토지 이용 변화는 토양 내 유기물과 양분 상태에 영향을 줄 것으로 기대된다. 본 연구에서는 경기도 광주군 검단산 일대에서 과거 논으로 이용되다가 현재는 버드나무-신나무 우점의 산림으로 변한 지역, 밭에서 잣나무 인공조림지로 변한 지역, 그리고 과거부터 지속적으로 참나무류가 우점하고 있는 산림 지역 등 세 가지 토지 이용 형태를 선정하고 여기에서 토양 내 탄소와 질소의 농도, 토양 호흡, 그리고 질소 유효도 등을 측정, 비교하였다. 경작지의 휴경 후 20년이 경과한 다음, 토양 내 탄소와 질소의 농도는 토양 깊이 0-10cm, 10-20cm에서 과거 논이었던 지역이 다른 지역에 비하여 높은 것으로 나타났다. 또한 일반적으로 탄소와 질소의 농도는 표층에서 높고 토양 깊이가 증가할수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 유기물의 유입과 분해의 차이로 인한 축적량이 과거 논이었던 지역에서 가장 많기 때문이며, 탄소와 질소의 증가는 주로 표층에 국한한데에 기인하는 것으로 보인다. 토양 발생 이산화탄소량은 논에서 산림으로 변한 지역에서 가장 높게 나타났으며, 이는 토양 내 높은 탄소 농도와 습윤한 수분 조건 때문인 것으로 보인다. 이온교환수지봉지법으로 측정한 토양 내 질소 유효도는 토지 이용 형태에 따라 유의한 차이를 나타내었는데, 무기태 질소 $NH_4{^+}+NO_3{^-}$)의 유효도와 암모니움태 질소의 농도는 산림지역에서 가장 높고, 밭에서 산림으로 변한 지역, 논에서 산림으로 변한 지역의 순으로 점차 감소하였다.
본 연구의 목적은 금산 생활쓰레기 매립장을 대상으로 지하수의 수리지 화학적 특성과 통계분석을 통하여 침출수의 누출원인과 누출경로 및 영향범위를 파악하고, 매립지로부터 발생되는 오염물질인 침출수의 누출이 연구지역의 지하수환경에 미치는 위해요인에 대해 정량적으로 평가하는 것이다. 본 연구를 위해서 수질 검층, 침출수와 지하수 수질 분석 및 통계분석, 그리고 오염물질 이동모델링 기법 등을 이용하였다. 수질검층 결과 침출수 집수정 부근에서 침출수가 주변 대수층으로 누출되고 있었으며, 매립장과 인접한 하류부 관측정의 4-12m 깊이에서 지하수에 대한 침출수의 영향을 확인할 수 있었다. 침출수는 유출 범위는 매립장으로부터 70-100m 내외이며 오염된 지하수에서 전기전도도는 $400-750{\mu}S/cm$를 나타내었다. 주성분분석수행 결과 주성분 1과 2는 각각 침출수과 대수층의 매질 특성을 나타내었다. 주성분분석결과는 또한 침출수의 영향을 받는 지하수의 수질 변화에 의해 나타내어지는 양이온교환반응, 흡착 및 미생물 생분해 같은 자연저감과정을 나타내었다. 지하수 흐름 및 오염물 이동 모델링 결과 지하수는 매립장에서 서쪽으로 계곡을 따라 흐르며, 오염물질은 그에 따라 이동함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 중금속에 대한 지렁이 분변토의 흡착특성을 활성탄과 비교함으로서 중금속 함유폐수처리를 위한 경제적인 흡착제로서 활용가능성을 평가하기 위한 연구를 수행하였다. 지렁이를 이용한 퇴비화에 사용된 슬러지는 피혁슬러지와 우분슬러지를 7:3으로 혼합하여 부숙시킨 것을 사용하였다. 분변토의 물리화학적 특성을 평가하기 위한 용출실험으로부터 분변토는 약간의 pH의 완충능력과 55.1me/100g의 양이온교환능력을 가지는 것으로 평가되었다. 분변토의 중금속에 대한 흡착평형시간은 90분 이내로서 활성탄과 큰 차이가 없었으며, Pb, Cu, Cd, Cr, Zn의 제거효율은 활성탄이 각각 98%, 93%, 94%, 89%, 82%, 분변토는 95%, 90%, 88%, 80%, 66%로 평가되었다. 흡착제 양의 변화에 따른 흡착특성을 Freundlich 등온 흡착식으로 해석한 결과 1/n값은 분변토의 경우 0.28~0.74로서 활성탄의 0.29~0.56에 근접하는 결과를 얻을 수 있었으며, 이 결과로부터 분변토를 경제적인 중금속흡착제로 사용 가능한 것으로 평가되었다. 또한, 분변토의 중금속 성분별 흡착선호성향을 활성탄과 비교 분석한 결과 분변토는 Pb>Cu>Cd>Cr>Zn의 순이었으며, 활성탄은 Pb>Cd>Cu>Cr>Zn의 순이었다.
Capsular polymer인 zooglan을 생산하는 Z. ramigera 115와 수용성 slime polymer 생산 변이주인 Z. ramigera l15SLR의 중금속 제거능을 비교하였다. 중금속 5종($Cd^{2+}$, $Co^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Fe^{2+}$)의 최저 생장저해농도는 두 균주 모두 유사하였다. $Cd^{2+}$을 첨가하지 않은 경우에 비해 $Cd^{2+}$ 500ppm을 첨가한 액체 배지에서의 생체량은 Z. ramigera 115는 24%, Z. ramigera l15SLR은 50%로 감소하였고 동일한 생체량에 대하여 Z. ramigera 115SLR이 Z. ramtgera 115보다 $Cd^{2+}$을 1.5배 더 제거하였다. 세포와 polymer를 분리하여 중금속 흡착능을 비교한 결과 polymer가 세포보다 높은 흡착량을 나타냈으며 최적 중금속 흡착 pH는 7.5였다. Langmuir 흡착등온선과 Freundlich 흡착등온선을 분석한 결과 $Cd^{2+}$에 대하여 Z. ramigera l15SLR polymer는 Z. ramigera 115 및 이온 교환 수지보다 높은 최대흡착량과 흡착안정성을 보여서 홉착제로서 유용할 것으로 판단된다.
토양으로부터 생전분을 분해하는 세균을 분리하였으며, Bacillus sp.로 동정하였다. 분리한 세균으로부터 생전분 분해효소의 생성을 위한 최적조건을 검토하였다. 세균은 탄소원으로 wheat 및 soluble starch를, 질소원으로 polypeptone을 사용했을 때 최대 효소생성을 얻을 수 있었다. 그리고 탄소원을 0.5, 질소원을 0.5 수준으로 사용했을 때 효소 생성을 극대화 하였다. 그리고 배지의 초기 pH를 6.5, 배양온도를 $35^{\circ}C$로 유지했을 때 효소생성이 높았다. Seepharose CL-6B 젤 여과 및 DEAE-Sephacel 이온교환수지를 사용하여 부분정제한 효소활성의 최적조건은 pH6.5, 온도 $70^{\circ}C$ 였다.
입상활성탄의 기공내에 알루미노실리케이트 겔을 침적시킨 후 수열합성하여 제올라이트 4A가 담지된 복합 분자체를 제조하였다. 평균입경이 $0.8{\mu}m$ 정도 되는 미세한 제올라이트 4A 결정이 활성탄의 macro pore상에 포획된 상태로 존재하였다. 입상활성탄의 기공부피는 $0.67m{\ell}/g$이였으며, 제올라이트 4A가 21.6wt% 담지된 시료의 경우에는 $0.41m{\ell}/g$으로서 약 40% 정도 기공부피가 감소하였다. 입상활성탄에 담지된 제올라이트 4A의 칼슘이온 교환능은 320mg $CaCO_3/g$ zeolite 정도로서 분말상 제올라이트 4A와 거의 비슷하였다. 초음파 분산 과정에서 입상활성탄 지지체상에 담지된 제올라이트 4A 결정은 용액상으로 분리되지는 않았다. 제올라이트 4A가 담지된 시료의 수분흡착 등온선은 Type I과 Type III의 중간 형태였으며, 친수 및 친유성 흡착 특성을 동시에 나타내었다.
Bacillus sp. J105 strain으로부터 유도된 ${\beta}-lactamase$는 ammonium sulfate 침전, 이온 교환 칼럼 크로마토그래피, 겔 여과 등의 과정을 거쳐 SDS-PAGE에서 단일 band로 정제하였다. 정제된 효소의 분자량은 31 kDa이었으며 등전점은 7.35이었다. 효소반응의 최적 pH와 온도는 각각 5와 $40^{\circ}C$이었다. 정제 단백질의 총 아미노산 조성의 분석 결과, Gly과 Ala이 각각 14.1과 13.3 mole%로 가장 많은 아미노산 잔기를 차지하고 있었다. 정제 효소의 ampicillin을 기질로 하였을 때의 Km값은 1.33 mM이었고 Vmax값은 0.36 mM/ml이었다.
원자력시설에서 방사성요오드 제거용으로 사용되는 TEDA 첨착활성탄의 고온공정에서치 메틸요오드의 제거성능을 은이온제올라이트(AgX)와 상호 비교하였다. 3$0^{\circ}C$-40$0^{\circ}C$ 온도범위에서 온도에 따른 메틸요오드의 흡착량 및 탈착후 잔존량을 측정한 결과, 비첨착활성탄의 흡착성능은 온도가 증가함에 따라 급격히 감소하지만 TEDA 첨착활성탄의 흡착성능은 10$0^{\circ}C$ 부근에서도 AgX-10과 거의 유사한 값을 나타내었고, 탈착후 잔존량은 25$0^{\circ}C$ 까지도 비첨착활성탄에 비하여 매우 높은 값을 유지하였다. 또한 10$0^{\circ}C$ 이상의 고온공정에서 AgX 및 TEDA 첨착활성탄을 충전한 고정층 파과특성을 상호 비교한 결과 10$0^{\circ}C$ 이상에서 AgX-10의 메틸요오드 흡착량 및 잔존량은 TEDA 첨착활성탄에 비하여 평균 30%정도 높은 값을 나타내어 고온에서 더 흡착성능이 우수함을 보여주고 있다. 흡착반응 후 생성된 기체의 성분을 분석한 결과를 토대로 AgX-10 흡착제를 충전한 고정층에서 메틸요오드 제거 메카니즘을 제안하였다.
홍삼(紅蔘)의 특징(特徵)이라고 할 수 있는 갈색화반응(褐色化反應)에 의(依)해서 생성(生成)된 갈변물질(褐變物質)의 항산화효과(抗酸化?果)와 여러가지 기본적(基本的)인 성질(性質)을 조사(調査)하였다. 인삼(人蔘) model system을 이용(利用)하여 갈변반응(褐變反應)을 시킨 결과(結果) 갈색도(褐色度)는 반응시간(反應時間)에 비례(比例)하여 증가(增加)하였으나 항산화효과(抗酸化?果)는 반응시간(反應時間) 17시간(時間)까지 갈색도(褐色度)에 비례(比例)하여 증가(增加)하였으나 그 이후에는 일정(一定)한 level을 유지하였다. 증삼시간별(蒸蔘時間別)로 실제(實際) 홍삼(紅蔘)을 제조(製造)하여 갈색도(褐色度) 및 항산화능(抗酸化能)을 조사(調査)한 바 model system에서 얻은 결과(結果)와 유사(類似)하였다. 투석(透析)에 의해서 분리(分離)된 인삼갈변반응물질(人蔘褐變反應物質)은 외액(外液)이 내액(內液)보다 갈색도(褐色度)가 낮았지만 더 강(强)한 항산화효과(抗酸化效果)를 보였다. 인삼갈변물질(人蔘褐變物質)을 Amberlite 이온교환수지(交換樹脂)를 사용(使用)하여 3개의 peak로 분리(分離)하였으며 유출(流出)차례에 따라 fraction I, II 및 III으로 명명(命名)하였다. 가장 갈색도(褐色度)가 강(强)한 fraction II는 전체(全體) peak의 80.7%로 강(强)한 항산화효과(抗酸化效果)를 나타냈으며 Somogyi-Nelson시약(試藥)에 대(對)하여 환원능(還元能)을 보였고 ninhydrin반응(反應)에 양성(陽性)이었다. 인삼갈변반응물질(人蔘褐變反應物質)과 백삼(白蔘) 및 홍삼(紅蔘)의 75% ethanol 추출물(抽出物)이 DPPH에 대(對)한 수소공여성(水素供與性)을 측정(測定)한 바 백삼(白蔘)은 수소공여성(水素供與性)이 거의 없었으나 홍삼추출물(紅蔘抽出物)은 수소공여성(水素供與性)이 강(强)하였다. 특히 인삼갈변반응물질(人蔘褐變反應物質)은 5mg/ml의 농도(濃度)에서 BHA와 같은 level의 수소공여성(水素供與性)을 나타냈다.
제주도내 25개 지점의 토양시료로부터 총 703 주의 방선균을 분리하였다. 네 종류의 배지 중 soil extract를 함유한 arginine glycerol salts agar가 다양한 방선균을 분리하는데 가장 적합하였으며, 목장초지 토양이 다른 지역의 토양에 비해서 방선균의 다양성과 밀도면에서 가장 좋은 분리원이었다 순수분리된 526개의 균주를 대상으로 Escherichia coli, Staphylococcus aureus 및 Pseudomonas solanacearum을 검정균으로 하여, 항균성 물질 생산여부를 검정한 결과, 생산균주의 발생빈도는 분리 및 배양에 사용한 배지의 종류에 따라서 $0{\sim}32.8%$로 많은 차이를 보였다. 세 종류의 검정균에 대하여 동시에 항균활성을 나타내는 10개 균주 중에서 pH 안정성과 열 안정성이 비교적 높은 물질을 생산하는 BL106Ba균주를 선택하여 등정한 결과, Streptomyces속에 속하며 S. albosporeus와 가장 유사한 것으로 추정되었다. B1106Ba의 배양액을 양이온 교환수지(AG MP-50)통과와 3차의 분자량 분획(Sephadex G-10)으로 정제하여 얻은 백색의 결정은 그람 음성균 및 양성균에 대해서는 강한 항균활성을 나타내었으나, 효모에 대해서는 약한 활성을 나타내었다. 이 결정 물질을 TLC와 HPLC로 분석한 결과 네 종류의 서로 다른 항균성 화합물이 혼합되어 있는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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