선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구의 목적은 혐기성 조건에서 비소로 오염된 퇴적물 내 토착 박테리아의 활동도를 증진시켰을 경우 비소의 지구화학적 거동에 미치는 영향을 조사하는 것이며, 이를 통해 비소 오염 퇴적물을 지구미생물학적으로 처리할 경우 필요한 기초 정보를 제공하려는 것이다.
제안 방법
- 0으로 조정하였다. 비교시료로서 퇴적물-용액 혼합액을 autoclave를 이용하여 멸균한 후 동일 조건에서 실험하여 결과를 비교하였다. 실험은 N2 또는 CO2-H2 혐기성 조건에서 수행하였다.
- As(Ⅲ)는 시료 채취 후 즉시 음이온교환 카트리지(LC-SAX SPE, Supelco)를 통과시켜 분리하였다. 비소 농도는 hydride generating - AAS(HG-AAS ; Perkin Elmer 5100), 음이온은 IC 로 각각 분석하였다. 광도는 UV-vis spectrometer5.
- 비교시료로서 퇴적물-용액 혼합액을 autoclave를 이용하여 멸균한 후 동일 조건에서 실험하여 결과를 비교하였다. 실험은 N2 또는 CO2-H2 혐기성 조건에서 수행하였다. 일정 기간별로 시료를 채취하여 pH, 총 비소농도, As(Ⅲ) 농도, Fe2+ 농도, 음이온(C「, NO2; NO3; SO4°)농도를 각각 정 량하였다.
- 약 25 ㎎/㎏의 비소로 오염된 경북 영덕 화천 폐금광산 및 약 340 ㎎/㎏의 비소로 오 염된 전남 보성 명봉 폐금광산 주변의 퇴적물을 채취한 후, 퇴적물 내 비소의 존재형태를 파악하기 위하여 연속추출법을 수행하였다. 탄소원을 투입하여 퇴적물 내 토착 박테리아의 활성을 증진 시키는 실험은 다음과 같이 수행되었다.
- 퇴적물은 건조한 후 균질화하여 9 g을 취해 각 실험용액 300 mL에 넣고, 미생물로 접종한 후 150 rpm으로 교반하며 약 15일간 반응시켰다. 이때 실험용액은 각각 증류수 및 초산염(acetate), 유산염 (lactate), 포도당(glucose) 5 mM을 사용하였고 초기 pH는 모두 7.0으로 조정하였다. 비교시료로서 퇴적물-용액 혼합액을 autoclave를 이용하여 멸균한 후 동일 조건에서 실험하여 결과를 비교하였다.
- 실험은 N2 또는 CO2-H2 혐기성 조건에서 수행하였다. 일정 기간별로 시료를 채취하여 pH, 총 비소농도, As(Ⅲ) 농도, Fe2+ 농도, 음이온(C「, NO2; NO3; SO4°)농도를 각각 정 량하였다. As(Ⅲ)는 시료 채취 후 즉시 음이온교환 카트리지(LC-SAX SPE, Supelco)를 통과시켜 분리하였다.
성능/효과
- 1) 철환원 박테리아(iron-reducing bacteria)에 의한 토양/퇴적물에서의 철환원반응 촉진은 철산화 물(Fe(Ⅲ)Ox)의 용해를 유발하며 (reductive dissolution) 이에 따라 철산화물에 흡착되어 있던 비소가 용탈된다. (Lovley et ah, 1991; Lovleyf 1993).
- 3) As(V)를 최종 전자수용체로 사용, 환원시키며 성장에 필요한 에너지를 얻는 비소환원 넌/테리 아 (arsenate - reducing bacteria) 에 의하여 직접 As(Ⅲ) 로 환원된다. (이화적 환원반응 (dissimilatory reduction); Newman et al.
- 명봉광산의 경우 용출된 총 비소 함량을 시간에 따라 측정한 결과, 모든 멸균한 시료와 멸균하지 않은 증류수, 초산염, 유산염 투입 시료의 경우 큰 차이를 보이지 않은 반면, 포도당을 첨가한 멸균하지 않은 시료의 경우, 약 6일 경과 시점부터 총 비소 용출량의 함량이 급격하게 감소하는 것이 관찰되었다 (Fig. 2).
- 총 비소 용출량은 초산염의 경우 511 pg/L, 포도당의 경우 358 pg/L가 각각 용출되어 미생물을 접종하지 않은 비교시료(초산염 213 ug/L; 포도당 90 ug/L)에 비해 약 2~4배 정도 높은 용출량을 나타내었다. 연속추출법 실험 결과, 퇴적물 내 비소는 대부분 결정질 철산화 물 내에 존재하고 있었으므로, 관찰된 비소 용출은 혐기성 조건에서 철산화물의 미생물학적 환원 성 용해에 의해 비롯된 것으로 추측된다.
