[논문]탈질조건에서 nitroglycerin의 생물학적 분해 동역학 및 미생물 군집 변화

최원철; 배범한

doi:10.7857/jsge.2019.24.5.042

[국내논문] 탈질조건에서 nitroglycerin의 생물학적 분해 동역학 및 미생물 군집 변화
Nitroglycerin Biodegradation under Denitrification Conditions and Corresponding Microbial Community Shifts upon Acclimation 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.24 no.5, 2019년, pp.42 - 54

최원철 (가천대학교) , 배범한 (가천대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

Biodegradation of an explosive compound, glyceryl trinitrate (GTN), was studied with a denitrifying microbial culture grown in a sequencing batch reactor and a GTN acclimated denitrifying culture. The GTN acclimated culture, which were fed on GTN for 1 month, degraded GTN regioselectively via denitration on C1 position as compared to C2 position denitration by denitrifying culture that has never been exposed to GTN. Accumulation of two isomeric glyceryl dinitrates (GDNs) in both culture medium suggests that GDN denitration is the rate-limiting step in GTN biodegradation. The first order GTN degradation rate normalized to cell concentration of the acclimated culture was calculated to be 0.045 (${\pm}0.002$) L/g-hr. Increasing concentration of electron acceptor(nitrate) resulted in discouraged GTN degradation. According to microbial community analysis, prolonged GTN exposure resulted in 25% increase in the genus level of the GTN acclimated culture with the disappearance of two dominating denitrifying microbial species of Methyloversatilis universalis and Hyphomicrobium zavarzinii in the denitrifying culture.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Molecular structure of glycerol trinitrate.
표 Table 1. Experimental conditions for GTN degradation using GTN acclimated denitrifying microbial culture
그림 Fig. 2. Temporal changes of (a) COD, nitrate and phosphate concentration, (b) total volatile suspended concentration in the denitrifying sequencing batch reactor.
그림 Fig. 3. Estimation of zero order removal rate of (a) COD, (b) nitrate during steady state operation in the denitrifying sequencing batch reactor.
그림 Fig. 4. Changes in GTN and its metabolites concentration in the resting cell experiments. (a) GTN acclimated denitrifying microbial culture, (b) denitrifying microbial culture.
표 Table 2. Data summary of resting cell experiments
그림 Fig. 5. Results of batch experiments with GTN acclimated denitrifying microbial culture. (a) GTN concentration, (b) nitrate concentration, (c) estimation of first order reaction rate, (d) temporal changes in volatile suspended solids.
표 Table 3. Data summary of GTN degradation by GTN acclimated denitrifying microbial culture
그림 Fig. 6. Microbial community analysis results of genius and species level. (a) SBR denitrifying microbial culture, (b) GTN acclimated denitrifying microbial culture.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

토양 근권 혹은 폐수처리장의 일반적인 탈질미생물에 의해 GTN 분해가 가능하다면, 오염토양 및 지하수는 자연감쇄 혹은 생물학적 활성화 공법으로, 폐수는 폐수처리장의 탈질반응조에서 경제적이고 효율적으로 처리할 수있을 것이다. 이에 본 연구에서는 탈질조건에서의 GTN의 생물학적 분해 여부 및 처리 조건에 대한 연구를 수행하였다. SBR(Sequencing Batch Reactor) 탈질반응조에서 배양한 탈질미생물과 GTN에 순응시킨 탈질미생물을 각각 배양하여, 두 미생물 군에 의한 GTN의 분해경로, 분해산물 및 제거율, 전자수용체가 주는 영향을 조사하였고, 미생물군집 변화를 분석하여 비교하였다.
탈질조건에서 미생물의 순응 여부, 전자수용체의 농도및 외부탄소원이 화약물질 GTN의 생물학적처리에 주는 영향을 연구하였다. 휴식세포실험에서 탈질미생물과 GTN 순응 탈질미생물은 모두 탈질산기 반응으로 GTN을 분해 하여 1,3-GDN 및 1,2-GDN이 반응조에 축적되었다.

가설 설정

Microbial community analysis results of genius and species level. (a) SBR denitrifying microbial culture, (b) GTN acclimated denitrifying microbial culture.

