혐기성 소화조 슬러지 주입에 의한 디젤오염(10,000 mg/kg soil) 토양 내 석유계 탄화수소의 혐기성 분해에 관하여 조사하였다. 오염된 토양 50 g에 총휘발성 고형물 농도 2,000 mg/L인 소화조 슬러지를 15 mL/kg soil와 30 mL/kg soil 농도로 주입하고 90일간 배양한 결과, 각각 37.2%와 58.0%의 총석유계 탄화수소(TPH)의 분해율을 나타내었다. 슬러지를 주입하지 않은 오염토양 대조군과 멸균된 토양에 멸균된 슬러지를 주입한 대조군에서는 120일간의 배양에서 초기 첨가한 디젤의 17%와 4%가 각각 제거된 것에 비하여, 전자수용체의 종류를 달리한 여러 혐기성 조건, 즉, 질산염 환원 조건, 황산염 환원 조건, 메탄생성 조건, 혼합 전자수용체 조건 모두에서 소화조 슬러지 주입에 의해 토양 내 디젤의 40% 이상이 분해됨을 확인할 수 있었다. 배양 120일 동안의 오염토양 내 TPH의 분해율은 혼합 전자수용체 조건에서 75%로 가장 높았으며, 황산염 환원 조건(67%), 질산염 환원 조건(13%), 메탄생성 조건(43%) 순으로 나타났다. 그러나 난분해성 물질로 알려진 isoprenoid의 분해율은 황산염 환원 조건이 다른 전자수용체 조건에 비해 가장 높은 분해율을 나타내었다. 본 연구 결과를 통하여, 소화조 슬러지를 이용하여 혐기성 상태에서 오염토양 내 디젤을 분해하는 기술은 석유계 탄화수소로 오염된 토양의 실질적인 복원에 유용한 것으로 판단되었다.
The effects of the presence of commercial non-ionic surfactants on the cell growth and diesel degradation by Pseudomonas sp. OSD were studied. Most surfactants inhibited the diesel biodegradation at high concentration(1000mg/1). However, some surfactants showed no inhibition at lower concentrations. Tween 20, Brij 58, Brij 78 were not inhibitory to the diesel biodegradation even at high concentration. These chosen surfactants has relatively high HLB values. There exists complicated relationship for diesel bioremediation between cell hydrophobicity, surfactant HLB, contaminants, an soil.
Kim, Sang-Jun;Adhikari, Arjun;Lee, Ko-Eun;Joo, Gil-Jae
환경생물
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제36권2호
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pp.199-205
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2018
Petroleum energy is the major source of the world energy market, and its massive usage, and the corresponding extreme environmental pollution, imposes a serious threat on the ecological cycles. By screening oil-contaminated soil, we isolated, identified, and characterized a novel strain that represents a considerable diesel-degrading potentiality; the Bacillus aryabhattai DA2 strain is registered in the NCBI with the accession number MG571630, and it possesses an efficient tributyrin-degrading capacity. The optimal condition for diesel degradation by DA2 strain was observed at pH between 7-8 and at the temperature of $30^{\circ}C$. The strain is resistant to salt as well as the antibiotics like ampicillin and streptomycin. These results indicate B. aryabhattai is one of the potential candidates for the remediation of the diesel-contaminated sites.
In this study, the remediation of diesel contaminated soil was attempted with ozone treatment and Fenton reaction. About 10% of initial diesel concentration was removed by the ozone saturated solution. The pseudo-first order decomposition constant of diesel contaminated soil in the presence of 5% of hydrogen peroxide with 1.82, 2.82, 4.82, 6.82, and 11.82% of iron contents was 0.0228, 0.0308, 0.0482, 0.0471, and 0.0592 $min^{-1}$ respectively. The decomposition constant of the diesel was 0.0064 $min^{-1}$ with the addition of ozone saturated solution only. On the addition of ozone saturated solution in the presence of 5% hydrogen peroxide and 5% iron, the decomposition constant of the diesel was 0.0850 $min^{-1}$. These results indicated that the decomposition rate was 190% faster than without the addition of ozone saturated solution. Thus, the application of both ozone and the fenton reaction is promising for the remediation of the diesel contaminated soil.
