• Environmental Engineering Research
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• 제12권2호
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• pp.37-45
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• 2007

Phytoremediation has been used effectively for the biodegradation of oil-based contaminants, including diesel, by the stimulation of soil microbes near plant roots (rhizosphere). However, the technique has rarely been assessed for itsinfluence on soil microbial properties such as population, community structure, and diversity. In this study, the removal efficiency and characteristics of rhizobacteria for phytoremediation of diesel-contaminated soils were assessed using barnyard grass (Echinochloa crusgalli). The concentration of spiked diesel for treatments was around $6000\;mg\;kg^{-1}$. Diesel removal efficiencies reached 100% in rhizosphere soils, 76% in planted bulk soils, and 62% in unplanted bulk soils after 3weeks stabilization and 2 months growth(control, no microbial activity: 32%). The highest populations of culturable soil bacteria ($5.89{\times}10^8$ per g soil) and culturable hydrocarbon-degraders($5.65{\times}10^6$ per g soil) were found in diesel-contaminated rhizosphere soil, also yielding the highest microbial dehydrogenase. This suggests that the populations of soil bacteria, including hydrocarbon-degraders, were significantly increased by a synergistic rhizosphere + diesel effect. The diesel treatment alone resulted in negative population growth. In addition, we investigated the bacterial community structures of each soil sample based on DGGE (Denaturing Gel Gradient Electrophoresis) band patterns. Bacterial community structure was most influenced by the presence of diesel contamination (76.92% dissimilarity to the control) and by a diesel + rhizosphere treatment (65.62% dissimilarity), and least influenced by the rhizosphere treatment alone (48.15% dissimilarity). Based on the number of distinct DGGE bands, the bacterial diversity decreased with diesel treatment, but kept constant in the rhizosphere treatment. The rhizosphere thus positively influenced bacterial population density in diesel-contaminated soil, resulting in high removal efficiency of diesel.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권8호
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• pp.65-71
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• 2010

본 연구에서는 디젤오염토양에서 활성화된 토착미생물을 이용한 DBM을 포한한 디젤첨가제와 유사한 물리화학적 특성을 갖는 가솔린첨가제를 대상으로 호기성 조건에서의 생분해성 평가를 수행하였다. Toluene, Ethanol 등이 가장 높은 활성도를 보였고, 일차분해상수는 $0.11{\sim}0.3day^{-1}$의 범위를 보여주었다. 반면에, 가솔린첨가제인 MTBE는 낮은 분해 특성을 보여주어 토양미생물에 제한적인 분해기질로 나타났다. 이와 더불어, DBM과 TGME를 대상으로 초기농도의 증가에 따른 분해 특성을 조사한 결과 초기농도 증가에 따라 분해속도는 감소하는 것으로 관찰되었다. 또한 DBM과 TGME의 생분해도를 평가하기 위한 방안으로 디젤첨가제의 저감과 동시에 $CO_2$ 생성 모니터링과 조류에 의한 독성 변화를 조사한 결과, 디젤첨가제의 농도 감소와 더불어 $CO_2$ 생성량의 증가는 DBM과 TGME의 무기화를 간접적으로 보여주고 있으나, DBM과 TGME이 완전히 분해되었음에도 불구하고 조류에 의한 잔류 독성이 남아있는 결과는 완전 무기화가 일어나지 않고 중간 부산물이 생성된 것으로 추정된다. 그럼에도 불구하고, DBM과 TGME를 포한한 디젤첨가제에 대한 생물학적 분해 연구는 국내에서 처음 보여주는 결과로 국내 유류오염지역의 생물학적 자연저감의 원리를 적용한 현장적용 타당성을 좀 더 높여주는 결과라고 판단된다.