제안 방법

7 um) 칼럼으로 용리하였다. GTN 분해산물은 극성이 높아 별도의 용리조건으로 재분석하였다. 상기 방법과 동일한 분석법에서 용매 H 2 O:MeOH(Methanol)의 비율을 80:40에서 7분, 1분에 걸쳐 10:90으로 변경하여 6분 동안 유지한 다음, 1분에 걸쳐 80:20으로 환원하여 5분간 지속하였다.
GTN에 순응미생물의 미생물 군집을 분석하여, 탈질미생물과 비교하였다. GTN 순응 탈질미생물은 Proteobacteria 72%, Chloroflexi 12%, Bacteroidetes 9%, Chlorobi 2% 및 기타 5%로 구성되었으며, 404속 547종이 박테리아를 포함하고 있다.
7 mM NaHCO₃ ), 유량 1 mL/min, suppressor 재생용액은 H₂SO₄ 100 mM을 사용하였다. IC 측정 시 시료 1 set 시료의 측정 초기에 공시료를, 마지막에 표준물질을 같이 분석하는 분석품질관리를 실시하였다.
Resting cell 실험과 달리 GTN 순응미생물을 침전시켜 수확하고, 갈색 삼각플라스크(500 mL)에 순응미생물과 GTN이 용해된 메탄올 용액 2 mL 및 질산성 질소를 포함한 용액 250 mL을 Table 1과 같이 달리하여 주입한 다음 항온교반실(25^o C)에서 100 rpm으로 천천히 교반배양 하면서 GTN 분해속도를 측정하였다. 이 때, 초기 미생물 농도(VSS)는 700 mg/L로 하였고, 미생물에 의한 GTN 흡착을 확인하기 위해 멸균미생물로 대조구(control)를, 광분해 등과 같은 무생물학적 제거를 확인하기 위한 무처리 구(blank)도 함께 운영하였다.
SBR 탈질반응조가 정상상태로 운영되었던 기간(Day 41)에 탈질미생물 시료를 채취하여 GTN 순응미생물과 같이 (주) 천랩에 송부하여 미생물 군집을 분석하였다. SBR 탈질미생물은 Proteobacteria 77%, Bacteroidetes 16%, Chloroflexi 4% 및 기타 3%로 구성되었고, 총 340속 477종이 속하였다.
SBR 탈질반응조에 식종한 미생물을 인공하수에 순응시키고, 메탄올 주입량과 교반속도 등의 조건을 변화하면서 탈질미생물의 성장을 관측하였다. 용존산소 농도가 0.
이에 본 연구에서는 탈질조건에서의 GTN의 생물학적 분해 여부 및 처리 조건에 대한 연구를 수행하였다. SBR(Sequencing Batch Reactor) 탈질반응조에서 배양한 탈질미생물과 GTN에 순응시킨 탈질미생물을 각각 배양하여, 두 미생물 군에 의한 GTN의 분해경로, 분해산물 및 제거율, 전자수용체가 주는 영향을 조사하였고, 미생물군집 변화를 분석하여 비교하였다.
반응 초기, 3시간 및 8시간 시료에 대하여는 TSS, VSS 및 NO₃⁻ 농도를 분석하였다. 각 미생물을 멸균하여 주입한 대조군을 동시에 운영하였고, 모든 반응조는 2배수로 실험하였다.
갈색 삼각플라스크(500 mL) 8개에 하수 처리장 무산소조에서 채취한 탈질미생물 100 mL를 넣고, 24시간 정치하고 진공 탈기한 수돗물 150 mL에 GTN 및 NO3− 최종농도가 각각 4 및 800 mg/L 되도록 제조하여각 반응조에 주입하였다.
질산성 질소 농도가 높을 경우에는 표준 검량선 범위(100 mg/L) 내에 측정되도록 10~20배 희석하였다. 고순도 탈이온수 (18.3 MΩ-cm)로 희석시킨 시료는 0.2 um PVDF syringe filter로 여과 후 Metrosep A Supp 4 column, Auto sampler로 구성된 Metrohm Compact IC 761으로 분석하였다. 분석 조건은 용리액(1.
미생물 농도, TN 및 TP는 수질오염공정시험방법에 준하여 실시하였는데, COD, TN, TP는 HACH사의 해당 vial로 분석하고 DR 4000으로 농도를 측정하였다. 액상 GTN은 0.
반응 초기, 3시간 및 8시간 시료에 대하여는 TSS, VSS 및 NO3− 농도를 분석하였다.
0 mg/L로 하고, NO₃⁻ 는 공급하지 않았다. 반응이 시작되고, 한 시간 간격으로 시료를 채취하여 GTN 및 부산물 농도를 UPLC (Ultra Pressure Liquid Chromatography)로 측정하였다. 반응 초기, 3시간 및 8시간 시료에 대하여는 TSS, VSS 및 NO₃⁻ 농도를 분석하였다.
반응초기, 3, 6 ,9, 12 및 24, 48시간에 시료를 채취하여 NO3−와 GTN 농도를 분석하고, 반응초기, 12, 24 및 48시간 시료에 대하여 TSS 와 VSS를 측정하였다.
