분에서 종속영양 탈질 미생물인 OTU DE-2, Cenibacterium arsenioxidans와 DE-3, Geothrix fermentans가 78%와 90%로 높은 비율을 차지하여 종속영양탈질 미생물들이 우점종을 차지하였다. 그러나 OTU DE-1은 100일 후에 칼럼 아래쪽에서 94%의 비율을 차지하여 우점종이 되었으며, 500일 운전 후 분석한 결과 칼럼 전체에서 86%를 차지하여 독립영양 황탈질 미생물이 안정적으로 적응하였음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Two sulfur-based column reactors inoculated with a bacterial consortium containing autotrophic denitrifiers were operated for 100 and 500 days, respectively and nitrate removal efficiency and the adaptation of microbial communities in the columns were monitored with column depths and time. For better understanding the adaptation phenomenon, molecular techniques including 16S rDNA sequencing and DGGE analysis were employed. Although both columns showed about 99% of nitrate removal efficiency heterotrophic denitrifiers such as Cenibacterium arsenioxidans and Geothrix fermentans were found to a significant portion at the initial stage of the 100-day reactor operation. However, as operation time increased, an autotrophic denitrifier Thiobacillus denitrificans became a dominant bacterial species throughout the column. A similar trend was also observed in the 500-day column. In addition, nitrate removal efficiencies were different with column depths and thus bacterial species with different metabolic activities were found at the corresponding depths. Especially, T. denitrificans was successfully adapted and colonized at the bottom parts of the columns where most nitrate was reduced.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 1995). 그리하여 본 연구의 목적은 독립영양 황탈질반응을 이용하여 지하수 내 질산성 질소를 제거하는 반응벽체 개발의 기초실험으로서 황/석회석 칼럼 반응기의 장기간 운전을 통해 질산성 질소의 제거 효율을 시간 별 및 깊이 별로 알아보고, 미생물 군집 구조의 변화를 분자생물학적 기법을 이용하여 분석하는 것이다.
산소와 영양분이 미미한 지하수에서도 다양한 종의 미생물들이 발견되는데(Stevens and McKinley, 1995), 지하수의 질산성 질소 제거를 위해 반응벽체에 주입되는 독립영양성 탈질균은 이러한 토착 미생물들과 경쟁하면서 그들의 생리적 활동 공간(niche)을 구축하고 반응벽체 내에서 구조적 안정성(structural stability)을 확보해야만 한다. 따라서 본 연구에서는 질산성 질소가 공급되는 상황 하에서 외부에서 주입된 독립영양 황탈질균이 다른 미생물들과의 상호작용에서 우위를 점하고 고유의 기능을 수행할 수 있는지 칼럼 실험을 통하여 알아보았다. 이를 위하여 칼럼 내 미생물들의 변화를 분자생물학적 기법을 이용하여 모니터링 하였다.

