• 한국환경과학회지
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• 제16권10호
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• pp.1147-1155
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• 2007

The applicability of in situ biobarrier or microbial filter technology for the remediation of groundwater contaminated with chlorinated solvent was investigated through column study. In this study, the effect of packing materials on the reductive dechlorination of PCE was investigated using Canadian peat, Pahokee peat, peat moss and vermicompost (or worm casting) as a biobarrier medium. Optimal conditions previously determined from a batch microcosm study was applied in this column study. Lactate/benzoate was amended as electron donors to stimulate reductive dechlorination of PCE. Hydraulic conductivity was approximately $6{\times}10^{-5}-8{\times}10^{-5}\;cm/sec$ and no difference was found among the packing materials. The transport and dispersion coefficients determined from the curve-fitting of the breakthrough curves of $Br^-$ using CXTFIT 2.1 showed no difference between single-region and two-region models. The reductive dechlorination of PCE was efficiently occurred in all columns. Among the columns, especially the column packed with vermicompost exhibited the highest reductive dechlorination efficiency. The results of this study showed the promising potential of in situ biobarrier technology using peat and vermicompost for the remediation of groundwater contaminated with chlorinated solvents.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.391-394
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• 2003

The applicability of in situ microbial filter or biobarrier technology for the remediation of soil and groundwater contaminated with chlorinated solvents was investigated. The efficiency and rates of reductive dechlorination of chlorinated solvents are known to be highly dependent on hydrogen concentration. In this study, the effect of electron donors on the reductive dechlorination of PCE was investigated using vermicompost (worm casting) and peat as permeable reactive barrier medium The effect of organic acids (lactate, butyrate and benzoate), yeast extract and vitamin $B_{l2}$ on the reductive dechlorination was investigated. Compared to the control (no electron donor added), addition of electron donors stimulated the dechlorinated rate. Among the electron donor treatments, lactate/benzoate amendment exhibited the highest dechlorination rate. Since vermicompost and peat are inexpensive and biodegradable and have high sorption capacity, they could be successfully used as biobarrier media, especially when electron donors (for example, lactate/benzoate) are added.d.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.158-161
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• 2004

Chlorinated aliphatic hydrocarbons (CAHs) especially perchlorethylene (PCE) and trichlooethylene (TCE) are common groundwater contaminants in Korea. PCE and TCE were often reductively dechiorinated in an aquifer. Several isolates dechlorinate PCE to TCE or cis-1,2 dichloroethylene (c-DCE) were obtained from contaminated and pristine sites in USA and Europe. However in Korea, no information on indigenous microorganism being involved in reductive dechlorination of PCE and TCE is available and different dechlorinating microorganisms might be reside in Korea, since geochemical, and hydrogeological conditions are different, compared to those in the other sites. So we evaluate that: 1) if reductive dechlorinating microorganisms are present in PCE-contaminated site in Korea, 2) if so, what kinds of microorganisms are present; 3) to what extent PCE is reductively dechlorinated. As a results in some PCE-contaminated aquifers in Korea other dechlorinating microorganisms but Dehalococcoides ethenogenes may be responsible for PCE dechlorination. More detailed molecular works are required to evaluate that different dechlorinating microorganisms would reside in Korea.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권2호
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• pp.52-58
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• 2005