GDN에서 탈질산기 반응이 거듭되면 1- 및 2-glyceryl mononitrate(GMN)가 생성된다. 본 연구에서 다양한 방법으로 GMN 두 이성질체를 UPLC로 분리하려 노력하였으나, 극성이 너무 높아 분리하지 못하였다. 또한 GMN이 용리되는 시간에서의 피크는 매우 미소하였다.
사격장 혹은 화약물질 공장에서 배출되는 화약물질이 완전 산화되어 NO₃ 가정하여 TNT와 RDX 수용액을 오존으로 완전히 산화시켜 인공폐수를 제조하였고, 이 폐수의 NO₃ COD 농도는 각각 290, 70, 0.7 및 14.5 mg/L, pH는 6.6이었다. 메탄올 주입량은 식(1)에 근거하여, 폐슬러지 발생량을 최소화할 수 있는 유기물/질산성 질소(COD/ NO₃⁻ 이하 C/N)비로 하였다.
미생물 농도, TN 및 TP는 수질오염공정시험방법에 준하여 실시하였는데, COD, TN, TP는 HACH사의 해당 vial로 분석하고 DR 4000으로 농도를 측정하였다. 액상 GTN은 0.2 um PVDF syringe fliter로 시료여과 후, Waters UPLC H Class로 분석하였다. 분석조건은 유량 0.
SBR은 온도, pH(Mettler Toledo), 용존산소(Hamilton Oxyferm 225)를 연속으로 관측하고 거품을 조절할 수 있는 용량 5 L의 발효기(Kobio Tech, 대한민국)로 작업용량은 4 L이었다. 운전조건은 유입 1분, 반응 22.5시간, 침전 1시간, 배출 0.5 시간이며, 침전 후 침강액 1 L를 남기고 상징액 3 L를 연동펌프(Cole-Parmer)로 배출하였다. 이후 3 L의 인공 폐수와 탄소원으로 소량의 메탄올을 넣고 교반하면서, 초기시료와 3~4시간 간격으로 중간시료를 채취하여 액상 COD(Chemical Oxygen Demand), TSS(Total Suspended Solids), VSS(Volatile Suspended Solids), TN(Total Nitrogen), TP(Total Phosphorus), NO₃⁻ , NO₂⁻ , PO₄³⁻ , pH 및 온도를 관측하였다.
1로 하여 에 너지원을 제한하였기 때문이라 판단되며, 타 문헌에서는 메탄올을 탄소원으로 사용했을 때 관측된 탈질율의 최곳값에 해당하는 결과이었다(Sedlak, 1981). 이에 SBR에서 주어진 배양 조건에서 빠른 탈질율을 가진 미생물군이 배양되어 안정적으로 탈질반응이 일어났다고 판단하고, GTN 분해실험에 탈질미생물로 사용하였다.
이후 3 L의 인공 폐수와 탄소원으로 소량의 메탄올을 넣고 교반하면서, 초기시료와 3~4시간 간격으로 중간시료를 채취하여 액상 COD(Chemical Oxygen Demand), TSS(Total Suspended Solids), VSS(Volatile Suspended Solids), TN(Total Nitrogen), TP(Total Phosphorus), NO3− , NO2− , PO43− , pH 및 온도를 관측하였다.
이후 GTN 순응 반응조는 실리콘 마개로 밀봉하고 항온교반실(25o C)에서 100 rpm으로 교반배양하면서, 2일 간격으로 10분간 침전 시켜 상징액 150 mL를 제거하고 초기 조건과 동일하게 GTN, NO3−및 메탄올을 넣어 주었다.
상기 방법과 동일한 분석법에서 용매 H 2 O:MeOH(Methanol)의 비율을 80:40에서 7분, 1분에 걸쳐 10:90으로 변경하여 6분 동안 유지한 다음, 1분에 걸쳐 80:20으로 환원하여 5분간 지속하였다. 질산성 질소 (NO₃^- )는 IC(Ion Chromatography)로 분석하였다. 질산성 질소 농도가 높을 경우에는 표준 검량선 범위(100 mg/L) 내에 측정되도록 10~20배 희석하였다.
탈질미생물과 GTN 순응미생물에 의한 GTN 분해경로및 제거속도를 비교하기 위해 휴식세포(resting cell) 실험을 수행하였다. 최적 조건에서 배양한 SBR 탈질미생물및 GTN 순응미생물을 20,000 g(4^o C)에서 원심 분리하여 수확하고, 탈기한 20 mM 인산염 완충액(pH 7.0)으로 3회 세척한 다음, 용량 500 mL인 갈색 삼각플라스크에 일정 량을 주입하고 탈기한 인산염 완충액으로 250 mL이 되도록 하였다. 반응조 상부는 질소로 충진하고 실리콘 마개로 밀봉하여 항온교반실(25^o C)에서 100 rpm으로 서서히 교반하였다.
탈질미생물과 GTN 순응미생물에 의한 GTN 분해경로및 제거속도를 비교하기 위해 휴식세포(resting cell) 실험을 수행하였다. 최적 조건에서 배양한 SBR 탈질미생물및 GTN 순응미생물을 20,000 g(4^o C)에서 원심 분리하여 수확하고, 탈기한 20 mM 인산염 완충액(pH 7.