제안 방법

100일과 500일 동안 60 mg-N/L 농도의 질산성 질소를 주입하여 칼럼을 운전하면서 질산성 질소의 제거 효율을 측정하였다. 두 반응기 모두 거의 99%의 질산성 질소 제거율을 나타내었다.
100일과 500일 운전 후, 각 칼럼으로부터 반응 매질을 깊이 별로 아랫부분과 윗부분(100일 칼럼의 경우 0-17 cm, 33-50 cm, 500일 칼럼의 경우 0-30 cm, 80-100 cm)에서 채취하여, 미생물 군집을 분석하였다.
0%(wt/vol) agarose gel을 사용하여 전기영동법으로 패턴을 분석하였다. 10여 개의 그룹으로 분류된 16S rDNA 클론들은 ABI model 3731(Perkin-Elmer Ltd., Foster city, CA)을 사용하여 염기서열을 분석하였으며, 얻어진 염기서열은 BLAST(Basic Local Alignment Search Tool) search(Altschul et al., 1990)를 통해 GenBank (EMBL, DDBJ, PDB)에 등록되어 있는 기존 미생물들과 비교하여 16S rDNA 클론들의 미생물학적 정보를 얻었다. 염기 서열 자료는 CLUSTAL X(Higgins and Sharp, 1988)를 사용하여 정렬하고 MEGA2(Kumar et al.
Denaturing gradient gel은 100% denaturant(7 M urea, 40% formamide)와 40%C acrylamide stock 용액(acrylamide-N, N’-methylene-bisacrylamide, 37.5 :1)으로 35-45%의 gradient를 가지는 9%(wt/vol) polyacrylamide gel을 만들었다. 이후 응고제와 촉매제로서 10% APS(Ammonium PerSulfate) 용액과 TEMED(N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine)을 주입하였다.
분리된 genomic DNA로부터 16S rDNA 증폭을 위하여 universal primers 27F, 338F, 518R, 1522R가 사용되었다(Table 1). PCR 증폭을 위해, 10 pmol/L의 27F와 1522R primer 용액 1 µL, template DNA 20 ng을 AccuPower PCR PreMix (Bioneer, Korea)에 증류수를 이용하여 최종 부피 20 µL로 맞추어 실험하였다. 모든 PCR 반응은 GeneAmp^® PCR System 9700(Applied Biosystems, USA)를 사용하여 수행하였으며, PCR 조건은 처음 반응은 94℃에서 10분, 다음 각 단계에서는 94℃에서 45초, 56℃에서 45초, 72℃에서 45초 동안 16S rDNA를 증폭하는 반응을 30번 반복하고, 마지막으로 72℃에서 7 min동안 반응시켜 완결하였다.
PCR에 의해 증폭된 16S rDNA는 WIZARD PCR Preps DNA purification system(Promega, USA)을 사용하여 정제한 후 pGEM-T vector cloning system(Promega, USA)을 사용하여 클로닝하였다. Competent cell은 Escherichia coli JM109(Promega, USA)를 사용하였으며, X-Gal과 IPTG를 함유하는 LB ampicillin 배지 상에서 하얀색을 띠는 콜로니를 100개씩 선택하였다.
시간과 깊이에 따른 독립영양 황탈질 칼럼 반응기에서의 미생물 군집의 변화를 알아보기 위해 칼럼 운전 100일과 500일 후 칼럼의 아랫부분과 윗부분의 두 부분에서 시료를 채취하여 16S rDNA-cloning 분석법으로 분석하였다. 각 부분의 클론 약 100여 개를 RFLP 기법을 이용하여 4개의 OTUs(Operational Taxonomic Units)로 분류하였다. 네 개의 주 OTUs(i.
0 mL/min으로 상향식 운전을 하였다. 각 칼럼은 세 등분으로 나누어 sampling port를 설치하였으며(100일 칼럼의 경우 0, 17, 33 cm; 500일 칼럼의 경우 0, 30, 80 cm) 반응기 운전 기간 동안 주기적으로 Ion chromatography(Dionex DX500)를 이용하여 질산성 질소이온 (NO₃⁻), 아질산성 질소이온(NO₂⁻), 황산이온(SO₄²⁻)의 농도를 분석하였다.
독립영양 황탈질 반응을 수행하기 위한 반응기는 지름/높이 70/700 mm(100일 운전 칼럼), 500/1000 mm(500일 운전 칼럼)의 파이렉스 칼럼을 이용하였으며, 여기에 2 mm 크기의 입자상 황과 2-5 mm의 석회석을 부피비 3:1로 충진하였다(Flere and Zhang, 1999). 독립영양 황탈질반응은 알칼리도를 소모하여 pH가 낮아지는 경향이 있으므로 반응 중 pH를 중성으로 유지시키기 위해 석회석을 사용하였다.
독립영양 황탈질 반응을 수행하기 위한 반응기는 지름/높이 70/700 mm(100일 운전 칼럼), 500/1000 mm(500일 운전 칼럼)의 파이렉스 칼럼을 이용하였으며, 여기에 2 mm 크기의 입자상 황과 2-5 mm의 석회석을 부피비 3:1로 충진하였다(Flere and Zhang, 1999). 독립영양 황탈질반응은 알칼리도를 소모하여 pH가 낮아지는 경향이 있으므로 반응 중 pH를 중성으로 유지시키기 위해 석회석을 사용하였다. 미생물 군집 분석을 위해 두 개의 연속식 반응기를 운전하였는데, 위와 같은 조건으로 농화 배양된 mixture를 충진된 칼럼에 주입하고 3일 동안 재순환시켜 입자상 황에 미생물이 충분히 부착될 수 있도록 하였다.
PCR 증폭을 위해, 10 pmol/L의 27F와 1522R primer 용액 1 µL, template DNA 20 ng을 AccuPower PCR PreMix (Bioneer, Korea)에 증류수를 이용하여 최종 부피 20 µL로 맞추어 실험하였다. 모든 PCR 반응은 GeneAmp^® PCR System 9700(Applied Biosystems, USA)를 사용하여 수행하였으며, PCR 조건은 처음 반응은 94℃에서 10분, 다음 각 단계에서는 94℃에서 45초, 56℃에서 45초, 72℃에서 45초 동안 16S rDNA를 증폭하는 반응을 30번 반복하고, 마지막으로 72℃에서 7 min동안 반응시켜 완결하였다. DNA 클로닝을 위한 PCR 반응에서도 같은 방법을 사용하였으나, 주 사이클은 25 cycle로 수행하였다.