본 연구는 사염화에틸렌(Perchloroethylene) 또는 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene)으로 오염된 국내 지하수 내에 국외에서 보고된 환원성 탈염소화 미생물의 존재 유무와 사염화에틸렌의 생물학적 탈염소화 활성도를 평가하였다. 마이크로코즘 테스트(microcosm tests)는 4개의 오염지역(창원 A, 창원 B, 부천 및 양산) 지하수와 다양한 전자공여체 (sodium lactate, sodium propionate, sodium butyrate, sodium fumarate)를 이용하여 수행하였다. 단일 전자공여체 와 창원 A 혹은 창원 B 지하수를 주입한 전 마이크로코즘에서 사염화에틸렌 완전 탈염소화 분해 시 발생하는 최종 산물인 에틸렌이 배양 90일 후에 검출되었고, 부천 혹은 양산 지역의 지하수를 주입한 마이크로코즘에서는 배양 90 일 후 시스-1,2-디클로로에틸렌(cis-1 ,2-Dichloroethylene)만이 검출되었고, 염화비닐(Vinyl chloride) 과 에틸렌은 검출되지 않았다. 완전 탈염소화 생분해가 확인된 창원 B 지역 지하수와 불완전 탈염소화 생분해가 확인된 양산 지역 지하수 내 미생물 군집을 비교하기 위해 분자생물학적 방법을 이용한 실험을 수행하였다. 창원 B 지역 지하수의 클론 라이브러리(Clone library)에서 사염화에틸렌 완전 탈염소화 미생물, uncultured bacterium clone DCE47과 매우 유사한 염기서열 클론이 확인되었다. 그러나 양산 지역의 클론 라이브러리에서는 기존의 염화에틸렌 탈염소화 미생물과 유사한 염기서열 클론이 확인되지 않았다. 본 연구 결과를 통하여 국내 일부 지역의 지하수 내에 사염화에틸렌을 완전 탈염소화하여 무해한 에틸렌으로 분해하는 미생물이 존재함을 확인하였고, 적절한 전자공여체를 공급하는 경우 그 분해 활성도가 증가함을 확인하였다. 이 결과는 사염화에틸렌 혹은 트리클로로에틸렌으로 오염된 국내 지하수를 경제적인 공법인 환원성 탈염소화 생물학적 공정으로 복원할 수 있는 기능성을 보여주는 중요한 지표라고 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권2호
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• pp.22-37
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• 2006

생물벽체(biobarrier) 또는 원위치 미생물 필터(in situ microbial filter) 기술을 이용한 염소계 유기용매로 오염된 지하수의 복원 가능성을 회분식 실험을 통하여 살펴보았다. PCE의 환원성 탈염소화의 효율과 속도는 수소 농도에 의존하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 분변토와 토탄을 생물벽체로 이용한 PCE의 환원성 탈염소화시 전자공여체의 영향을 살펴보았다. 유기산(lactate, butyrate benzoate)과 yeast extract, 비타민 $B_{12}$가 PCE의 환원성 탈염소화에 미치는 영향을 조사하였다. 생물벽체 담체 비존재시, 전자공여체를 투여하지 않은 control 실험에 비해, 전자공여체의 첨가는 PCE의 탈염소화 속도를 촉진하였다. 전자공여체를 투여한 실험 중에서 lactate 또는 lactate/benzoate를 수소 공여체(hydrogen donor)로 첨가된 경우, 탈염소화 속도가 가장 빨랐다($k_1=0.0260{\sim}0.0266\;day^{-1}$). 분변토를 생물벽체로 사용한 경우, lactate/benzoate 첨가시 탈염소화 속도가 가장 빨랐으며, 겉보기 1차 분해속도상수($k_1$)는 $0.0849day^{-1}$였다. 반면, Pahokee peat을 생물벽체로 사용하였을 경우, butyrate 또는 lactate의 첨가시 탈염소화 속도가 가장 빨랐으며 $k_1$ 값은 각각 0.1092, $0.1067\;day^{-1}$로 나타났다. 본 연구결과로부터 분변토 또는 토탄을 원위치 생물벽체로 사용하여 염소계 유기용매로 오염된 지하수 처리의 잠재적인 응용 가능성을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권1호
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• pp.120-129
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• 2016