대상 데이터

실험이 종료된 후, 잔여 GTN은 NaOH로 염기성 가수분해한 다음 처분하였다. GTN과 분해산물인 1,2-GDN, 1,3-GDN, 1-GMN 및 2-GMN의 표준물질은 AccuStandard(New Haven, CT, USA)에서 구입하였다. 또한 실험에 사용한 모든 화학물질은 HPLC 및 ACS 등급이었다.
GTN과 분해산물인 1,2-GDN, 1,3-GDN, 1-GMN 및 2-GMN의 표준물질은 AccuStandard(New Haven, CT, USA)에서 구입하였다. 또한 실험에 사용한 모든 화학물질은 HPLC 및 ACS 등급이었다.
2 um PVDF syringe filter로 여과 후 Metrosep A Supp 4 column, Auto sampler로 구성된 Metrohm Compact IC 761으로 분석하였다. 분석 조건은 용리액(1.8 mM Na₂CO₃ + 1.7 mM NaHCO₃ ), 유량 1 mL/min, suppressor 재생용액은 H₂SO₄ 100 mM을 사용하였다. IC 측정 시 시료 1 set 시료의 측정 초기에 공시료를, 마지막에 표준물질을 같이 분석하는 분석품질관리를 실시하였다.
토양에서 분리된 2종의 Pseudomonas 종도 GTN reductase에 의한 탈질산기 반응으로 GTN을 분해하여 탄소 및 질소원으로 사용하였다. GTN 분해에서는 P.
활성이 높은 탈질미생물을 확보하기 위해, S시 공공하 수처리장 2개소의 무산소조 반송관에서 탈질미생물을 채취하고, 실험실 SBR에서 배양하였다. SBR은 온도, pH(Mettler Toledo), 용존산소(Hamilton Oxyferm 225)를 연속으로 관측하고 거품을 조절할 수 있는 용량 5 L의 발효기(Kobio Tech, 대한민국)로 작업용량은 4 L이었다.

이론/모형

탈질미생물 및 GTN 순응미생물의 미생물군집은 (주)천랩에 의뢰하여 Illumina Misque 장비를 사용하여 NGS (Next-Generation Sequencing) 방법으로 분석하였다.

