초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
미생물전기화학 시스템(MES)을 이용하여 토양/지하수 환경에서 오염물질로 존재할 수 있는 비소, 셀레늄, 안티모니의 회수 가능성을 평가함
1. MES에서의 비소 거동 평가
2. MES에서 질산성 질소와 비소의 동시제거 성능 평가 및 미생물군집해석
3. MES를 이용한 셀레나이트 환원 평가 및 미생물군집해석
4. MES를 이용한 안티모네이트 환원 평가 및 미생물군집해석

□ 연구결과
< 1차년도 >
1. MES에서의 비소 거동 평가
- 순수균주보다 혼합균주

□ 연구의 목적 및 내용
미생물전기화학 시스템(MES)을 이용하여 토양/지하수 환경에서 오염물질로 존재할 수 있는 비소, 셀레늄, 안티모니의 회수 가능성을 평가함
1. MES에서의 비소 거동 평가
2. MES에서 질산성 질소와 비소의 동시제거 성능 평가 및 미생물군집해석
3. MES를 이용한 셀레나이트 환원 평가 및 미생물군집해석
4. MES를 이용한 안티모네이트 환원 평가 및 미생물군집해석

□ 연구결과
< 1차년도 >
1. MES에서의 비소 거동 평가
- 순수균주보다 혼합균주를 식종원으로 이용한 MES의 As(Ⅲ) 산화능력이 더 우수하였음
2. MES에서 질산성 질소와 비소의 동시제거 성능 평가 및 미생물군집해석
- +0.5 V 전위 조건의 MES 산화전극부에서 As(Ⅲ)가 95% 이상 산화되었고, 환원전극부에서 질산성 질소가 99% 이상 환원되었음
- 유사한 As(Ⅲ) 산화효율을 얻기 위해서는, 파워서플라이보다 일정전위기를 사용하는 것이 더 적합함
- Achromobacter xylosoxidans와 Sinorhizobium, Ensifer adhaerens 등이 MES에서 As(Ⅲ) 산화에 기여하는 것으로 판단됨

< 2차년도 >
3. MES를 이용한 셀레나이트(Se(IV)) 환원 평가 및 미생물군집해석
- -0.3 V 전위 조건의 MES 환원전극부에서 78%의 전자가 Se(IV) 환원에 사용되었음
- Gammaproteobacteria 강의 Enterobacteriaceae 과에 속하는 순수균주 strain THL1이 생물전기화학적 Se(IV) 환원에 관여한다는 사실을 최초로 제안함
4. MES를 이용한 안티모네이트(Sb(V)) 환원 평가 및 미생물군집해석
- Sb(V)는 상대적으로 복잡한 유기물을 전자공여체로 이용하는 조건에서 더 빠르게 환원 되었음
- -0.7 V 전위 조건의 MES 환원전극부에서 Sb(V)가 100% 환원되었음
- 독립영양 중금속 환원이 가능한 Acinetobacter 속과 Pseudomonas 속, 전극으로의 전자 전달이 가능한 Geobacter 속이 Sb(V) 환원에 기여할 수 있음

□ 연구결과의 활용계획
1. 질산성 질소와 비소를 동시에 제거할 수 있는 MES를 지하수 오염 현장에 적용한다면, 2차 오염문제 없이 적은 에너지 공급만으로 경제적인 지하수 복원을 달성할 수 있음
2. 향후 질산성 질소와 비소를 동시에 제거할 수 있는 MES를 실제 지하수 현장에 적용하는 연구 필요
3. 음용 지하수의 특정 오염물질인 셀레늄과 안티모니를 MES로 환원시킬 수 있지만, 회수 가능한 형태로 전환시키는 연구 필요
4. 기존 MES와 차별화된 음용 지하수 복원 분야에 선도적으로 기여

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
The aim of this study is to evaluation for application of technology based on microbial electrochemical system (MES) for removal and recovery of arsenite, selenium, and antimony in soil/groundwater environment.
1. Evaluation for arsenite conversion in MES
2. Evaluation f

□ Purpose& contents
The aim of this study is to evaluation for application of technology based on microbial electrochemical system (MES) for removal and recovery of arsenite, selenium, and antimony in soil/groundwater environment.
1. Evaluation for arsenite conversion in MES
2. Evaluation for simultaneous removal of nitrate and arsenite in MES and microbial community analysis
3. Evaluation for selenite reduction in MES and microbial community analysis
4. Evaluation for antimonate reduction in MES and microbial community analysis

□ Result
1. Evaluation for arsenite conversion in MES
- As(Ⅲ) oxidation of MES using mixed culture was superior than that of pure culture.
2. Evaluation for simultaneous removal of nitrate and arsenite in MES and microbial community analysis
- As(Ⅲ) oxidation and nitrate reduction efficiencies in MES were above 95% and 99%, respectively.
- To obtain similar removal of As(Ⅲ) in MES, it was better to use a potentiostat that a power supply.
- Achromobacter xylosoxidans, Sinorhizobium, and Ensifer adhaerens contributed to reduce As(Ⅲ) in MES.
3. Evaluation for selenite reduction in MES and microbial community analysis
- Electron recovery of cathodic Se(IV) reduction in MES with -0.3 V was 78%.
- It was firstly proposed that Strain THL1 belonging to Enterobacteriaceae family in Gammaproteobacteria class was involved in bioelectrochemical reduction of Se(IV).
4. Evaluation for antimonate reduction in MES and microbial community analysis
- Sb(V) reduction rates of complex organics were better than those of simple organics as electron donors.
- Sb(V) reduction efficiency in MES with –0.7 V was 100%.
- Acinetobacter, Pseudomonas, and Geobacter contributed to reduce Sb(V).

□ Expected Contribution
1. MES to remove nitrate and arsenite can solve the economic problems for soil/groundwater remediation.
2. Future works are required to apply MES to actual groundwater.
3. Future works are required to recover of selenium and antimony, which are specific pollutants of drinking groundwater, using advanced MES.
4. MES treating selenium and antimony can be contributed to new research areas for drinking groundwater remediation.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 33
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 35
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 36
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 37
• 8. 참고문헌 ... 38
• 9. 연구성과 ... 40
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 46
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 46
• 12. 기타사항 ... 46
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 47
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 62
• 끝페이지 ... 83