An industrial complex in Wonju, contaminated with trichloroethene (TCE), was one of the most problematic sites in Korea. Despite repeated remedial trials for decades, chlorinated ethenes remained as sources of down-gradient groundwater contamination. Recent efforts were being made to remove the contaminants of the area, but knowledge of the indigenous microbial communities and their dechlorination abilities were unknown. Thus, the objectives of the present study were (i) to evaluate the dechlorination abilities of indigenous microbes at the contaminated site, (ii) to characterize which microbes and reductive dehalogenase genes were responsible for the dechlorination reactions, and (iii) to develop a PCE-to-ethene dechlorinating microbial consortium. An enrichment culture that dechlorinates PCE to ethene was obtained from Wonju stream, nearby a trichloroethene (TCE)-contaminated industrial complex. The community profiling revealed that known organohalide-respiring microbes, such as Geobacter, Desulfuromonas, and Dehalococcoides grew during the incubation with chlorinated ethenes. Although Chloroflexi populations (i.e., Longilinea and Bellilinea) were the most enriched in the sediment microcosms, those were not found in the transfer cultures. Based upon the results from pyrosequencing of 16S rRNA gene amplicons and qPCR using TaqMan chemistry, close relatives of Dehalococcoides mccartyi strains FL2 and GT seemed to be dominant and responsible for the complete detoxification of chlorinated ethenes in the transfer cultures. This study also demonstrated that the contaminated site harbors indigenous microbes that can convert PCE to ethene, and the developed consortium can be an important resource for future bioremediation efforts.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2007년도 추계학술발표회
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• pp.185-185
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• 2007

20세기에 들어 산업, 군사 및 다양한 목적으로 비인화성 용매인 PCE와 TCE의 사용량이 증대하였다. 주의를 필요로 하는 물질임에도 불구하고 부주의한 사용과 보관으로 인해 토양, 퇴적토, 지하수에 심각하게 오염되었다. High-chlorinated ethenes은 호기성 박테리아의 oxygenation에 의해 분해되지 않는다. PEC및 TCE의 완전한 탈염소화는 혐기성조건에서만 관찰되어지며, 지난 10연년간의 연구에 의해서 탈염소화 혐기성 미생물의 수의 보고는 증가되었다. 혐기성 조건에서 탈염소화 미생물에 의해 PCE와 TCE는 less-chlorinated ethenes 또는 무해한 ethene으로 전환이 가능하다. 본 연구는 lactate를 electron donor로 이용해 PCE에서 ethene까지 완전히 탈염소화하는 혐기성 배양을 수행했다. PCE로 오염된 퇴적토 시료로부터 혐기성 미생물 배양을 성공했다. PCE가 ethene까지 완전히 분해되는 것이 관찰되었다. 추가적으로 혐기성 미생물 배양액에서 1,2-cis-dichloroethene (cis-DCE)와 vinyl chloride (VC)의 축적이 일어남을 관찰하였다. 혐기성 미생물 배양액에서 Dehalococcoides 16S rRNA gene sequences에 특이적으로 반응하는 primer를 이용한 DGGE를 통해 미생물 군집을 분석하였다. 결론적으로, 우리의 연구에서 PCE를 감소시키는 배양액을 배양했으며, 이 배양엑에는 Dehalococcoides sp. 존재하는 것을 확인하였다.

• 미생물학회지
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• 제45권2호
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• pp.140-147
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• 2009

경기도 김포 지역과 인천 서구 지역공단 주변에 위치한 소하천의 저니(sediment)에서 난분해성 염소화합물인 PCE (tetrachloroethylene)의 혐기성 탈염소화 능력이 있는 군집을 선별하고, 탈염소화에 관여하는 미생물을 탐색하였다. 혐기성 탈염소화 능력을 조사하기 위해 전자공여체로 lactate를 사용하여 혐기성 회분식 실험을 실시하였으며, 탈염소화 능력을 가진 군집을 선별하였다. 선발된 미생물군집은 분자생물학적 기법인 16S rRNA gene의 Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) 기법과 탈염소화 미생물을 선택적으로 탐색할 수 있는 species-specific primer를 이용하여 분석하였다. 총 16개의 시료 중에서 접종 8주 만에 3개의 시료에서 ethene까지 탈염소화시켰으며, 4개의 시료에서 cis-1,2-dichloroethene (cis-DCE)까지 탈염소화시켰다. 또한, 16S rRNA gene을 이용한 PCR-DGGE와 탈염소화 species-specific primer를 이용하여 분석한 결과, PCE 탈염소화 시료 내에는 Dehalococcoides sp.와 Geobacter sp.가 주로 존재하였으며, Dehalobacter sp.도 일부 시료에서 검출되었다.