성능/효과

및 Rhodococcus sp. 4 종의 미생물을 분리하여 특성을 조사한 결과, 호기성 미생물과 같이 C1 위치의 질산기를 선택적으로 제거하였다. 그 중, Rhodococcus sp.
GTN에 순응미생물의 미생물 군집을 분석하여, 탈질미생물과 비교하였다. GTN 순응 탈질미생물은 Proteobacteria 72%, Chloroflexi 12%, Bacteroidetes 9%, Chlorobi 2% 및 기타 5%로 구성되었으며, 404속 547종이 박테리아를 포함하고 있다. GTN 순응 후, Chloroflexi 비율이 3%에서 12%로 증가하였다.
137 L/g-hr이다. GTN 순응미생물 VSS 평균농도가 2,473 mg/L로 탈질미생물의 평균농도 1,240 mg/L에 비해 약 2 배 높기는 하지만, 순응과정에서 GTN의 악영향으로 직경 2~3 mm 정도의 단단한 구체형태로 뭉쳐있어, 잘 분산된 상태의 탈질미생물에 접촉 표면적은 넓지 않았다. 이는 Clausen et al.
3). SBR 운전 기간 동안 반응조 미생물 농도(VSS)는 반응 시작 시(폐수원수 유입) 평균 2,520 mg/L이었고, 반응 종료 시에 2,430 mg/L로 TSS의 90%가 VSS 이었다. 미생물 농도에 일반화한 NO₃^-탈질 율을 반응 시작 시 미생물농도를 사용하여 구하면 다음식 (2)와 같다.
SBR 탈질반응조가 정상상태로 운영되었던 기간(Day 41)에 탈질미생물 시료를 채취하여 GTN 순응미생물과 같이 (주) 천랩에 송부하여 미생물 군집을 분석하였다. SBR 탈질미생물은 Proteobacteria 77%, Bacteroidetes 16%, Chloroflexi 4% 및 기타 3%로 구성되었고, 총 340속 477종이 속하였다. 그 중에서 Methyloversatilis universalis 종이 48.
이 결과는 토양에서의 GTN 거동에도 흡착이 중요한 요소임을 시사하고 있다. 개인화기 사격장 토양을 사용한 흡착실험에서 GTN의 토양흡착은 24시간 내 평형을 이루었고 흡착 Kd 평균값은 0.9 L/kg으로 토양유기물함량 및 양이온교환 능에 영향을 받았다. 반면 탈착은 미생물활동을 억제하였을 경우에만 가능하였으며, 탈착 Kd 평균값은 1.
두 미생물 군에 의한 1차제거상수는 GTN 순응미생물 에서 0.36(±0.04) hr -1 이며, 탈질미생물에서는 0.17(±0.00) hr -1 로, GTN 순응미생물이 2배 이상 큰 값을 보였다 (Table 2).
탈질미생물의 GTN 순응 전후 미생물 군집을 비교한 결과, GTN 노출 전에 우점하였던 Methyloversatilis universalis와 Hyphomicrobium zavarzinii 종이 쇠퇴하고, Methylophilaceae에 속하는 미지의 미생물과 Methylotenera 속이 우점하였다. 또한 구성 미생물속이 25%이상 증가하였고 우점종의 점유 비율이 감소하여, 미생물 종 다양성이 증가하였다. 탈질미생물을 1개월의 짧은 기간 동안 GTN에 순응시킨 결과, GTN 제거율이 10% 증가하였다.
반응 8시간 후, 1,2-GDN과 1,3-GDN 농도는 GTN 순응미생물에서 각각 4.14(±0.01) 및 0.85(±0.10) mg/L이 생성되었고 탈질미생물에서는 각각 2.34(±0.06) 및 2.29 (±0.00) mg/L이 생성되었다.
본 연구의 SBR 반응조 내 NO3- 농도는 반응초기를 제외하고 50 mg/L 정도로 낮기 때문에 H. nitrativorans 종이 우점하지 않고, H. denitrificans 및 H. zavarzinii 종이 우점하였다.
SBR 탈질반응조에 식종한 미생물을 인공하수에 순응시키고, 메탄올 주입량과 교반속도 등의 조건을 변화하면서 탈질미생물의 성장을 관측하였다. 용존산소 농도가 0.2 mg/L 이하로 유지되도록 교반하면서 탈질증진을 위해 메탄올 주입량을 증가하면 처리수 COD 농도가 200 mg/L 이상으로 증가하고 SBR 반응조 내 미생물이 과도하게 축적되었다. 최종적으로 매일 4 L당 0.
이상과 같이 GTN은 생물학적 분해가 가능하지만, 분해 미생물과 조건이 선택적이라면 경제성과 효율성이 저하된다. 토양 근권 혹은 폐수처리장의 일반적인 탈질미생물에 의해 GTN 분해가 가능하다면, 오염토양 및 지하수는 자연감쇄 혹은 생물학적 활성화 공법으로, 폐수는 폐수처리장의 탈질반응조에서 경제적이고 효율적으로 처리할 수있을 것이다.
토양에서 분리한 4종의 GTN 분해미생물은, Arthrobacter 종은 C1에서, Klebsiella 종은 C2에서 NO₂ 기를 제거한 반면, 나머지 Pseudomonas putida와 Rhodococcus 종은 선택적이지 않았다(Marshall and White, 2001). 이상의 결과를 종합하면, GTN의 분해가 시작되는 지점은 미생물종, 더욱 정확히 미생물 효소체계에 의한 차이인 것으로 사료된다.
zavarzinii 종이 우점하였다. 이상의 결과에서와 같이 SBR 탈질미생물은 메탄올을 탄소 및 에너지원으로 사용하며 저농도 질산성 질소에 적합한 탈질미생물로 구성되었기에 문헌상에서 보고된 최고의 탈질율을 달성하게 된 것이라 판단된다.
, 2004). 이상의 연구 결과와 같이 군 사격장 GTN 오염은 사격지 점을 중심으로 국부적 고도오염이 발생하지만 오염범위는 넓지 않다. 생산 시설에서도 GTN이 배출되나, 타 공정에서 발생하는 폐수에 의해 희석되어 그 농도는 4.
즉 토양으로 배출된 GTN의 생물학적 분해는 흡·탈착에 영향을 주어 GTN의 토양 내에서의 거동을 제어할 수 있는 주요 요인인 것과 같이, 본 실험에서도 대조구에서 흡착손실이 중요한 변수가 되었다.
GTN 순응 후, Chloroflexi 비율이 3%에서 12%로 증가하였다. 최우점 미생물은 Fig. 6b에서 와 같이 Methylophilaceae에 속하는 미지의 미생물속인 LXTQ_g_uc(23.6%)이었고, 다음으로 Methylotenera 속 (10%), Methylophilus 속(6.9%) 및 탈질미생물인 Hyphomicrobium 속(5.8%)의 순이었다. 메탄올이 탄소원이어서 메틸영양생물이 여전히 우점하고 있으나, GTN의 영향으로 Methyloversatilis속이 쇠퇴하고 다른 메틸영양생물로 우점종 천이가 일어났다.
2 mg/L 이하로 유지되도록 교반하면서 탈질증진을 위해 메탄올 주입량을 증가하면 처리수 COD 농도가 200 mg/L 이상으로 증가하고 SBR 반응조 내 미생물이 과도하게 축적되었다. 최종적으로 매일 4 L당 0.8 mL의 메탄올을 주입하자 탈질율, 반응조 미생물 농도가 안정화되면서 정상 상태에 도달하였다(Fig. 2a). SBR 탈질반응조에 원수를 유입시킨 다음 측정한 용액의 초기상태는 pH 7.
또한 구성 미생물속이 25%이상 증가하였고 우점종의 점유 비율이 감소하여, 미생물 종 다양성이 증가하였다. 탈질미생물을 1개월의 짧은 기간 동안 GTN에 순응시킨 결과, GTN 제거율이 10% 증가하였다. 따라서 순응기간이 길어진다면 GTN의 분해속도도 증가시킬 수 있으며, 지속적인 연구가 수행된다면 GTN 분해에 최적화된 미생물제제를 확보할 수 있을 것이다.
그러나 탈질미생물군은 C2에서, 순응 탈질미생물은 C1에서 선택적 탈질산기 반응으로 GTN을 분해하여 미생물 군집이 변화하였음을 간접적으로 보였다. 탈질미생물의 GTN 순응 전후 미생물 군집을 비교한 결과, GTN 노출 전에 우점하였던 Methyloversatilis universalis와 Hyphomicrobium zavarzinii 종이 쇠퇴하고, Methylophilaceae에 속하는 미지의 미생물과 Methylotenera 속이 우점하였다. 또한 구성 미생물속이 25%이상 증가하였고 우점종의 점유 비율이 감소하여, 미생물 종 다양성이 증가하였다.