독립영양 황탈질반응은 알칼리도를 소모하여 pH가 낮아지는 경향이 있으므로 반응 중 pH를 중성으로 유지시키기 위해 석회석을 사용하였다. 미생물 군집 분석을 위해 두 개의 연속식 반응기를 운전하였는데, 위와 같은 조건으로 농화 배양된 mixture를 충진된 칼럼에 주입하고 3일 동안 재순환시켜 입자상 황에 미생물이 충분히 부착될 수 있도록 하였다. 황 입자 표면에 형성된 미생물 군락을 확인하기 위해 SEM(Scanning Electronic Microscopy)을 통해 관찰하였다.
Thiobacillus denitrificans는 황을 산화하고 질산성 질소를 전자수용체로 이용하는 다양한 환경에 존재하는 통성 혐기성 균이다(Kelly and Wood, 2000). 본 연구를 위해, Thiobacillus denitrificans를 포함하는 황 산화 미생물 mixture를 활성슬러지로부터 농화배양을 통하여 분리하였다. 배양 조건은 thiosulfate와 질산성 질소를 포함하고 있는 액체배지(2 g KNO₃, 5 g Na₂S₂O₃·5H₂O, 2 g K₂HPO₄, 1 g NaHCO₃, 0.
특히, 독립영양 미생물을 이용한 생물학적 반응벽체의 경우 슬러지 발생량이 낮기 때문에 통과 전후의 수리학적 특성에 큰 변화가 없고 반응 매질의 수명이 길다는 점 등의 장점을 기대할 수 있다. 본 연구의 주제인 질산성 질소 제거를 위한 독립영양 황탈질 미생물은 0가 상태의 황을 전자 공여체로 이용하고, 이산화탄소를 탄소원으로 이용하며, 질산성 질소를 최종 전자 수용체로 사용하여 질산성 질소를 질소 기체로 환원시킨다. 탈질 반응 동안 황은 황산 이온으로 산화된다(Balows et al.
Competent cell은 Escherichia coli JM109(Promega, USA)를 사용하였으며, X-Gal과 IPTG를 함유하는 LB ampicillin 배지 상에서 하얀색을 띠는 콜로니를 100개씩 선택하였다. 선택된 클론들은 T7-SP6 primer로 colony PCR하고 27F-1522R primer을 사용하여 위와 같은 조건으로 다시 PCR하였다. 이렇게 하여 얻은 100개의 16S rDNA 클론들은 RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism) 기법을 사용하여 대표적인 10여 개의 그룹으로 분류하였다.
0) 10 mL과 함께 넣고 20℃, 200 rpm에서 2시간 동안 현탁시키고, 현탁액을 10,000 rpm에서 15-20분간 원심분리시켰다. 원심분리를 통해 얻은 미생물로부터, FastDNA SPIN Kit(QBiogene, USA)와 UltraClean Mega Prep Soil DNA Kit(MoBio, USA)를 사용하여 DNA를 추출하였다. 추출된 DNA는 TE(Tris-EDTA) buffer solution에 용해시켜 −20℃에 보관하였다.
따라서 본 연구에서는 질산성 질소가 공급되는 상황 하에서 외부에서 주입된 독립영양 황탈질균이 다른 미생물들과의 상호작용에서 우위를 점하고 고유의 기능을 수행할 수 있는지 칼럼 실험을 통하여 알아보았다. 이를 위하여 칼럼 내 미생물들의 변화를 분자생물학적 기법을 이용하여 모니터링 하였다.
5 :1)으로 35-45%의 gradient를 가지는 9%(wt/vol) polyacrylamide gel을 만들었다. 이후 응고제와 촉매제로서 10% APS(Ammonium PerSulfate) 용액과 TEMED(N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine)을 주입하였다. DGGE는 1×TAE buffer(40 mM Tris, 20 mM acetic acid and 1 mM EDTA at pH 8.
3)를 running buffer로, D-Code system(Bio-Rad, USA)을 사용하여, 100V, 60℃에서 7시간 동안 전기영동 하였다. 전기영동 후에 1×GreenStar staining dye로 15분간 염색하여 UV illuminator(302 nm)로 band 양상을 확인하였으며 Bio-Rad Quanit_One(v 5.2)를 사용하여 밴드의 강도를 비교함으로써 상대적인 정량화를 시도하였다.
이렇게 하여 얻은 100개의 16S rDNA 클론들은 RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism) 기법을 사용하여 대표적인 10여 개의 그룹으로 분류하였다. 제한 효소로는 Alu I과 Hae III(Promega, USA)을 사용하였고 절단된 DNA는 2.0%(wt/vol) agarose gel을 사용하여 전기영동법으로 패턴을 분석하였다. 10여 개의 그룹으로 분류된 16S rDNA 클론들은 ABI model 3731(Perkin-Elmer Ltd.
지하수에서의 질산성 질소 제거를 위한 독립영양 황탈질 반응벽체의 미생물학적 적응성 및 반응의 안정성을 살펴보기 위하여 운전시간과 칼럼 깊이에 따른 질산성 질소 제거 효율과 미생물 군집 구조 변화를 살펴보았다. 500일의 운전 기간 동안 반응기의 질산성 질소 제거율은 거의 99%의 효율을 보였으며, 특히 칼럼 하부, 즉 기질이 처음 공급되는 지점에서의 제거율이 높게 나타났다.
질산성 질소로 오염된 유입수는 0.433 g KNO₃, 0.05 g NH₄Cl, 0.06 g KH₂PO₄/L의 조성의 인공지하수를 사용하였으며, 칼럼 반응기는 20℃에서 침투속도 1 m/day, 유량 1.0 mL/min으로 상향식 운전을 하였다. 각 칼럼은 세 등분으로 나누어 sampling port를 설치하였으며(100일 칼럼의 경우 0, 17, 33 cm; 500일 칼럼의 경우 0, 30, 80 cm) 반응기 운전 기간 동안 주기적으로 Ion chromatography(Dionex DX500)를 이용하여 질산성 질소이온 (NO₃⁻), 아질산성 질소이온(NO₂⁻), 황산이온(SO₄²⁻)의 농도를 분석하였다.
미생물 군집 분석을 위해 두 개의 연속식 반응기를 운전하였는데, 위와 같은 조건으로 농화 배양된 mixture를 충진된 칼럼에 주입하고 3일 동안 재순환시켜 입자상 황에 미생물이 충분히 부착될 수 있도록 하였다. 황 입자 표면에 형성된 미생물 군락을 확인하기 위해 SEM(Scanning Electronic Microscopy)을 통해 관찰하였다.

