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문제 정의
- 또한 가장 높은 중금속 침전 효율을 보이는 탄소원과 황산염의 농도 범위를 확인하여 오염 처리를 위한 최적의 컬럼(column) 운전 조건을 파악하고자 하였다.
- 컬럼을 통해 나오는 배출수 내의 중금속 함량을 모니터링하여 미생물학적 황산염 환원에 의한 중금속의 침전 및 고정화 효율을 평가하였다. 또한 컬럼 내에 형성된 침전물을 일부 채취하여 화학조성 및 광물조성을 파악함으로써 실제로 황화물 침전이 발생하였는지의 여부를 밝히고자 하였다. 한편 침전된 광물이 산소의 유입과 같은 갑작스런 환경변화에도 불구하고 장기간에 걸쳐 그 안정성을 확보할 수 있는지의 여부를 규명하고자 하였다.
- 미생물 배양 시작 후 활성도가 높아지는 3일째에 각 실험 세트에 인위적으로 비소와 구리를 각각 70mg/L와 30m&L 주입하였다. 몇 개의실험 세트에는 다양한 농도의 황산염을 투입하여 황산염의 추가적인 주입이 반응을 활성화시키는지의 여부와 최적의 황산염 함량 범위를 알고자 하였다(Eble 2). 조성된 회분식 실험 세트에 N2(100%) 가스를 purging 하고 butyl rubber stopper로 입구를 막아 혐기성 환경을 유지하면서 중금속을 주입한 시점부터 42일간 반응시켰다.
- 이 연구에서는 심부 토양 및 지하수를 오염시키는, 산화환원전위에 민감한(redox-sensitive)' 독성 원소와 중금속을 미생물학적 황산염 환원 반응을 이용하여 원위치에 침전시키는 기술의 효율성을 실험을 통해 평가하고자 하였다.
- 또한 컬럼 내에 형성된 침전물을 일부 채취하여 화학조성 및 광물조성을 파악함으로써 실제로 황화물 침전이 발생하였는지의 여부를 밝히고자 하였다. 한편 침전된 광물이 산소의 유입과 같은 갑작스런 환경변화에도 불구하고 장기간에 걸쳐 그 안정성을 확보할 수 있는지의 여부를 규명하고자 하였다.
제안 방법
- 2% 농도로 첨가하였다. 컬럼 1에는 100 mgM NazSQ와증류수를 주입하여 비교 실험 세트로 이용하였으며, 컬럼 2에는 100 mg/L의 Na?S와 증류수를 주입하여 화학적(무생물 학적) 황화물 침전을 유도하였고, 컬럼 3에는 100 mgM Na2S04와 미생물 접종액을 접종하여 미생물학적 황산염 환원에 의한 금속 황화물 침전을 유도하였다(Eble 3). 이후 30일간 컬럼을 운영하며 배출수 내의 중금속 함량을 모니터링하였다.
- 건조된 토양 시료 130 g과 탄소원 용액 400 mL> serum bottle에 담아 고압멸균기 (autoclave)를 이용하여 멸균하였다. 탄소원으로는 메탄올과 포도당을 1:1의 비율로 섞어 제조하였다.
- 모든 실험 기간 동안 컬럼 상부로 배출되는 용액을 주기적으로 채취하여 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과한 후 pH, 산화환원전위, 황산이온 함량, 용존 중금속 함량 등을 분석하였다. 특히 As(V)과 As(ffl) 함량을 구별하기 위하여 배출 용액을 대상으로 음이온교환카트리지(anion exchange cartridge; LC-SAX, Supelco, USA)를 통과시킴으로서 용액 중의 AsQII)만 분리한 후ICP-AES(OPTIMA 300XL, Perkin Elmer, USA) 로정량하고, As(V) 함량은 총 As 함량과 As(ffl) 함량간의 차이로 계산하였다.
- 황산이온의 함량은 ion chromatography (DX-500, Dionex, USA)를 이용하여 정량하였다. 모든실험은 중복실험을 실시하였다.
- 인위적으로 비소와 구리로 오염된 토양수를 제조하기 위한 시약으로는 NaeAsOVABrich)와 CiK&Gunsei)를 각각 사용하였다. 미생물 배양 시작 후 활성도가 높아지는 3일째에 각 실험 세트에 인위적으로 비소와 구리를 각각 70mg/L와 30m&L 주입하였다. 몇 개의실험 세트에는 다양한 농도의 황산염을 투입하여 황산염의 추가적인 주입이 반응을 활성화시키는지의 여부와 최적의 황산염 함량 범위를 알고자 하였다(Eble 2).
- 이후 30일간 컬럼을 운영하며 배출수 내의 중금속 함량을 모니터링하였다. 미생물학적 황산염 환원 시스템의 급작스런 산소 유입에 대한 장기간 안정성을 평가하기 위하여, 총 50일 경과 후 산소가 많은 중금속 용액을 주입하기 시작하여 40일간 관찰하였다.
- 조성된 회분식 실험 세트에 N2(100%) 가스를 purging 하고 butyl rubber stopper로 입구를 막아 혐기성 환경을 유지하면서 중금속을 주입한 시점부터 42일간 반응시켰다. 이 기간 동안 주기적으로 용액을 채취하여 pH, 산화환원전위, 용존 중금속 함량, 황산이온 함량을 측정하였다. 황산이온의 함량은 ion chromatography (DX-500, Dionex, USA)를 이용하여 정량하였다.
- 컬럼 1에는 100 mgM NazSQ와증류수를 주입하여 비교 실험 세트로 이용하였으며, 컬럼 2에는 100 mg/L의 Na?S와 증류수를 주입하여 화학적(무생물 학적) 황화물 침전을 유도하였고, 컬럼 3에는 100 mgM Na2S04와 미생물 접종액을 접종하여 미생물학적 황산염 환원에 의한 금속 황화물 침전을 유도하였다(Eble 3). 이후 30일간 컬럼을 운영하며 배출수 내의 중금속 함량을 모니터링하였다. 미생물학적 황산염 환원 시스템의 급작스런 산소 유입에 대한 장기간 안정성을 평가하기 위하여, 총 50일 경과 후 산소가 많은 중금속 용액을 주입하기 시작하여 40일간 관찰하였다.
- 질소원으로는 NH4C1 용액을 500 ppm이 되도록 제조한 후 주입하였다. 이후 앞에서 준비한 미생물 접종액을 조성된 실험 세트에 접종하였으며, 이때 무생물적(화학적) 비교실험 (control)을 위해 미생물을 접종하지 않은 비교시료에는 동일한 양의 멸균된 증류수를 주입하였다.
- 몇 개의실험 세트에는 다양한 농도의 황산염을 투입하여 황산염의 추가적인 주입이 반응을 활성화시키는지의 여부와 최적의 황산염 함량 범위를 알고자 하였다(Eble 2). 조성된 회분식 실험 세트에 N2(100%) 가스를 purging 하고 butyl rubber stopper로 입구를 막아 혐기성 환경을 유지하면서 중금속을 주입한 시점부터 42일간 반응시켰다. 이 기간 동안 주기적으로 용액을 채취하여 pH, 산화환원전위, 용존 중금속 함량, 황산이온 함량을 측정하였다.
- 채취한 토양 시료는 건조 후 10 mesh와 80 mesh체를 이용하여 체질하고, 10 mesh 이하의 토양 시료는 토양 pH, 작열감량(loss-on-ignition), 양이온교환능력의 측정과 입도분석, 총 질소 및 탄소 함량 분석에 사용하였으며, 80 mesh 이하의 토양은 왕수(aqua regia)분해 후 중금속 정량에 사용하였다. 총 질소 및 탄소 함량은 10 mesh 이하의 토양을 대상으로 원소분석기(elemental analyzer; Flash EA 1112, Thermo Electron Corporation, USA)를 이용하여 분석하였다.