후속연구

, 2016). 따라서 본 연구에서 개발한 GTN 순응 미생물은, 폐탄처리장 혹은 사격장 발사지점에서 배출된 perchlorate도 처리할수 있을 것으로 사료된다.
탈질미생물을 1개월의 짧은 기간 동안 GTN에 순응시킨 결과, GTN 제거율이 10% 증가하였다. 따라서 순응기간이 길어진다면 GTN의 분해속도도 증가시킬 수 있으며, 지속적인 연구가 수행된다면 GTN 분해에 최적화된 미생물제제를 확보할 수 있을 것이다.
그러나 배출 농도에 대한 자료가 없고, 안전문제로 인해 고농도 GTN에 대한 생물학적 처리실험을 수행하지 못하였다. 향후, 추가 연구가 지속된다면 고농도 GTN에 순응된 미생물의 개발하여 배양 조건이 미치는 영향을 연구하여 본 연구와 비교해 보는 것도 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	glyceryl trinitrate(GTN)의 단점은 무엇인가?	GTN은 환경으로 배출되는 농도가 높지 않으나, 인체에 큰 위해를 줄 수 있는 물질이며, 국내 사격장 및 화약생산 및 처리시설의 폐수로 배출될 가능성이 높은 물질이다. 그러나 배출 농도에 대한 자료가 없고, 안전문제로 인해 고농도 GTN에 대한 생물학적 처리실험을 수행하지 못하였다.
	Nitroglycerin은 무엇인가?	Nitroglycerin은(Fig. 1) glyceride에 3개의 질산기가 첨가된 강력한 화약물질로, 이탈리아 화학자 Asconio Sobrero가 처음 합성하였으며 화학식명은 glyceryl trinitrate(GTN)이다(Husserl, 2011). GTN의 LogKOW는 1.
	혐기성 조건에서의 GTN 분해가 갖는 장점은 무엇인가?	003)L/g-hr이었고, 이 값은 문헌상의 혐기성 조건에서의 GTN 분해율의 약 101배, 호기성 조건에서의 GTN 분해율의 10−1 배에 해당하였다. 호기성 조건에 비하여 분해속도는 느리지만, 폐수처리 탈질반응조 혹은 토양 근권에서 GTN과 질산성 질소를 동시에 제거함으로써, 하천 혹은 지하수로 유입되는 질산성 질소를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

참고문헌 (30)

Accashian, J.V., Vinopal, R.T., Kim, B.J., and Smets, B.F., 1998, Aerobic growth on nitroglycerin as the sole carbon, nitrogen, and energy source by a mixed bacterial culture, Appl. Environ. Microbiol., 64(9), 3300-3304.

상세보기
Accashian, J.V., Smets, B.F., and Kim, B.J., 2000, Aerobic biodegradation of nitroglycerin in a sequencing batch reactor, Water Environ. Res., 72(4), 499-506.

상세보기
Attaway, H., 1994, Biodegradation of Nitroglycerin and Perchlorate in Propellant Wastewater, AFRL-ML-TY-TR-1998-4547, Airbase and Environmental Technology Division Manufacturing and Materials Directorate, Air Force Research Laboratory, Tyndall Air Force Base, Florida, USA.
Blehert, D.S., Becker, K., and Chambliss, 1996, Isolation and Characterization of Bacteria that Degrade Nitroglycerin, US Department of Defense, Defense Technical Information Center, ADP017717.
Blehert D.S., Knoke K.L., Fox B.G., and Chambliss G.H., 1997, Regioselectivity of nitroglycerin denitration by flavoprotein nitroester reductases purified from two Pseudomonas species, J. Bacteriol., 179(22), 6912-6920.

상세보기
Bordeleau, G., Martel, R., Bamba, A.N., Blais, J.-F., Ampleman, G., and Thiboutot, S., 2014a, Nitroglycerin degradation mediated by soil organic carbon under aerobic conditions, J. Contam. Hydrol., 166, 52-63.

상세보기
Bordeleau, G., Martel, R., Drouin, M., Ampleman, G., and Thiboutot, S., 2014b. Biodegradation of nitroglycerin from propellant residues on military training ranges, J. Environ. Qual., 43(2), 441-449.

상세보기
Christodoulatos, C., Bhaumik, S., and Brodman, B.W., 1996, Anaerobic biodegradation of nitroglycerin, Water Res., 31(6), 1462-1470.
Clausen, J.L., Scott, C., Mulheerin, N., Bigl, S., Gooch, G., Douglas, T., Osgerby, I., and Palm, B., 2010, Adsorption/ Desorption Measurements of Nitroglycerine and Dinitrotoluene in Camp Edwards, Massachusettes Soil., US Army Corps of Engineers, ERDC/CRREL TR-10-1.
Clausen J.L., Scott, C., and Osgerby, I., 2011, Fate of nitroglycerin and dinitrotoluene in soil at small arms training ranges, Soil Sediment Contam., 20(6), 649-671.

상세보기
Cyplik, P., Mareeik, P., Pitrowska-Cyplik, A., Olejnik, Drozdzynska, A., Chrzanowski, L., 2012, Biological denitrification of high nitrate processing wastewaters from explosives production plant, Water Air Soil Pollut., 223, 1791-1800.

상세보기
Dacre J.C. and Rosenblatt, D.H., 1974, Mammalian Toxicology and Toxicity of Aquatic Organisms of Four Important Types of Waterborne Munitions Pollutants-An Extensive Literature Evaluation( AD-778 725), US Army Medical Research & Development Command, Washington, DC, USA.
Dilley, J.V., 1976, Evaluation of the Occupational Health Hazards of Nitroglycerin Using Mammalian Models(AD A082459), U.S. Army Medical Research And Development Command, Fort Detrick, Frederick, Maryland, USA.
Doronina N., Kaparullina E., and Trotsenko Y., 2014, The Family Methylophilaceae In: Rosenberg E., DeLong E.F., Lory S., Stackebrandt E., Thompson F. Eds., The Prokaryotes. Springer, Berlin, Heidelberg. Germany.
Ducrocq, C., Servy, C., and Lenfant, M., 1989, Bioconversion of glyceryl trinitrate into mononitrates by Geotrichum candidum, FEMS Microbiol. Lett., 65, 219-222.