• 미생물학회지
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• 제35권1호
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• pp.53-60
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• 1999

난분해성 다핵방향족 탄화수소인 pyrene의 생분해를 해수와 해사로 구성된 microcosm에서 조사하였다. 농도 100~1,000 ppm pyrene의 5주동안 자연분해도는 5~$20^{\circ}C$에서 1~11% 이고 이때 전환율은 310~2,200 ng/g(ml).day 이었다. 생분해에 미치는 분해균주 접종량, pyrene 농도, 온도와 계면활성제 첨가의 영향등을 영양염류가 투여된 시료에서 조사하였다. 혼합 분해균주접종시 해수보다는 해사에서 전환율이 전체적으로 높았으며 $10^{7}$cells/ml 접종시 pyrene 200 ppm 농도의 해사에서 대조구보다 분해도가 7.8배 높았다. 가장 높은 전환율 4,860 ng/g/day는 1,000 ppm pyrene이 첨가된 해사에 복합균주를 접종한 시료에서 측정되었다. Glucose 첨가시 해사에서는 배양초기에만 분해도의 증가가 나타났으며, 해수에서는 분해도가 8~10% 증가하였다. 계면활성제와 mineral oil 의 첨가는 오히려 pyrene 분해도를 대부분 감소시켰는데 CMC가 생분해에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제19권5호
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• pp.659-663
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• 2009

장기간 경유로 오염된 지역의 토양으로부터 분리한 세균 3Y는 석유계 탄화수소를 구성하는 다양한 화합물을 유일 탄소원으로하여 성장하였다. Sphingomonas sp. 3Y는 지방족 화합물은 물론이고 방향족 화합물을 이용해서 성장할 수 있었다. 지방족 화합물로서는 hexane과 hexadecane을 이용하여 성장하였고, 한편 방향족 화합물로서는 BTEX는 물론이고 phenol, biphenyl, 또는 phenanthrene을 유일 탄소원으로 이용하여 성장하였다. 본 균주는 indole과 catechol을 이용한 실험결과 방향족 탄화수소의 생분해 과정에서 맨 첫 단계 반응에 관여하는 효소인 aromatic ring dioxygenase 활성과 benzene 환을 깨는 효소인 meta-cleavage dioxygenase 활성을 나타내었다. Sphingomonas sp. 3Y의 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석과 계통수 작성 결과 본 균주는 ${\alpha}$-Proteobacteria인 Sphingomonas속에 해당하였으며 지금까지 잘 알려진 석유계 탄화수소를 분해하는 Sphingomonas sp. 균주들과는 다른 cluster를 형성하였다. 다양한 석유계 탄화수소 성분을 이용하여 성장하는 Sphingomonas sp. 3Y는 유류로 오염된 토양의 복원에 유용하게 사용될 것으로 여겨지며 이 균주의 최적 분해 조건을 조사한다면 그 결과는 이 균주가 분리된 오염지역의 생물학적 분해를 최적화하는데 기여할 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권1호
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• pp.35-42
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• 2005

유류로 오염된 토양의 생물학적 복원에서 휘발성 유기화합물(VOCs)을 제거하기 위한 biofilter의 적용 가능성에 대하여 알아보았다 대표 오염물질로 diesel을 선정한 후 총 86일 동안 ceramic과 polymer,이 두 종류의 담체를 사용하여 SV(공간속도)와 유량, 입구농도 등을 조사하여 최적의 운전조건을 찾고자하였다. 운전초기 30일간 SV를 $153\;h^{-1}$ 고정하여 입구농도를 증가시키며 ceramic 및 polymer biofilter의 제거효율 변화에 대하여 알아보았다. Ceramic 및 polymer 담체에서는 총 VOCs의 입구농도가 10 ppmv 이하일 때 각각 평균 $67\%$ 및 $15\%$의 제거효율을 보였으나, 입구농도를 30 ppmv까지 증가시켰을 때 ceramic 담체는 제거 효율이 $60\%$까지 저하되었고, polymer 담체의 경우 $80\%$의 제거효율을 보였다. 또한, Diesel VOCs의 입구농도와 공간 속도의 증가에 따른 총 VOCs의 제거효율에 미치는 영향을 알아보았다. 공간속도가 $153\;h^{-1}$에서 $204\;h^{-1}$와 $306\;h^{-1}$로 증가함에 따라 총 VOCs의 제거 효율은 점차적으로 감소하여 polymer 담체의 경우 평균 제거효율이 $82\%$에서 $80\%,\;77\%$로 약 $5\%$ 감소함을 관찰하였다. Polymer 담체에서는 공간속도의 증가에도 불구하고 benzene과 toluene모두 약 $81\~86\%$의 영역에서 일정한 제거효율을 보이는 것으로 나타났다. 반면, ceramic 담체에서 benzene의 경우 공간속도 $153\;h^{-1}$에서 평균 $87\%$의 제거효율을 보였고, 공간속도가 $204\;h^{-1}$에서 $306\;h^{-1}$로 증가함에 따라 $79\%$에서 $74\%$로 약 $5\%$가 감소하였다. Toluene의 제거효율은 공간속도의 증가에 따라 $80\%$에서 $76\%$로 $4\%$ 감소하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.44-63
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• 2000

