• 생명과학회지
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• 제26권5호
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• pp.603-607
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• 2016

유기용매 내성 세균 Pseudomonas sp. BCNU 106으로부터 생산된 리파아제 조효소액은 pH 4-10의 넓은 범위의 pH와 37℃에서 매우 안정적이었다. BCNU 106의 리파아제 안정성은 25% xylene, hexane, octane, toluene, chloroform 및 dodecane에서 증가하였으며, 상업적인 고정화 효소와 비교해도 우수한 안정성을 보이고 있다. 그리고 Cu²⁺, Hg²⁺, Zn²⁺ 및 Mn²⁺ 존재 하에서 110% 이상의 상대활성을 나타낸 반면에, Fe²⁺에서는 효소활성이 억제되었다. 게다가 계면활성제인 tween 80과 triton X-100 및 SDS에서도 높은 안정성을 유지됨이 확인되었다. 본 연구에서 유기용매 내성 Pseudomonas sp. BCNU 106의 리파아제는 고정화 효소에 못지않은 효소 활성 및 안정성을 유지함이 밝혀져 다양한 산업공정에서 잠재적인 생물촉매로 적용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제26권2호
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• pp.65-70
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• 2003

Shihwa tidal freshwater marsh was constructed recently to treat pollutants entering Shihwa lake. In this study, we examined the spatial and temporal patterns of heavy metal accumulation in soils of Shihwa marsh and sought correlations between several soil variables (pH, electrical conductivity, organic matter, and acid ammonium oxalate-extractable Fe and Al contents) and the heavy metal concentration of soils. Surface soil samples (0∼20 cm) were collected in June 2000, November 2000, and July 2001, and were analyzed for heavy metals (Zn, Cd, Pb, Cu, Cr, As, and Hg) and soil chemical properties. The neutral pH and water-saturated conditions of Shihwa marsh appeared to favor immobilization of heavy metal through adsorption onto soils. The concentrations of heavy metal (especially Zn, Cu, and Cr) in soils of Shihwa marsh increased along the sampling occasions, suggesting that soils of Shihwa marsh serve as a sink of heavy metal. Among the sub-marshes, metal concentrations were highest in Banweol high marshes and lowest in Samhwa marshes. The temporal and spatial variations in the heavy metal concentrations of soils were correlated positively with organic matter and oxalate extractable Fe and Al contents, but negatively with electrical conductivity. These results suggest that organic matter and hydrous oxide of Fe/Al may playa key role in removing heavy metals in soils of Shihwa marsh, and that heavy metal removing capacity would increase with desalinization. However, the removal patterns of heavy metal by reeds warrant further studies to evaluate the total removal capacity of heavy metals by Shihwa marsh.

• 자원환경지질
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• 제45권3호
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• pp.255-264
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• 2012