상세보기
Fleming, E. C., Cerar, R., and Christenson, K., 1996, Removal of RDX, TNB, TNT, and HMX From Cornhusker Army Ammunition Plant Waters Using Adsorption Technologies(No. WES/TR/EL-96-5), Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS, USA.
Halecky, M., Spackova, R., Paca, J., Stiborova, M., and Kozliak, E., 2014, Biodegradation of nitroglycerin and ethylene glycol dinitrate by free and immobilized mixed culture, Water Res,, 48, 529-537.

상세보기
Husseral, J., Spain, J.C., and Hughes, J.B., 2010, Growth of Arthrobacter sp. Strain JBH1 on nitroglycerin as the sole source of carbon and nitrogen, Appl. Environ. Microbiol., 76(5), 1689-1691.

상세보기
Marshall, S.J. and White, G.F., 2001, Complete denitration of nitroglycerin by bacteria isolated from a washwater soakaway, Appl. Environ. Microbiol., 67(6), 2622-2626.

상세보기
Martineau, C., Mauffrey, F., and Villemur, R., 2015, Comparative analysis of denitrifying activities of Hyphomicrobium nitrativorans, Hyphomicrobium denitrificans, and Hyphomicrobium zavarzinii, Appl. Environ. Microbiol., 81(15), 5003-5014.

상세보기
Pennington, J.C., Jenkins, T.F., Ampleman G., Thiboutot, S., Brannon, J.M., Hewitt, A.D., Lewis, J., Brochu, S., Diaz, E., Walsh, M.R., Walsh, M.E., Taylor, S., Lynch, J.C., Clausen, J., Ranney, T.A., Ramsey, C.A., Hayes, C.A., Grant, C.L., Collins, C.M., Bigl, S.R., Yostand, S., and Dontsova, K., 2006, Distribution and Fate of Energetics on DOD Test and Training Ranges: Interim Report 6(TR 06-12), Strategic Environmental Research and Development Program, US Army Corps of Engineers Engineer Research and Development Center, Vicksburg, Miss, USA.
Pesari, H. and Grasso, D., 1993, Biodegradaton of an inhibitory nongrowth substrate (nitroglycerin) in batch reactors, Biotechnol. Bioeng., 41(1), 79-87.

상세보기
Pichtel, J., 2012, Distribution and fate of military explosives and propellants in soil: A review, Appl. Environ. Soil Sci., 3, 1-33.
Saad, R., Thiboutot, S., Ampleman, G., Dashan, W., and Hawari, J., 2010. Degradation of trinitroglycerin (TNG) using zerovalent iron nanoparticles/nanosilica SBA-15 composite (ZVINs/SBA-15), Chemosphere, 81, 853-858.

상세보기
Sedlak, R., 1981, Phosphorus and Nitrogen Removal from Municipal Wastewater: Principles and Practice, 2nd Eds., The Soap and Detergent Association, New York, USA.
Servent, D., Ducrocq, C., Henry, Y., Guissani, A., and Lenfant, M., 1991, Nitroglycerin metabolism by Phanerochaete chrysosporium: evidence for nitric oxide and nitrite formation, Biochim. Biophys. Acta, 1074, 320-325.

상세보기
Smith, J.G., 1986, Water Quality Criteria for Nitroglycerin (ORNL-6180), U.S. Army Medical Research And Development Command, Fort Detrick, Frederick, Maryland, USA.
Thiboutot, S., Ampleman, G., Marois, A., Gagnon, A., Bouchard, M., Hewitt, A. Jenkins, T., Walsh, M., and Bjella, K., 2004, Environmental Condition of Surface soils, CFB Gagetown Training Area: Delineation of the Presence of Munitions-Related residues (Phase III, Final Report), TR 2004-205. Val-Belair, PQ: Defence Research Establishment Valcartier.
US EPA, 2009, 2009 Edition of the Drinking Water Standards and Health Advisory, Office of Water, EPA 822-R-09-011.
Wan, D., Liu, Y., Niu, Z., Xiao, S., and LI, D., 2016, Perchlorate reduction by hydrogen autotrophic bacteria and microbial community analysis using high-throughput sequencing, Biodegradation, 27(1), 47-57.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증