Compost is widely used as an organic additive to improve the bioremediation of diesel-contaminated soil. In this study, the effects of compost amendment on the remediation performance, functional genes, and bacterial community are evaluated during the bioremediation of diesel-contaminated soils with various ratios of compost (0-20%, w/w). The study reveals that the diesel removal efficiency, soil enzyme (dehydrogenase and urease) activity, soil CH4 oxidation potential, and soil N2O reduction potential have a positive correlation with the compost amendment (p < 0.05). The ratios of denitrifying genes (nosZI, cnorB and qnorB) to 16S rRNA genes each show a positive correlation with compost amendment, whereas the ratio of the CH4-oxidizing gene (pmoA) to the 16S rRNA genes shows a negative correlation. Interestingly, the genera Acidibacter, Blastochloris, Erythrobacter, Hyphomicrobium, Marinobacter, Parvibaculum, Pseudoxanthomonas, and Terrimonas are strongly associated with diesel degradation, and have a strong positive correlation with soil CH4 oxidation potential. Meanwhile, the genera Atopostipes, Bacillus, Halomonas, Oblitimonas, Pusillimonas, Truepera, and Wenahouziangella are found to be strongly associated with soil N2O reduction potential. These results provide useful data for developing technologies that improve diesel removal efficiency while minimizing greenhouse gas emissions in the bioremediation process of diesel-contaminated soil.
In this work, cost effective venting is considered by comparing flow rates of 5$m\ell$/min, 10$m\ell$/min, and 20$m\ell$/min. Studies were performed on a soil artificially contaminated with diesel oil (the initial TPH(Total Petroleum Hydrocarbon) concentration of 7098mg/kg), and nutrient condition was C:N:P rate of 100:10:1. The soil has a sandy texture with pH of 6.8, 2.16 ~2.38% organic matter, a total porosity of 47~52% and field capacity 16.2~ 17.2%. The column experiments was made of glass column of 60cm length and 10cm I.D. at controlled temperature of 2$0^{\circ}C$($\pm$2.5$^{\circ}C$). The efficiency of continuous flow rate of 5, 10 and 20$m\ell$/min resulted in separately 61.3%, 58.1%, and 55% reduction of initial TPH concentration(7098mg/kg). Hydrocarbon utilizing microbial count and dehydrogenase activity in air flow of 5$m\ell$/min were higher than those of the others. The first order degradation rate of n-alkanes ranging from C10 to C28 was higher than that of pristane and phytane as isoprenoids. The $C_{17}$/pristane and $C_{18}$phytane ratios for monitoring the degree of biodegradation were useful only during the early stages of oil degradation. Degradation contributed from about 89% to 93% of TPH removal. Volatilization loss of diesel oil in contaminated soil was about 7% to 11%, which was significantly small compared to degradation.n.
유류오염 토양으로부터 디젤에 대한 분해능이 있는 균주를 순수분리하였고, 이들 분리 균주의 액체 배양을통하여 균체 생육과 유화활성이 우수한 균주를 최종적으로 선별하였다. 생리,생화학적 특성 및 165 rDNA 염기서열 분석을 실시한 결과, Pseudomonas sp.로 분류 되었으며, Pseudomonas sp. GENECO 1으로 명명하였다. Bioscreen C를 이용하여 디젤 분해를 위한 배양 조건을 조사한 결과 최적 배양온도는 $30^{\circ}C$, 초기 pH는 7.0로 나타났다. Gas chromatography를 이용한 배양 시간별 잔류 디젤 성분분석 결과 96시간 이내에 1.0%의 디젤을 95%이상 분해하였다.