제강슬래그와 석회석을 이용하여 구리와 납으로 오염된 농경지를 대상으로 안정화 배치 및 칼럼실험을 실시하였으며, 파일럿 규모의 현장 시험구(testing ground: 가로 2 m ${\times}$ 세로 2 m ${\times}$ 깊이 0.5 m)를 4 개 제작하여 실증시험을 실시하였다. 안정화제 종류별 구리와 납의 용출 저감 효과를 규명하기위한 배치실험 결과, 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 혼합한 경우, 구리와 납 모두 85% 이상의 높은 용출 저감 효과를 나타내었다. 오염 토양의 장기적 안정화를 예측하고자 인공강우에 의한 연속 용출 칼럼실험을 실시하였다. 배수시스템이 설치된 직경 15 cm, 높이 100 cm의 대형 아크릴 칼럼을 제작하였으며, 배치실험 결과로부터 중금속 용출 저감 효과가 뛰어난 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 안정화제로 사용하였다. 안정화제를 첨가하지 않은 경우 칼럼 용출수의 납농도는 시간에 따른 저감이 발생하지 않아 지하수 생활용수 기준치(0.1 mg/L)를 초과하였으나, 안정화제를 첨가한 경우 실험진행 1년부터 0.04 mg/L 이하를 유지하여 용출 저감 효과가 뚜렷하게 나타났다. 안정화제를 첨가하지 않은 시험구의 경우, 60 일 이후에도 토양수의 납 농도는 지하수 생활용수 기준치보다 높은 0.38 mg/L이었으며, 구리의 농도는 0.69 mg/L를 나타내어 오염토양으로부터 지속적인 중금속 용출이 일어나고 있었다. 안정화제를 첨가한 3 개의 시험구 중, 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 안정화제로 사용한 시험구의 용출 저감효과가 가장 뛰어나 20 일 이후부터는 구리와 납 모두 용출되지 않았다. 시험구에 벼를 재배하여 부위별 중금속 농도를 분석한 결과, 벼의 성장에 따른 토양으로부터 구리와 납의 식물전이는 뿌리가 가장 높았고, 잎(줄기포함), 쌀알 순이었다. 안정화제를 첨가한 시험구의 경우, 무처리 시험구보다 단위중량당 구리, 납의 식물전이량이 75% 이상 감소하였다. 연구 결과 석회석과 제강슬래그를 혼합한 안정화제 첨가에 의해 오염토양으로부터 구리, 납의 용출이 감소할 뿐 아니라, 재배하는 식물로의 전이량도 대폭 저감하는 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제7권1호
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• pp.57-61
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• 1998

중금속 폐수를 처리하는 활성슬러지로 부터 Arthrobactor sp.를 부터 분리하여 생체흡착 실험에 사용하였다. Aythrobactor sp.의 납 흡착량은 초기농도 500 mg/L에서 146.9 mg Pb/g dry biomass로 Sacchuomyces ceieuslae와 Sacchuomyces uvuum보다 약 4배 더 많은 흡착량을 보여주었다. pH가 1.8, 3.0 및 4.0으로 골아 질수록 납의 홉착량은 증가하였고, biomass의 양이 많아질수록 단위 미생물당 납 흡착량은 감소하였다. Biomass에 0.1M KOH, $CaCl_2$및 NaOH로 4시간 동안 전 처리하여 흡착실험을 수행한 결과 KOH로 전 처리된 biomass의 납 흡착량은 1.26배 증가하였으나 NaOH로 처리한 것은 납의 흡착량이 감소하였다. Polyacrylamide에 고정화된 biomass를 반응기에 충진한 연속실험에서, 유속 2.12 $m^3/m^2/$day 에서 15시간 동안 납 제거효율이 99%이상 되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권4호
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• pp.278-284
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• 2015

In general, plant roots accumulate more heavy metals than the above ground organs such as leaf, stem, and fruit. This implies that root medicinal plants would be an issue with excessive heavy metal accumulation. Therefore, the current study was carried out to investigate the distribution of heavy metal (focused on Cd and Pb) concentrations in soils and medicinal plant roots grown in different region of Korea. Total 293 samples for each soil and plant were collected along the national wide. Soil pH, total and phytoavailable metal concentrations (1 M $NH_4NO_3$ extracted) in soils were determined and heavy metal concentrations in root of the medicinal plants were analyzed. Heavy metal concentrations of the soil samples studied were not exceeded standard limits legislated in 'Soil Environmental Conservation Act', except 2 samples for Cu. However, substantial amount of Cd was accumulated in medicinal plant roots with 29% samples exceeding the standard limit legislated in 'Pharmaceutical Affairs Act' while all plant samples were lower than the standard limit value for Pb. Also the current study demonstrated that cadmium concentrations in the roots were governed by the phytoavailable Cd in soils, which decreased as soil pH increased. From this result, application of heavy metal immobilization technique using a pH change-induced immobilizing agents can be suggested for safer root medicinal plant production.

• Horticulture, Environment, and Biotechnology : HEB
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• 제59권6호
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• pp.775-786
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• 2018

To test the hypothesis that humic acid (HA), anaerobically digested pig slurry filtrate (APS), and their combination would differently affect the chemical speciation and extractability of metals (cadmium, copper, and zinc) and their uptake by plants, we conducted a pot experiment using wormwood in two texturally contrasting soils (sandy loam and clay loam) collected from a field near an abandoned Cu mine. Four treatments were laid out: HA at $ 23.5g\;kg^{-1}$ (HA), APS at $330mL\;kg^{-1}$ (APS), HA at $ 23.5g\;kg^{-1}$ and APS at $330mL\;kg^{-1}$ (HA + APS), and a control. Each treatment affected the chemical speciation and mobility of the metals, and thereby resulting in variable patterns of plant biomass yield and metal uptake. The APS supported plant growth by increasing nutrient availability. HA supported or hindered plant growth by impacting the soil's water and nutrient retention capacity and aeration, in a soil texture-dependent manner, while consistently enhancing the immobilization of heavy metals. Temporal increases in whole-plant dry matter yield and metal accumulation suggested that the plants were capable of metal hyperaccumulation. The results were discussed in terms of the mobility of metals and plant growth and corroborated by the $^{15}N$ recovery of soil- and plant-N pools under H and HS treatments. Therefore, for effective phytoremediation of polluted soils, an appropriate combination of plant growth promoters (APS) and chelating agents (HA) should be predetermined at the site where chemical stabilization of pollutants is desired.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제58권1호
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• pp.65-74
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• 2015

X선 흡수분광법(X-ray absorption spectroscopy, XAS)을 이용하는 X선 흡수미세구조(X-ray absorption fine structure, XAFS)의 분석은 다양한 학문분야에서 적용되고 있다. 본 연구에서는 XAFS 분석을 위한 토양 시료의 준비에서부터 XAFS 측정 후 X선 흡수 끝머리 부근 미세구조(X-ray absorption near edge structure, XANES) 및 광범위 X선 흡수 미세구조(extended Xray absorption fine structure, EXAFS) 데이터를 추출하여 연구에 활용하는 것에 대해 간략하게 소개하였다. 특히 토양환경 분야에서 XANES 및 EXAFS 분석을 활용한 선행연구들에 대해 비소(As) 및 중금속 주요 원소(Cd, Cu, Ni, Pb, Zn)별로 그 내용을 정리하였다. 토양환경 분야에서 XAFS의 응용은 납(Pb)의 화학종 규명에 관한 연구가 가장 많은 것으로 나타났다. 이와 함께 대부분의 연구들은 오염토양 내 중금속 화학종의 규명을 통해 중금속의 유입 원인 등에 대해 기술하고 있으며, 이를 정화하기 위한 다양한 방법들(개량제 처리, 식물정화)을 적용한 후, 안정화된 중금속 화학종을 XANES 및 EXAFS 분석을 통해 규명하여 정화 방법들의 효율성과 안정성에 대해 보고하였다.

• 생명과학회지
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• 제25권3호
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• pp.345-348
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• 2015

유기용매 내성 Pseudomonas sp. BCNU 171 균주가 생산하는 유기용매 내성 리파아제의 최적활성은 pH 8과 37℃로 나타났다. BCNU 171 균주가 생산하는 세포외 리파아제는 고농도의 다양한 유기용매하에서 안정성이 증가하는 것으로 나타났다. 리파아제의 안정성은 xylene (137%) 첨가시 가장 높은 것으로 확인되었고, toluene (131%), octane (130%) 그리고 butanol (104%) 순으로 안정성이 높은 것으로 나타났다. 전체적으로 대부분의 용매에서, 상용 고정화 효소(Novozyme 435)와 비교하여 효소안정성이 높은 것으로 나타났다. 나아가 NH₄⁺, Na⁺, Ba²⁺, Hg²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺및 Ca²⁺의 존재하에서 약 90%로 효소 안정성을 유지하였으며 다양한 유화제 첨가시에는 현저하게 안정성이 증가하였다. 그러므로 Pseudomonas sp. BCNU 171의 유기용매 내성 리파아제는 잠재성이 높은 whole cell 생물촉매로서 사용가능 할 것이며, 고정화 하지 않고도 유기용매에서의 공업적인 화학공정에서 효소를 이용한 합성에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제44권3호
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• pp.185-190
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• 2001

알긴산은 일반적으로 미생물의 고정화에 널리 사용되는 biopolymer이다. 본 연구는 구연산 생산균인 Aspergillus niger를 calcium alginate로 고정화한 beads로 납의 흡착 특성을 조사하였다. A. niger beads는 $CaCl_2$를 사용하여 주사기로 제조하였으며 이 beads를 납제거에 이용하였다. 그 결과는 다음과 같다. 즉, A. niger를 구연산 생성배지에서 1일에서 7일까지 배양한 후 제조한 beads로 납흡착량을 측정한 결과는 3일간 배양된 곰팡이 beads에서 가장 높았다. 발아되지 않은 beads와 3일간 배양된 beads로 시간에 따른 납흡착량을 정량한 결과 30분까지는 그 흡착량이 동일하게 급격히 증가하였으며 그 후 발아되지 않은 beads는 더 이상 흡착이 일어나지 않았으나 3일간 배양된 곰팡이 beads는 시간이 지남에 따라 천천히 계속 흡착하여 1시간 후에는 480 ppm까지 흡착하였다. 납흡착시 최적 pH와 온도는 각각 6과 $35^{\circ}C$로 나타났다. 납용액 50 ml (500 ppm)이 든 250 ml 삼각플라스크에 beads $50{\sim}100$개가 최적이었으며 그 이상에서는 납흡착율이 감소하였다. 중금속에 대한 흡착율은 납> 구리> 카드뮴 순이었으며 0.1 M $CaCl_2$, 0.1 M NaOH 및 0.1 M KOH의 전처리의 효과는 없었으며 0.1 HCI로 곰팡이 bead의 납탈착하여 beads를 재사용이 가능하였다.

• 전기화학회지
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• 제17권3호
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• pp.164-171
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• 2014

무효소 혈당센서는 높은 선택성과 민감성을 가지고 저비용으로 체내 혈당(glucose)을 검출할 수차세대 기술이다. 현재 시판되고 있는 혈당센서는 당을 산화시켜주는 당산화효소와 전극과 효소사이에 전자 전달을 원활하게 해주는 산화/환원 매개체를 이용하여 효소센서로 제작된다. 그러나 이러한 효소센서는 pH, 온도, 습도, 화학적 독성물질 등에 영향을 많이 받아 안정성이 떨어지고, 제작에 비용이 많이 드는 단점을 가지고 있다. 본 논문은 위와 같은 단점을 해결하고자 환원제인 당에 의하여 환원되는 니켈 나노입자를 전기화학적 흡착방법을 이용하여 산화 인듐 주석 전극 (ITO)에 고정시켰다. 고정된 니켈 나노입자는 전극의 표면적을 넓혀 신호를 증폭시키는 효과를 가지고 있으며, 당에 의하여 계속적으로 니켈이 환원됨에 따라 전극 반응에서는 촉매산화전류 반응으로 나타낸다. 당의 농도에 따라서 선형적으로 감응 할 수 있는 최적 조건의 니켈 나노입자를 이용하여 혈당센서를 제작하였다. 또한 체내에 존재하는 방해 인자인 아스코브산의 간섭을 억제하기 위해 음이온 고분자의 표면처리를 통하여 상대적으로 당에 선택적으로 감응하도록 하였다. 제작된 전극을 통하여 당 농도 별 산화 촉매 전류를 순환 전압 전류 법으로 측정한 결과 650 mV (vs. Ag/AgCl)에서 최대 전기적 신호가 발생되었으며, 포도당 0~6.15 mM 의 농도범위에서 전기적 신호가 선형 증가함을 확인할 수 있었다.