대상 데이터

PCR에 의해 증폭된 16S rDNA는 WIZARD PCR Preps DNA purification system(Promega, USA)을 사용하여 정제한 후 pGEM-T vector cloning system(Promega, USA)을 사용하여 클로닝하였다. Competent cell은 Escherichia coli JM109(Promega, USA)를 사용하였으며, X-Gal과 IPTG를 함유하는 LB ampicillin 배지 상에서 하얀색을 띠는 콜로니를 100개씩 선택하였다. 선택된 클론들은 T7-SP6 primer로 colony PCR하고 27F-1522R primer을 사용하여 위와 같은 조건으로 다시 PCR하였다.
본 연구를 위해, Thiobacillus denitrificans를 포함하는 황 산화 미생물 mixture를 활성슬러지로부터 농화배양을 통하여 분리하였다. 배양 조건은 thiosulfate와 질산성 질소를 포함하고 있는 액체배지(2 g KNO₃, 5 g Na₂S₂O₃·5H₂O, 2 g K₂HPO₄, 1 g NaHCO₃, 0.5 g NH₄Cl, 0.5 g MgCl₂·6H₂O, and 0.01 g FeSO₄·7H₂O/L)를 이용하여 30℃에서 배양시키면서 실험에 이용하였다(Koenig and Liu, 1996; 문희선 등, 2005).
분리된 genomic DNA로부터 16S rDNA 증폭을 위하여 universal primers 27F, 338F, 518R, 1522R가 사용되었다(Table 1). PCR 증폭을 위해, 10 pmol/L의 27F와 1522R primer 용액 1 µL, template DNA 20 ng을 AccuPower PCR PreMix (Bioneer, Korea)에 증류수를 이용하여 최종 부피 20 µL로 맞추어 실험하였다.