- 이러한 결과는 탄소원으로 작용할 수 있는 유기물질이 유입되었을 경우 미생물에 의해 혐기성 퇴적물로부터 많은 비소가 용출될 수 있음을 나타내는 것이며, 독성 유기물질과 비소로 동시에 오염된 지역에 대해 토착 미생물의 활성을 향상시켜 유기물질을 처리할 경우, 비소의 용출이 가속될 가능성이 있음을 의미한다. 한편 용출된 비소의 존재 형태(As(Ⅲ) 및 As(V))를 조사한 결과, 유산염과 포도당을 공급한 경우 총 용출 비소 중 As(Ⅲ)의 비율이 높게 나타나 독성과 이동도 의 증가가 예상되었다.
- 화천광산 및 명봉광산의 퇴적물을 대상으로 토착 박테리아의 활동도를 증가시킨 결과 상 이한 결과가 나타났다. 즉 화천광산의 경우 미생물의 활동에 의해 퇴적물 내 고체상으로 존재하는 비소의 용출량이 크게 증가함으로써 하부 수계의 비소오염 위험성을 높인 반면, 명봉광산 퇴적물 의 경우 미생물학적 황환원을 통해 용출 비소가 황화물을 형성하며 침전함으로써 비소의 이동도 가 대폭 낮아지는 결과를 보였다. 이러한 차이점의 미생물학적 및 광물학적 .
- 초산염과 포도당을 탄소원으로 공급받은 미생물의 경우, 초산염은 4일, 포도 당은 6일 후부터 각각 비소가 용출되었으며 이는 미생물을 접종하지 않은 비교시료에 비해 매우 높은 용출속도였다. 총 비소 용출량은 초산염의 경우 511 pg/L, 포도당의 경우 358 pg/L가 각각 용출되어 미생물을 접종하지 않은 비교시료(초산염 213 ug/L; 포도당 90 ug/L)에 비해 약 2~4배 정도 높은 용출량을 나타내었다. 연속추출법 실험 결과, 퇴적물 내 비소는 대부분 결정질 철산화 물 내에 존재하고 있었으므로, 관찰된 비소 용출은 혐기성 조건에서 철산화물의 미생물학적 환원 성 용해에 의해 비롯된 것으로 추측된다.
- 한편 명봉광산에서 나타난 결과를 통해, 비소로 오염된 심부 퇴적물 또는 대수층에 존재하는 토착 미생물에 의해 비소를 원위치에서 고착화시킴으로서 그 이동도를 저감하는 기술의 개 발이 가능함을 알 수 있었다. 이 경우, 적당한 탄소원을 주입함으로써 미생물의 활동도를 향상시 키는 것이 효과적인 것으로 나타났으며 어떠한 탄소원이 효율적인지는 각 오염부지별로 사전에 지구화학적 · 미생물학적 조사가 선행되어야 할 것이다.
- 이러한 결과는 탄소원으로 작용할 수 있는 유기물질이 유입되었을 경우 미생물에 의해 혐기성 퇴적물로부터 많은 비소가 용출될 수 있음을 나타내는 것이며, 독성 유기물질과 비소로 동시에 오염된 지역에 대해 토착 미생물의 활성을 향상시켜 유기물질을 처리할 경우, 비소의 용출이 가속될 가능성이 있음을 의미한다. 한편 용출된 비소의 존재 형태(As(Ⅲ) 및 As(V))를 조사한 결과, 유산염과 포도당을 공급한 경우 총 용출 비소 중 As(Ⅲ)의 비율이 높게 나타나 독성과 이동도 의 증가가 예상되었다. 반면 총 용출 비소의 함량이 높은 초산염의 경우는 용출된 비소의 대부분 이 As(V) 형태로 존재하는 특징을 보였다.
후속연구
- 한편 명봉광산에서 나타난 결과를 통해, 비소로 오염된 심부 퇴적물 또는 대수층에 존재하는 토착 미생물에 의해 비소를 원위치에서 고착화시킴으로서 그 이동도를 저감하는 기술의 개 발이 가능함을 알 수 있었다. 이 경우, 적당한 탄소원을 주입함으로써 미생물의 활동도를 향상시 키는 것이 효과적인 것으로 나타났으며 어떠한 탄소원이 효율적인지는 각 오염부지별로 사전에 지구화학적 · 미생물학적 조사가 선행되어야 할 것이다.
- 이러한 차이점의 미생물학적 및 광물학적 . 지구화학적 원인에 관해서는 추가적인 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.