Situated close to Heathrow Airport, and adjacent to the M4 and M25 Motorways, the site at Axis Park is considered a prime location for business in the UK. In consequnce two of the UK's major property development companies, MEPC and Redrew Homes sought the expertise of Intergeo to remediate the contaminated former industrial site prior to its development. Industrial use of the twenty-six hectare site, started in 1936, when Hawker Aircraft commence aircraft manufacture. In 1963 the Firestone Tyre and Rubber Company purchased part of the site. Ford commenced vehicle production at the site in the mid-1970's and production was continued by Iveco Ford from 1986 to the plant's decommissioning in 1997. Geologically the site is underlain by sand and gravel, deposited in prehistory by the River Thames, with London Clay at around 6m depth. The level of groundwater fluctuates seasonally at around 2.5m depth, moving slowly southwest towards local streams and watercourses. A phased investigation of the site was undertaken, which culminated in the extensive site investigation undertaken by Intergeo in 1998. In total 50 boreholes, 90 probeholes and 60 trial pits were used to investigate the site and around 4000 solid and 1300 liquid samples were tested in the laboratory for chemical substances. The investigations identified total petroleum hydrocarbons in the soil up to 25, 000mg/kg. Diesel oil, with some lubricating oil were the main components. Volatile organic compounds were identified in the groundwater in excess of 10mg/l. Specific substances included trichloromethane, trichloromethane and tetrachloroethene. Both the oil and volatile compounds were widely spread across the site, The specific substances identified could be traced back to industrial processes used at one or other dates in the sites history Slightly elevated levels of toxic metals and polycyclic aromatic hydrocarbons were also identified locally. Prior to remediation of the site and throughout its progress, extensive liaison with the regulatory authorities and the client's professional representatives was required. In addition to meetings, numerous technical documents detailing methods and health and safety issues were required in order to comply with UK environmental and safety legislation. After initially considering a range of options to undertake remediation, the following three main techniques were selected: ex-situ bioremediation of hydrocarbon contaminated soils, skimming of free floating hydrocarbon product from the water surface at wells and excavations and air stripping of volatile organic compounds from groundwater recovered from wells. The achievements were as follows: 1) 350, 000m3 of soil was excavated and 112, 000m3 of sand and gravel was processed to remove gravel and cobble sized particles; 2) 53, 000m3 of hydrocarbon contaminated soil was bioremediated in windrows ; 3) 7000m3 of groundwater was processed by skimming to remove free floating Product; 4) 196, 000m3 of groundwater was Processed by air stripping to remove volatile organic compounds. Only 1000m3 of soil left the site for disposal in licensed waste facilities Given the costs of disposal in the UK, the selected methods represented a considerable cost saving to the Clients. All other soil was engineered back into the ground to a precise geotechnical specification. The following objective levels were achieved across the site 1) By a Risk Based Corrective Action (RBCA) methodology it was demonstrated that soil with less that 1000mg/kg total petroleum hydrocarbons did not pose a hazard to health or water resources and therefore, could remain insitu; 2) Soils destined for the residential areas of the site were remediated to 250mg/kg total petroleum hydrocarbons; in the industrial areas 500mg/kg was proven acceptable. 3) Hydrocarbons in groundwater were remediated to below the Dutch Intervegtion Level of 0.6mg/1; 4) Volatile organic compounds/BTEX group substances were reduced to below the Dutch Intervention Levels; 5) Polycyclic aromatic hydrocarbons and metals were below Inter-departmental Committee for the Redevelopment of Contaminated Land guideline levels for intended enduse. In order to verify the qualify of the work 1500 chemical test results were submitted for the purpose of validation. Quality assurance checks were undertaken by independent consultants and at an independent laboratory selected by Intergeo. Long term monitoring of water quality was undertaken for a period of one year after remediation work had been completed. Both the regulatory authorities and Clients representatives endorsed the quality of remediation now completed at the site. Subsequent to completion of the remediation work Redrew Homes constructed a prestige housing development. The properties at "Belvedere Place" retailed at premium prices. On the MEPC site the Post Office, amongst others, has located a major sorting office for the London area. Exceptionally high standards of remediation, control and documentation were a requirement for the work undertaken here.aken here.

