[논문]황산염환원박테리아에 의한 핵종의 나노광물포획 특성 연구

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이승엽 (한국원자력연구원) , 오종민 (한국원자력연구원) , 백민훈 (한국원자력연구원) , 최종원 (한국원자력연구원)

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본 연구에서는 금속환원미생물 중에서 지하수의 황산염을 환원시키는 황산염환원박테리아 (SRB) 에대한 연구를 수행하였다. SRB는 황산염환원을 통해 황화광물을 쉽게 형성할 수 있는데, 이러한 생 황화광물(biogenic sulfide)이 핵종거동에 미치는 영향에 대해 살펴 보았다.
지하미생물의 종류는 매우 다양하지만, 핵종 이동에 매우 밀접히 관련된 금속 환원 미생물에 대한 연구가 최근 활발히 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 금속환원미생물 중에서 지하수의 황산염을 환원시키는 황산염환원박테리아 (SRB) 에대한 연구를 수행하였다. SRB는 황산염환원을 통해 황화광물을 쉽게 형성할 수 있는데, 이러한 생 황화광물(biogenic sulfide)이 핵종거동에 미치는 영향에 대해 살펴 보았다.

가지이다. 두 미생물은 Desulfouibrio라는 같은 속에 속해 있지만, 다른 종으로써 두 미생물의 차이점을 통해 SRB의 특성을 이해하고자 사용하였다.
실험은 glove box에서 수행하였으며, 대기조건은 N₂:CO₂ = 80:20 이었다. 시료는 필요시 매 2 mL씩 채취하여 분석하였으며, 용액의 pH 및 ORP의 변화는 실험기간동안 계속 모니터링하였다. 실험은 약 2 주간 수행하였다.
시료는 필요시 매 2 mL씩 채취하여 분석하였으며, 용액의 pH 및 ORP의 변화는 실험기간동안 계속 모니터링하였다. 실험은 약 2 주간 수행하였다.
NaHCO₃ buffer (30 mM), Na-lactate (10 mM), Fe(II)-sulfate (2 mM). 이러한 배경 용액에 우라늄을 50 UM 추가하였고, 일정량의 미생물도 같이 주입하여 우라늄의 홉착 및 제거를 관찰하였다. 실험은 glove box에서 수행하였으며, 대기조건은 N₂:CO₂ = 80:20 이었다.

두 미생물은 배양액을 통해 일정시간 동안 배양시킨 후, 실험에 사용하였다. 실험용 용액은 다음과 같은 조건으로 100 m의 용액으로 제조하여 실험에 사용하였다.
본 실험에 사용된 미생물은 SRB 미생물 중 Desulfovibrio Vulgais와 Deusulfcfuibrio Desulfuricans 두 가지이다. 두 미생물은 Desulfouibrio라는 같은 속에 속해 있지만, 다른 종으로써 두 미생물의 차이점을 통해 SRB의 특성을 이해하고자 사용하였다.
후, 실험에 사용하였다. 실험용 용액은 다음과 같은 조건으로 100 m의 용액으로 제조하여 실험에 사용하였다. NaHCO₃ buffer (30 mM), Na-lactate (10 mM), Fe(II)-sulfate (2 mM).

하지만, 황화광물에 의한 핵종포획 특성은 아직까지관찰되거나 규명되지 못하였다. 본 실험은 SRB 미생물에 의해 핵종원소인 우라늄이 mackinawite 라는 황화광물에 포획됨을 관찰하였으며, 보다 낮은 Eh 조건에서 더 많은 핵종들의 포획이 일어날 수 있다는 사실을 알게 되었다.
본 연구는 지하에서 용출되거나 누출되어 이동하는 핵종들을 미생물의 황화광물에 의한 포획과정에 의해 핵종들을 장기적으로 안정하게 이동 저지함으로써 지하처분장의 핵종거동 장기안정성을 한층 더 강화하는데 큰 의의가 있는 것으로 사료된다.
이러한 mackinawite 광물은 실험시작 후 약 3일이 지난 후부터 생성되기 시작하였으며, 이 광물이 생성됨과 동시에 용액의 Eh값은 약 -350 mV 이하로 떨어졌으며, Desfuriams의 경우에는 약 -500 mV 가까이 감소하였다. 이러한 사실은 SRB 미생물에 의해 용액의 환원조건이 강화되고 핵종 이동을 저지하는데 매우 특별히 작용될 수 있음을 암시한다.

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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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