이론/모형

, 1993)를 사용하여 neighbor-joining method(Saitou and Nei, 1987)로 phylogenetic tree를 구성하여 계통학적 분류를 시도하였다. Phylogenetic tree의 정확성을 위해 1,000번의 bootstrap resampling analysis(Felsenstein, 1985)를 수행하였다.
DNA 클로닝을 위한 PCR 반응에서도 같은 방법을 사용하였으나, 주 사이클은 25 cycle로 수행하였다. 모든 PCR 산물은 Mini Gel system B1A(Owl, USA)을 사용하여 전기영동법으로 분석하였다.
시간과 깊이에 따른 독립영양 황탈질 칼럼 반응기에서의 미생물 군집의 변화를 알아보기 위해 칼럼 운전 100일과 500일 후 칼럼의 아랫부분과 윗부분의 두 부분에서 시료를 채취하여 16S rDNA-cloning 분석법으로 분석하였다. 각 부분의 클론 약 100여 개를 RFLP 기법을 이용하여 4개의 OTUs(Operational Taxonomic Units)로 분류하였다.
, 1990)를 통해 GenBank (EMBL, DDBJ, PDB)에 등록되어 있는 기존 미생물들과 비교하여 16S rDNA 클론들의 미생물학적 정보를 얻었다. 염기 서열 자료는 CLUSTAL X(Higgins and Sharp, 1988)를 사용하여 정렬하고 MEGA2(Kumar et al., 1993)를 사용하여 neighbor-joining method(Saitou and Nei, 1987)로 phylogenetic tree를 구성하여 계통학적 분류를 시도하였다. Phylogenetic tree의 정확성을 위해 1,000번의 bootstrap resampling analysis(Felsenstein, 1985)를 수행하였다.