- pH, 작열감량(loss-on-ignition), 양이온교환능력의 측정과 입도분석, 총 질소 및 탄소 함량 분석에 사용하였으며, 80 mesh 이하의 토양은 왕수(aqua regia)분해 후 중금속 정량에 사용하였다. 총 질소 및 탄소 함량은 10 mesh 이하의 토양을 대상으로 원소분석기(elemental analyzer; Flash EA 1112, Thermo Electron Corporation, USA)를 이용하여 분석하였다.토양 내 중금속의 함량은 왕수 분해 후 유도결합플라즈마발광광도기 (ICP-AES, inductively coupled plasma -atomic emission spectrometer; OPTIMA 4300DVPerkin Elmer; USA)를 이용하여 측정하였다.
- 탄소원으로는 메탄올과 포도당을 1:1의 비율로 섞어 제조하였다. 최적의 탄소원 함량을 구하기 위하여 최종 탄소원 농도가 각각 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.5%(w/v) 등이 되도록 제작하여 각 실험 세트에 주입하였다(Eble 2). 질소원으로는 NH4C1 용액을 500 ppm이 되도록 제조한 후 주입하였다.
- 컬럼 실험 도중 형성된 침전물 시료는 질소 가스로충전된 glove box에서 수 일간 건조한 후 XRD(X-ray difEractometer; D5005, Bruker, Germany) 와 SEM-EDS(scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometer; JSM-6700E Jeol, Japan)를 이용하여광물 및 화학 조성 분석을 실시하였다.
- 실험을 수행하였다. 컬럼을 통해 나오는 배출수 내의 중금속 함량을 모니터링하여 미생물학적 황산염 환원에 의한 중금속의 침전 및 고정화 효율을 평가하였다. 또한 컬럼 내에 형성된 침전물을 일부 채취하여 화학조성 및 광물조성을 파악함으로써 실제로 황화물 침전이 발생하였는지의 여부를 밝히고자 하였다.
- 컬럼을 통해 배출되는 용액의 중금속 함량이 주입 수의 함량과 같아질 때까지 중금속 용액을 20일간 주입한 후, 메탄올과 포도당을 섞은 탄소원 용액을 0.2% 농도로 첨가하였다. 컬럼 1에는 100 mgM NazSQ와증류수를 주입하여 비교 실험 세트로 이용하였으며, 컬럼 2에는 100 mg/L의 Na?S와 증류수를 주입하여 화학적(무생물 학적) 황화물 침전을 유도하였고, 컬럼 3에는 100 mgM Na2S04와 미생물 접종액을 접종하여 미생물학적 황산염 환원에 의한 금속 황화물 침전을 유도하였다(Eble 3).
- 재질로 제작하였다. 토양 570 g를 멸균한 후 3 개의 컬럼(컬럼 1, 2, 3)에 충진하고 중금속 용액(비소 70mg/L, 구리 30mg/L)을 제조하여 상향 주입하였다. 용액 주입을 위한 펌프는 4-line 연동식(peristaltic) 펌프(Master flex L/S, Cole Mmer Inc.
- 토양 내 중금속의 존재 형태를 알기 위하여 연속추출(sequential extraction)을 실시하였으며 이때 실험에 사용한 추출제와 추출된 중금속의 존재 형태는Table 1과 같다.
- 총 질소 및 탄소 함량은 10 mesh 이하의 토양을 대상으로 원소분석기(elemental analyzer; Flash EA 1112, Thermo Electron Corporation, USA)를 이용하여 분석하였다.토양 내 중금속의 함량은 왕수 분해 후 유도결합플라즈마발광광도기 (ICP-AES, inductively coupled plasma -atomic emission spectrometer; OPTIMA 4300DVPerkin Elmer; USA)를 이용하여 측정하였다. 실험에 사용된 모든 실험 용기는 10% 염산 용액에 24시간 세척하여 용기에 흡착되어 있는 중금속을 제거하였다.
- 2 ㎛ 필터를 통해 여과한 후 pH, 산화환원전위, 황산이온 함량, 용존 중금속 함량 등을 분석하였다. 특히 As(V)과 As(ffl) 함량을 구별하기 위하여 배출 용액을 대상으로 음이온교환카트리지(anion exchange cartridge; LC-SAX, Supelco, USA)를 통과시킴으로서 용액 중의 AsQII)만 분리한 후ICP-AES(OPTIMA 300XL, Perkin Elmer, USA) 로정량하고, As(V) 함량은 총 As 함량과 As(ffl) 함량간의 차이로 계산하였다.