The petroleum industry is an important part of the world economy. However, the massive exposure of petroleum in nature is a major cause of environmental pollution. Therefore, the microbial mediated biodegradation of petroleum residues is an emerging scientific approach used to resolve these problem. Through the screening of diesel contaminated soil we isolated a rapid phenanthrene and a diesel degrading bacterium identified as Enterobacter cancerogenus DA1 strain through 16S rRNA gene sequence analysis. The strain was registered in NCBI with an accession number MG270576. The optimal growth condition of the DA1 strain was determined at pH 8 and $35^{\circ}C$, and the highest degradation rate of the diesel was achieved at this condition. At the optimal condition, growth of the strain on the medium containing 0.05% phenanthrene and 0.1% of diesel-fuel was highest at 45 h and 60 h respectively after the incubation period. Biofilm formation was found significantly higher at $35^{\circ}C$ as compared to $30^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$. Likewise, the lipase activity was found significantly higher at 48 h after the incubation compared to 24 h and 72 h. These results suggest that the Enterobacter cancerogenus DA1 could be an efficient candidate, for application through ecofriendly scientific approach, for the biodegradation of petroleum products like diesel.
본 연구에서는 디젤로 오염된 토양에서 디젤 분해능이 우수한 Gordonia sp. SD8을 분리하였고, 이 균주의 디젤 분해특성을 액상과 토양에서 조사하였다. SD8은 유일 에너지원과 탄소원으로 디젤을 이용하여 생장 가능하였다. SD8 균주의 성장과 디젤 분해속도에 미치는 디젤 농도 영향을 조사한 결과, 20,000 mg-TPH $L^{-1}$농도에서 최대 비성장속도($0.67{\pm}0.05\;d^{-1}$)와 최대분해속도($1,727{\pm}145$ mg-TPH $L^{-1}\;d^{-1}$)를 얻을 수 있었다. 또한, 이 균주는 40,000 mg-TPH $L^{-1}$의 고농도 디젤을 분해할 수 있었으며, $30^{\circ}C$에서 비성장속도와 디젤분해속도가 가장 빨랐다. 디젤로 오염된 토양 정화에 미치는 Gordonia sp. SD8 접종 효과를 조사한 결과, 17일 경과 후, SD8을 접종하지 않은 대조군 토양의 디젤 잔류 농도는 $8,150{\pm}755$ mg-TPH kg-dry $soil^{-1}$이었으나, SD8을 접종한 경우에는 3,724 mg-TPH kg-dry $soil^{-1}$이었다. 이러한 결과는 Gordonia sp. SD8는 향후 디젤 등을 포함한 석유계 탄화수소화합물로 오염된 토양을 정화하는데 활용 가능한 유용 미생물 자원임을 의미한다.
본 실험에 사용된 균주는 유류로 오염된 지역의 토양시료로부터 직접 분리한 Rhodococcus fascians로 이전 연구에서 항공유의 분해에 효과가 있는 것으로 밝혀진 균주이다. 디젤유가 항공유보다 R. fascians의 생장에 영향을 주는 것으로 나타났다. 해수중의 디젤 분해를 위해서는 2%이상의 접종량이 효과적이며 접종량이 증가할 경우 잔류량이 더 감소하였으나 큰 차이는 없었다. 해수중의 디젤이 5%이상에서는 디젤유의 독성에 의해 R. fascians의 생장이 저해를 받아 디젤 잔류량이 높게 나타났다. R. fascians는 pH 8에서 가장 높은 디젤 분해속도를 보였으며 비교적 넓은 pH 범위에서 디젤 분해도가 유지되는 것으로 나타났다. R. fascians의 최적 성장온도 보다 높은 $32^{\circ}C$에서는 디젤의 분해에 온도증가에 따른 자연분해의 영향이 큰 것으로 나타났다. R. fascians의 해수중 디젤유 분해의 최적온도는 $27^{\circ}C$로 최적 생장온도에서 분해가 활발히 이루어지는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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