• 생명과학회지
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• 제30권2호
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• pp.156-161
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• 2020

산업화 이후 다양한 화학물질의 생산과 이용은 우리 삶의 질을 높이는데 기여하였지만 그로 인한 대량의 폐기물 방출은 필연적이며 환경오염은 날이 갈수록 심각해지고 있다. 환경오염에 의한 화학물질의 노출은 인간의 건강과 생태계에 악영향을 주고 있다. 우리의 삶에 영향을 줄 수 있는 오염된 환경을 정화하는 것은 매우 중요한 문제이다. 광범위한 석유화학제품의 사용으로 인해 독성 난분해성 방향족화합물이 토양, 지하수, 폐수 등에서 빈번하게 검출되고 있다. 특히 합성수지, 합성섬유, 염료, 살충제, 방부제 등의 원료로 사용되는 페놀은 주요 오염물질이며, 호흡곤란, 두통, 구토, 돌연변이, 발암 등을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 페놀분해균주인 DWB-1-8을 섬유폐수에서 분리, 동정하였으며 16S rRNA유전자 염기서열분석결과 Comamonas testosteroni로 동정 되었다. 본 실험 균주의 최적 생장 및 최적페놀분해 배양 조건은 0.7% K₂HPO₄, 0.6% NaH₂PO₄, 0.1% NH₄NO₃, 0.015% MgSO₄·7H₂O, 0.001% FeSO₄·7H₂O, 초기 pH 7 및 30℃ 였으며, 다른 독성 화합물인 벤젠, 톨루엔 혹은 크실렌(BTX)을 유일탄소원으로 이용하여 생장할 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제47권4호
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• pp.356-363
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• 2011

유류의 유출로 인한 총석유계탄화수소(total petroleum hydrocarbons: TPH)는 종종 토양과 지하수의 오염을 초래하고 있다. TPH는 환경에 노출이 될 경우 물리화학적 과정을 거쳐 분해가 되나 그 반응은 상대적으로 느리다. 본 연구에서는 TPH로 오염된 토양의 환경친화적인 처리기법을 궁극적으로 개발하기 위해서 화학적 및 생물학적 통합기술을 도입하고자 시도하였다. 여기서 펜톤유사반응을 전처리단계로 도입하고 이후 디젤분해 혼합균을 처리하여(생물증강법) 오염유류를 처리하고자 하였다. 계면활성제 OP-10S (0.05%)과 산화제($FeSO_4$ 4%, 및 $H_2O_2$ 5%)를 사용할 경우 토양으로부터 효율적으로 TPH를 처리, 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 디젤분해 혼합균을 토양슬러리에 접종할 경우 100배 이상 분해균의 밀도상승이 관찰되었는데 이는 접종된 분해균이 오염된 토양에서 성공적으로 존재할 수 있음을 의미한다($10^8-10^9$ CFU/g slurry). Fenton으로 처리된 토양에서의 TPH 제거 효율은 분해균으로 생물증강을 실시할 경우 최소한 57% 정도 상승되는 것으로 나타났다. 그러나 화학적, 생물학적 연속처리를 실시할 경우 대조구(무처리; 재거효율 95%)에 비해 상대적으로 낮은 처리효율(79-83%)을 나타내었는데, 이는 화학처리 중에 발생하는 자유기(free radicals) 함유 산화물질이 분해를 억제한 것에 기인하는 것으로 보인다. 본 연구에서의 얻어진 결과는 환경에 있어서 TPH로 오염된 토양과 저질을 효율적으로 정화하고 토양생태계의 신속한 회복에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.