- , 1997). 형성된 침전물이 실제로 금속 황화 침전물인지 알아보기 위하여 미생물학적 컬럼에서 두 개의 침전물 시료를 채취하여 XRD 및 SEM-EDS# 이용하여 광물 및 화학조성 분석을 실시하였다(Fig. 6~Fig.9).
- 황산염 환원 박테리아의 존재는 철 이온을 포함하는 배지에서 시료 중의 박테리아를 혐기적으로 배양하고 생장 결과 생성된 황화물이 철 이온과 반응하여 흑색의 황화철을 출현시키는 원리를 통하여 검출하였다. 혐기성 한천배지에 sodium sulfcite(5g/L)와 ferrous sulfete (0.
- 이 기간 동안 주기적으로 용액을 채취하여 pH, 산화환원전위, 용존 중금속 함량, 황산이온 함량을 측정하였다. 황산이온의 함량은 ion chromatography (DX-500, Dionex, USA)를 이용하여 정량하였다. 모든실험은 중복실험을 실시하였다.
- 회분식 실험에서 얻은 정보를 바탕으로 보다 자연적인 수리지질학적 조건에서의 반응을 모사하기 위하여 컬럼식 실험을 수행하였다. 컬럼을 통해 나오는 배출수 내의 중금속 함량을 모니터링하여 미생물학적 황산염 환원에 의한 중금속의 침전 및 고정화 효율을 평가하였다.
- 회분식(batch) 실험에서는 토양으로부터 토착미생물 집단을 추출하여 오염 토양게 접종한 후 배양하며 시간에 따른 pH, 산화환원전위, 황산이온 함량, 용존 중금속 함량 등의 변화를 관찰하여 미생물학적 황산염 환원 및 중금속 침전이 실제로 발생하는지의 여부를 파악하였다. 또한 가장 높은 중금속 침전 효율을 보이는 탄소원과 황산염의 농도 범위를 확인하여 오염 처리를 위한 최적의 컬럼(column) 운전 조건을 파악하고자 하였다.
대상 데이터
- , 2008). 2008년 5월 선광 시설 주변 선광 잔재물이 있던 곳에서 심도 30~60cm의 심토를 채취하여 실험에 이용하였다.
- 연구 대상인 송천광산은 강원도 강릉시 연곡면 삼산리에 위치하고 있는 금 . 은 .
- 인위적으로 비소와 구리로 오염된 토양수를 제조하기 위한 시약으로는 NaeAsOVABrich)와 CiK&Gunsei)를 각각 사용하였다. 미생물 배양 시작 후 활성도가 높아지는 3일째에 각 실험 세트에 인위적으로 비소와 구리를 각각 70mg/L와 30m&L 주입하였다.
이론/모형
- 토양 570 g를 멸균한 후 3 개의 컬럼(컬럼 1, 2, 3)에 충진하고 중금속 용액(비소 70mg/L, 구리 30mg/L)을 제조하여 상향 주입하였다. 용액 주입을 위한 펌프는 4-line 연동식(peristaltic) 펌프(Master flex L/S, Cole Mmer Inc., USA)를 사용하였다.
성능/효과
- 30일이 지나며 미생물학적 컬럼에서도 비소가 용출되기 시작하였으나 그 함량이 매우 낮았으며, 결과적으로 화학적인 비소 황화물 침전을 유도한 컬럼 2보다 미생물학적 침전을 유도한 컬럼 3의 침전 안정성이 6배 좋은 것으로 평가되었다. 30일 동안 배출수 중 비소의 농도는 3mg/L 이하로 유지되어 이 기간 동안 황산염 환원 박테리아가 토양에 부착되어 있는 유기 탄소를 이용하여 황산염 환원 반응을 지속한 것으로 보였다. 구리의 경우, 침전상태는 35일간 지속되어 장기적 안정성 면에서 화학적 황산염 환원에 비해 미생물학적 환원이 3.
- 재용출되기 시작하였다. 30일이 지나며 미생물학적 컬럼에서도 비소가 용출되기 시작하였으나 그 함량이 매우 낮았으며, 결과적으로 화학적인 비소 황화물 침전을 유도한 컬럼 2보다 미생물학적 침전을 유도한 컬럼 3의 침전 안정성이 6배 좋은 것으로 평가되었다. 30일 동안 배출수 중 비소의 농도는 3mg/L 이하로 유지되어 이 기간 동안 황산염 환원 박테리아가 토양에 부착되어 있는 유기 탄소를 이용하여 황산염 환원 반응을 지속한 것으로 보였다.
- 42일에 걸친 실험 결과, 미생물을 접종하지 않은 시료에 비해 접종한 시료 내의 중금속 함량이 현저히 감소되어 오염 토양의 미생물 집단은 비소와 구리의 환원 및 침전에 효율적인 것으로 나타났다. 각 탄소원의 농도에 따른 중금속 함량의 변화양상을 Fig.
- 30일 동안 배출수 중 비소의 농도는 3mg/L 이하로 유지되어 이 기간 동안 황산염 환원 박테리아가 토양에 부착되어 있는 유기 탄소를 이용하여 황산염 환원 반응을 지속한 것으로 보였다. 구리의 경우, 침전상태는 35일간 지속되어 장기적 안정성 면에서 화학적 황산염 환원에 비해 미생물학적 환원이 3.5배 정도 뛰어난 것으로 나타났다.
- 두 번째 침전물에 대한 XRD 분석 결과, 주요 피크가 대부분 CuS(covellite)와 일치하므로 CuS 형태의 황화물일 가능성이 높다(Fig. 8). 구리와 황의 피크가 높게 나타난 SEM-EDS 분석 결과도 이를 뒷받침하고 있으며, 토양 입자가 섞여 있기 때문에 규소와 산소의 피크도 일부 관찰된다(Fig.
- 4). 따라서 미생물이 토양 자체에 존재하는 황산염을 이용하기 보다는 별도로 황산염을 주입하여 직접 이용할 수 있도록 하는 것이 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 황산염을 투입하지 않은 경우, 비소는 대부분이 계속 용액 중에 이온 상태로 남아 있었다.
- 6mg/L 이하로 각각 99%, 98% 이상의 제거 효율을 보였다. 따라서 비소와 구리가 토양 내에 침전 고정화되었음을 알 수 있었고, 황산염 환원 박테리아가 매개하는 독성 원소의 침전반응은 반응속도 면에서 충분히 빠른 것으로 나타났다.
- 그밖에 구리와 납의 함량이 토양에서의 중금속 최대 허용한계치에 비하여 각각 L5배 및 3배가 높은 함량을 나타내고 있어 오염이 진행되어 있는 상태였다.따라서 송천광산 토양에 분포하는 토착미생물 집단은이들 중금속 오염에 비교적 잘 적응되어 있을 것으로 예상되었다. 실험 토양이 납으로 오염이 되어 있었지만, 이번 실험에서는 납을 연구 대상에서 제외하였다.
- 비소는 망간 산화물과 철 산화물에 결합된 형태가 전체의 87%를 차지하고 있었으며, 이는 철, 망간 산화물과 친화력이 좋은 비소의 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 판단하였다. 구리와 납의 경우, 상대적으로 황화물 형태의 비율이 높아 이들 중금속이 황화 광상의 풍화로부터 분산되었음을 나타낸다.
- 3에 나타내었다. 비소와 구리 모두 탄소원을 주입하지 않은 경우에는 용액 내에서 거의 감소하지 않아 미생물의 반응이 활성화되지 않은 것으로 나타났다. 탄소원 농도가 0.
- 산화성 용액에 대한 침전물의 장기간 안정성은 미생물학적으로 침전된 황화물이 화학적인 경우에 비하여 3.5배 이상 뛰어난 것으로 평가되었다. 이 과정에서 수반되는 철 황화물 침전의 발생은 산화 상태의 지하수가 갑작스럽게 유입되었을 때, 중금속의 황화 침전물보다 먼저 산화되며 산소를 소모하는 완충 작용을 할 수 있다.
- 송천광산 토양에서 분리한 황산염 환원 박테리아를 이용하여 미생물학적 황산염 환원을 유도한 결과, 컬럼 내의 비소와 구리는 각각 99%, 98% 이상이 제거되었다. 산화성 용액에 대한 침전물의 장기간 안정성은 미생물학적으로 침전된 황화물이 화학적인 경우에 비하여 3.
- Table 4와 같다. 실험 대상 토양 시료의 pH는 2.99로 강산성의 pH를 보였다. 이는 황화광물이 지표에 노출되며 생성되는 황산염이 토양 내에 많이 포함되어 있어, pH를 측정하는 과정에서 증류수와 평형을 이루면서 황산이 생성되었기 때문이다.
- 실험 시작 후 25일 이후에 컬럼 2와 3에서는 회분식 실험의 경우와 유사하게 컬럼 내에 검은색 침전물이 다량 형성되어 주입 또는 생성된 황화이온이 토양에서 용출된 철과 반응하였음을 알 수 있었다. 또한 미생물학적 컬럼(컬럼 3)에서 배출되는 용액 내 비소의 산화 상태를 분석한 결과, 대부분의 비소가 3가 상태로 존재하고 있어 침전물 내에는 AS2S3가 형성되었을 가능성도 있는 것으로 나타났다(Newman et al.
- 이 연구를 통하여 실제 토양 환경에 가까운 조건에서 미생물학적 황산염 환원에 의한 토양 내 독성 원소 및 중금속의 원위치 침전 처리의 효율성과 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 이를 통해 광산 주변의 오염된 토양 및 지하수에 대하여 보다 효율적이고 경제적이며 환경친화적인 생물학적 정화 기술을 수립하기 위한 기반 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
- 9). 이상의 분석 결과로 미루어 보면, 컬럼 내에 형성된 검은색의 침전물은 주로 FteS와 CuS임을 알 수 있었다. 그러나 토양의 물리 화학적 분석결과에서 보듯이 철의 함량이 구리에 비해 훨씬 높기 때문에 대부분의 침전물은 FeS일 것으로 판단된다.
- 05 g/L)를 첨가하고 토착미생물 접종액 (inoculum) 1mL를 pour plate 방법으로 접종하였다. 이후 30℃ 조건에서 며칠간 혐기성 용기(anaerobic jar) 내에서 배양한 결과 흑색의 집락(colony)이 나타났으며, 이를 통하여 황산염 환원 박테리아의 존재를 확인할 수 있었다. 토착미생물 접종액은 증류수 50mL와 건조하지 않은 토양 시료 5 g을 혼합하고 배양기에서 1시간 동안 150rpm으로 진탕한 후 자연침강시킨 후 그 상등액을 채취하여 이용하였다.
- 48 meq/100 g으로 비교적 높게 나타났다. 작열감량은 6.3%로 측정되었으며, 입도분석 결과 모래 78.2%, 실트 10.3%, 점토 11.5%의 비율을차지하고 있었다. 작열감량의 수치로 볼 때 유기물의 함량은 적으며, 비교적 높은 점토의 함량 때문에 양이온 교환능력이 높게 나타난 것으로 판단된다.
- 63 mg<L 이하로 감소하여 96% 이상의 제거 효율을 보였다. 전반적으로 구리는 적은 탄소원을 주입하여도 비소보다 더 쉽게 침전되는 것으로 나타났다. 종합적으로 볼 때, 비소와 구리의 침전 처리를 위해서는 0.
- 전반적으로 구리는 적은 탄소원을 주입하여도 비소보다 더 쉽게 침전되는 것으로 나타났다. 종합적으로 볼 때, 비소와 구리의 침전 처리를 위해서는 0.2% 이상의 탄소 원이 필요한 것으로 나타났다.
- 첫 번째 침전물에 대한 XRD 분석 결과를 살펴 볼 때, 명확하지는 않으나 FeS 형태의 철 황화물에 가까운 것으로 판단되었다(Fig. 6). 이는 컬럼 내의 황산염 환원 시스템이 토양과 침전물의 혼합물이므로 침전물채취 시 불순물이 혼입되었을 가능성이 있다.
- 작열감량의 수치로 볼 때 유기물의 함량은 적으며, 비교적 높은 점토의 함량 때문에 양이온 교환능력이 높게 나타난 것으로 판단된다. 총 질소와 탄소 함량은 각각 0.008%, 0.064%로서 매우 낮아 미생물의 활성화를 위해서는 별도로 질소와 탄소의 공급이 필요한 것으로 나타났다.
- 이는 황화광물이 지표에 노출되며 생성되는 황산염이 토양 내에 많이 포함되어 있어, pH를 측정하는 과정에서 증류수와 평형을 이루면서 황산이 생성되었기 때문이다. 토양 시료의 양이온교환능력은 89.48 meq/100 g으로 비교적 높게 나타났다. 작열감량은 6.
- 산화환원전위가 -100 mV 이하인 환원 조건에서는 미생물학적 황산염 환원이 활발히 일어난다(Postgate, 1984). 특히 미생물 접종 시료에서 처음 1주 동안 산화환원전위는 급격히 감소하였는데, 이는 황화이온이 생성되면서 산화환원전위 감소 효과가 발생한 것으로 보이며 결과적으로 강한 환원 환경이 형성되어 황산염 환원 박테리아가 활동하기에 적합한 조건이 되었다. 또한 비소와 구리는 환원 환경에서 그 이동성이 매우 낮으므로 중금속 고정화의 효과가 더욱 증대될 수 있다.
- , 2006). 특히 중금속을 침전시킨 후 다시 산화성 용액을 주입하여 침전물의 용출을 유도한 이 연구의 컬럼 실험 결과, 미생물학적 황산염 환원에 의하여 형성된 침전물의 안정성이 화학적 침전에 비하여 매우 높게 나타난 점은 특기할 만한 것으로서, 이 기술의 실용화를 위한 기본적인 자료를 제공한 것으로 판단된다.
- 반면 구리는 황산염을 주입하지 않은 경우에도 초기 농도의 50% 정도가 제거되었는데, 이는 황화물 침전에 의한 것 보다는 공급한 탄소 원에 의해 다른 박테리아가 성장하며 생물량이 많아져 생물흡착(biosorption)이 발생한 것으로 여겨진다. 한편 500mg/L의 황산염을 투입하였을 때에는 100mg/L 또는 200 mg/L인 경우보다 오히려 비소와 구리의 제거 효율이 조금 낮아지는 것으로 확인되었다. 이는 지나치게 많은 황산염의 존재가 미생물의 작용을 저해할 가능성도 있음을 지시하는 것으로서 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
- 황산염을 주입한 실험 세트CRible 2의 Batch A-C4)에서 시간에 따른 황산염 함량의 변화를 관찰한 결과, 3주가 지난 후에는 비교시료인 Batch A와 탄소원을 주입하지 않은 Batch Bl, 황산염을 주입하지 않은 Batch Cl을 제외하고는 모든 실험 세트에서 70% 이상의 황산염 함량의 감소가 나타났다. 미생물 접종 시료인 Batch B4의 경우, 6주 후 실험이 종료되었을 때 황산염의 감소량은 96.
후속연구
- 한편 500mg/L의 황산염을 투입하였을 때에는 100mg/L 또는 200 mg/L인 경우보다 오히려 비소와 구리의 제거 효율이 조금 낮아지는 것으로 확인되었다. 이는 지나치게 많은 황산염의 존재가 미생물의 작용을 저해할 가능성도 있음을 지시하는 것으로서 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
- 확인할 수 있었다. 이를 통해 광산 주변의 오염된 토양 및 지하수에 대하여 보다 효율적이고 경제적이며 환경친화적인 생물학적 정화 기술을 수립하기 위한 기반 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
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