성능/효과

지하수에서의 질산성 질소 제거를 위한 독립영양 황탈질 반응벽체의 미생물학적 적응성 및 반응의 안정성을 살펴보기 위하여 운전시간과 칼럼 깊이에 따른 질산성 질소 제거 효율과 미생물 군집 구조 변화를 살펴보았다. 500일의 운전 기간 동안 반응기의 질산성 질소 제거율은 거의 99%의 효율을 보였으며, 특히 칼럼 하부, 즉 기질이 처음 공급되는 지점에서의 제거율이 높게 나타났다. 반응 매질 표면에 형성된 생물막을 분자생물학적 방법에 의해 분석한 결과 시간이 지남에 따라 독립영양 황탈질 미생물인 Thiobacillus denitrificans로 분류되는 미생물이 칼럼 전체에서 우점종으로 나타났다.
실험 결과, OTU DE-1이 시간이 지남에 따라 전체 칼럼에서 우점종이 되었다. OTU DE-1은 가장 가까운 종이 β-Proteobacteria class에 속하는 Thiobacillus denitrificans NCIMB 9548^T로 나타났으며, 초기 접종원에서는 탈질균 consortium의 15%를 차지하였으나 100일 후에 전체 칼럼에서 51%를, 500일 후에는 86%를 차지했다. T.
와 Geothrix sp. 등이었으며 칼럼운전 시간이 증가할수록 독립영양 미생물 종들의 분포가 증가하였는데 이는 질산성 질소 제거에 직접적으로 관여하는 독립영양성 미생물들이 유입되는 기질에 대해 성공적으로 적응을 하였다는 것을 의미한다.
반응 매질 표면에 형성된 생물막을 분자생물학적 방법에 의해 분석한 결과 시간이 지남에 따라 독립영양 황탈질 미생물인 Thiobacillus denitrificans로 분류되는 미생물이 칼럼 전체에서 우점종으로 나타났다. 또한 탈질 효율이 가장 높은 칼럼 아랫부분에서 독립영양 황탈질 미생물이 우점종으로 발견됨으로써 탈질율, 즉 기질 사용과 미생물 군집 변화와의 관계를 보여 주었다. 총 운전 기간 동안 관찰된 대표적인 미생물 종은 독립영양 미생물인 Thiobacillus denitrificans와 Chlorobium sp.
또한 앞서 기술한 바와 같이, DE-2가 초기 접종원과 100일 후에 23-30%의 비율로 나타나는 것은 칼럼운전 초기에는 종속영양 탈질 반응이 일어나고 있음을 시사한다. 또한, 황화수소를 전자공여체로 이용하는 미생물인 DE-4가 500일 후의 칼럼 윗부분에서 26.5%의 밝은 밴드를 보이는 것은 황을 이용한 탈질 반응 결과 생성된 황산 이온이 환원되어 발생하는 황화수소를 이용하는 미생물이 증가했음을 보여준다.
500일의 운전 기간 동안 반응기의 질산성 질소 제거율은 거의 99%의 효율을 보였으며, 특히 칼럼 하부, 즉 기질이 처음 공급되는 지점에서의 제거율이 높게 나타났다. 반응 매질 표면에 형성된 생물막을 분자생물학적 방법에 의해 분석한 결과 시간이 지남에 따라 독립영양 황탈질 미생물인 Thiobacillus denitrificans로 분류되는 미생물이 칼럼 전체에서 우점종으로 나타났다. 또한 탈질 효율이 가장 높은 칼럼 아랫부분에서 독립영양 황탈질 미생물이 우점종으로 발견됨으로써 탈질율, 즉 기질 사용과 미생물 군집 변화와의 관계를 보여 주었다.
실험 결과, OTU DE-1이 시간이 지남에 따라 전체 칼럼에서 우점종이 되었다. OTU DE-1은 가장 가까운 종이 β-Proteobacteria class에 속하는 Thiobacillus denitrificans NCIMB 9548^T로 나타났으며, 초기 접종원에서는 탈질균 consortium의 15%를 차지하였으나 100일 후에 전체 칼럼에서 51%를, 500일 후에는 86%를 차지했다.
DE-2와 DE-3은 초기 접종원과 100일째 칼럼의 윗부분에서 각각 78%와 90%를 차지했다. 이들의 가장 가까운 종은 Cenibacterium arsenioxidans ULPAs1와 Geothrix fermentans H5T이며, 이들은 모두 종속영양 탈질 미생물로 칼럼 반응기가 충분히 독립영양 탈질 반응에 적응하지 못한 기간에 나타났다. 이들은 전자 수용체로 질산성 질소를 이용하며 전자 공여체로 유기물, 특히 사멸한 미생물의 분해 산물 등을 이용하는 것으로 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	일반적으로 질산성 질소의 오염원은 무엇인가?	2004년 환경부 지하수측정망 운영 결과에 따르면 수질기준을 초과한 지점 중 23%가 질산성 질소에 의해 오염된 것으로 나타났다(환경부, 2005). 일반적으로 질산성 질소의 오염원은 무기비료 및 생활 하수, 축산 폐수나 공장 폐수 등으로, 이들이 장기간 토양에 유입되면서 지하수 오염으로 확산된다. 질산성 질소는 인체 내에서 아질산성 질소로 환원되며 6개월 미만의 영아에서는 헤모글로빈과 결합하여 산소 전달을 저해하여 청색증을 일으키는 것으로 보고되어 있다.
	반응 벽체 기법은 무엇인가?	지하수 내의 오염 물질을 제거하기 위한 기법 중 잘 알려진 기법인 반응벽체(Permeable Reactive Barrier, PRB)를 질산성 질소 제거 반응에 응용할 수 있다. 반응 벽체 기법은 반영구적이고 지하수가 통과 가능한 반응 매질을 용존 물질로 오염된 지하수의 경로에 매설하여 지하수가 통과하면서 물리적, 화학적 또는 생물학적 반응을 통해 정화되는 시스템을 말한다(US EPA, 1998). 특히, 독립영양 미생물을 이용한 생물학적 반응벽체의 경우 슬러지 발생량이 낮기 때문에 통과 전후의 수리학적 특성에 큰 변화가 없고 반응 매질의 수명이 길다는 점 등의 장점을 기대할 수 있다.
	질산성 질소가 인체 내에서 환원되는 아질산성 질소는 어떠한 문제를 야기할 수 있는가?	질산성 질소는 인체 내에서 아질산성 질소로 환원되며 6개월 미만의 영아에서는 헤모글로빈과 결합하여 산소 전달을 저해하여 청색증을 일으키는 것으로 보고되어 있다. 또한 아질산성 질소는 체내에서 아민과 결합하여 nitrosamine이라는 발암성 물질을 형성한다고 알려져 있다(Fan and Steinberg, 1996).

참고문헌 (26)

문희선, 장선우, 남경필, 김재영, 2005, 강변여과수의 질산성 질 소 제거를 위한 생물학적 반응벽체의 준 파일럿 실험에 관한 연 구, 대한환경공학회, 27(3), 302-308
Ahn, Y., Park, W., Tatavarty, R., and Kim, I. S., 2004, Comparative analysis of vertical heterogeneity of microbial community in sulfur-packed reactor used for autotrophic nitrate removal, J. Environ. Sci. Health, Part A: Tox./Haz. Subs. Environ. Eng., A 39(7), 1805-1818

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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