• 유기물자원화
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• 제11권2호
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• pp.55-65
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• 2003

인위적인 tetrachloroethylone(PCE) 오염토양($60{\mu}moles$ PCE/kg soil)에서 탈염소화미생물의 주입과 철분($Fe^0$) 첨가의 동시 적용이 PCE 및 유기염소화합물의 환원적 탈염소화에 미치는 영향을 조사하였다. 탈염소화미생물 주입에는 두 종류의 혐기성 박테리아 배양액, 즉, PCE를 cis-1,2-dechloroethylene(cis-DCE)까지 탈염소화하는 Desulfitobacterium sp. Y-51 균주의 순순미생물 배양액과 PCE를 에틸렌까지 완전히 탈염소화하는 PE-1 혼합미생물 배양액을 사용하였다. Y-51균주와 PB-1 혼합미생물 배양액을 각각 적용한 두경우(최종농도: 3mg dry cell weight/kg soil) 모두에서 40일 이내에 PCE가 cis-DCE로 전환되었다. $Fe^0$(0.1-1.0%(w/w))을 단독으로 오염토양에 적용한 경우, PCE의 탈염소화는 에틸렌 및 에탄까지 확장되어 진행되었으며. 탈염소화의 속도는 $Fe^0$의 첨가량에 의존하는 것으로 밝혀졌다. 탈염소화미생물과 철분을 동시에 적용한 경우, 각각을 단독으로 적용한 경우에 비하여 PCE의 탈염소화속도가 빨랐으며, PCE 탈염소화 및 최종 반응생성물의 생성 양상 또한 달랐다. Y-51균주 배양액과 0.1%의 $Fe^0$를 동시에 적용하였을 경우, PCE가 탈염소화되어 cis-DCE를 축적하였지만, PE-1 혼합미생물 배양액과 0.1%의 $Fe^0$를 동시에 적용하였을 경우에는 cis-DCE를 거쳐 보다 확장된 탈염소화반응을 보였다. 이러한 결과들로부터, 탈염소화미생물과 철분의 동시 적용, 특히, PE-1과 같이 PCE를 완전히 탈염소화하는 미생물 배양액과 철분의 병용은 실제적인 PCE 오염토양의 정화에 효과적일 것으로 판단되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권5호
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• pp.49-55
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• 2012

A 1.28 L-batch reactor and continuous-flow stirred tank reactor (CFSTR) fed with formate and trichloroethene (TCE) were operated for 120 days and 56 days, respectively, to study the effect of formate as electron donor on anaerobic reductive dechlorination (ARD) of TCE to cis-1,2-dichloroethylene (c-DCE), vinyl chloride (VC), and ethylene (ETH). In batch reactor, injected 60 ${\mu}mol$ TCE was completely degraded in the presence of 20% hydrogen gas ($H_2$) in less than 8 days by anaerobic dechlorination mixed-culture (300 mg-soluble protein), Evanite Culture with ability to completely degrade tetrachloroethene (PCE) and -TCE to ETH under anaerobic conditions. Once the formate was used as electron donor instead of hydrogen gas in batch or chemostat system, the TCE-dechlorination rate decreased and acetate production rate increased. It indicates that the concentration of hydrogen produced in both systems is possibly more close to threshold for homoacetogenesis process. Soluble protein concentration of Evanite culture during the batch test increased from 300 mg to 688 mg for 120 days. Through the protein monitoring, we confirmed an increase of microbial population during the reactor operation. In CFSTR test, TCE was fed continuously at 9.9 ppm (75.38 ${\mu}mol/L$) and the influent formate feed concentration increased stepwise from 1.3 mmol/L to 14.3 mmol/L. Injected TCE was accumulated at 18 days of HRT, but TCE was completely degraded at 36 days of HRT without accumulation of the injected-TCE during the left of experiment period, getting $H_2$ from fermentative hydrogen production of injected formate. Although c-DCE was also accumulated for 23 days after beginning of CFSTR operation, it reached steady-state in the presence of excessive formate. We also evaluated microbial dynamic of the culture at different chemical state in the reactor by DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis).