• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권1호
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• pp.1-9
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• 2023

Arsenic (As), which is ubiquitous throughout the environment, represents a major environmental threat at higher concentration and poses a global public health concern in certain geographic areas. Most of the conventional arsenic remediation techniques that are currently in use have certain limitations. This situation necessitates a potential remediation strategy, and in this regard bioremediation technology is increasingly important. Being the oldest representativse of life on Earth, microbes have developed various strategies to cope with hostile environments containing different toxic metals or metalloids including As. Such conditions prompted the evolution of numerous genetic systems that have enabled many microbes to utilize this metalloid in their metabolic activities. Therefore, within a certain scope bacterial isolates could be helpful for sustainable management of As-contamination. Research interest in microbial As(III) oxidation has increased recently, as oxidation of As(III) to less hazardous As(V) is viewed as a strategy to ameliorate its adverse impact. In this review, the novelty of As(III) oxidation is highlighted and the implication of As(III)-oxidizing microbes in environmental management and their prospects are also discussed. Moreover, future exploitation of As(III)-oxidizing bacteria, as potential plant growth-promoting bacteria, may add agronomic importance to their widespread utilization in managing soil quality and yield output of major field crops, in addition to reducing As accumulation and toxicity in crops.

• 대한지역사회영양학회지
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• 제28권3호
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• pp.192-205
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• 2023

Objectives: Previous studies have evaluated the association between mercury exposure and obesity but have yielded mixed conclusions. The aim of this study was to systematically review and summarize scientific evidence regarding the association between mercury exposure and obesity in the human population. Methods: We conducted a systematic search of PubMed, Web of Science, Scopus, and Science Direct for articles related to mercury exposure and obesity. Meta-analyses of the highest and lowest categories of mercury levels were evaluated using a random effects model. Begg's test was used to detect publication bias. Results: A total of 9 articles were included. The pooled random effects odds ratio (OR) for mercury exposure and obesity of all 9 studies was 1.66 (95% confidence interval [CI]: 1.16-2.38). This positive association was evident in adults (OR: 1.61, 95% CI: 1.02-2.54) and among studies with Asian populations (OR: 2.00, 95% CI: 1.53-2.59), but not among those with North America/African populations (OR: 0.90, 95% CI: 0.50-1.65). Conclusions: The present meta-analysis identified a positive association between mercury exposure and obesity. These findings suggest that toxic environmental metals such as mercury may be an important risk factor for obesity along with dietary habits and lifestyles.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권1호
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• pp.41-47
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• 2014

Agricultural soils surrounding mine areas in South Korea are often contaminated with multiple metals such as Cd, Pb and Zn. It poses potential risks to plants, soil organisms, groundwater, and eventually human health. The aim of this study was to examine the changes in phytoavailability of Cd, Cu, Pb and Zn after application with calcined eggshell (CES; 0, 1, 3, and 5% W/W) in an agricultural soil contaminated by mine tailings. The contents of Cd, Cu, Pb and Zn in soils were 8.79, 65.4, 1602, and $692mgkg^{-1}$ (aqua regia dissolution), respectively. The experiments were conducted with lettuce (Lactuca sativa L. var. longifolia) grown under greenhouse conditions during a 30-d period. $NH_4NO_3$ solution was used to examine the mobile fraction of these metals in soil. The application of CES dramatically increased soil pH and inorganic carbon content in soil due to CaO and $CaCO_3$ of CES. The increased soil pH decreased the mobile fraction of Cd, Pb, Zn: from 3.49 to < $0.01mgkg^{-1}$ for Cd, from 79.4 to $1.75mgkg^{-1}$ for Pb, and from 29.6 to $1.13mgkg^{-1}$ for Zn with increasing treatment of CES from 0 to 5%. In contrast, the mobile fraction of Cu was increased from 0.05 to $3.08mgkg^{-1}$, probably due to the formation of soluble $CuCO_3{^0}$ and Cu-organic complex. This changes in the mobile fraction resulted in a diminished uptake of Cd, Pb and Zn by lettuce and an increased uptake of Cu: from 4.19 to < $0.001mgkg^{-1}$ dry weight (DW) for Cd, from 0.78 to < $0.001mgkg^{-1}$ DW for Pb, and from 133 to $50.0mgkg^{-1}$ DW for Zn and conversely, from 3.79 up to $8.21kg^{-1}$ DW for Cu. The increased contents of Cu in lettuce shoots did not exceed the toxic level of $>25mgkg^{-1}$ DW. The mobile contents of these metals in soils showed a strong relationship with their contents in plant roots and shoots. These results showed that CES effectively reduced the phytoavailability of Cd, Pb, and Zn to lettuce but elevated that of Cu in consequence of the changed binding forms of Cd, Cu, Pb, and Zn in soils. Based on these conclusions, CES can be used as an effective immobilization agent for Cd, Pb and Zn in contaminated soils. However, the CES should be applied in restricted doses due to too high increased pH in soils.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1146-1152
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• 2005

개시제로 potassium persulfate($K_2S_2O_8$)를 사용하여 methylcellulose(MC)에 중금속 이온과 친화력이 우수한 carboxyl(-COOH)기를 도입하기 위하여 acrylic acid(AA)를 그라프트 공중합시켜 얻어낸 반응생성물(MC-g-AA)을 중금속 이온 흡착제로 적용하였다. MC-g-AA의 그라프트율은 개시제 및 단량체의 농도가 높을수록 증가하였으며 그라프트율 19.7% 이상의 MC-g-AA는 물에 용해되지 않았다. MC-g-AA의 중금속 흡착 특성을 평가하기 위해 MC-g-AA의 기라프트율, 폐수의 pH, 흡착시간, MC-g-AA의 주입량 및 폐수내 $Pb^{2+}$, $Cu^{2+}$ 이온의 농도에 따른 흡착실험을 진행하였다. 흡착실험 결과 MC-g-AA는 pH $4{\sim}6$ 범위에서 $Pb^{2+}$, $Cu^{2+}$ 이온에 대한 높은 흡착량을 나타내었으며 그라프트율 및 초기 중금속 이온의 농도가 높을수록 MC-g-AA의 중금속 흡착량은 증가하였으나 MC-g-AA의 주입량이 늘어날수록 MC-g-AA 단위 무게당 흡착량은 감소하였다. MC-g-AA에 의한 중금속 흡착을 Freundlich 등온흡착 모델로 표현한 $Pb^{2+}$, $Cu^{2+}$ 이온의 l/n은 각각 0.4294, 0.3453로 나타났다.

• 환경생물
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• 제20권2호
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• pp.136-145
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• 2002

Ag와 Cu로 오염된 퇴적물이 이매패류 Macoma balthica에 미치는 만성독성영향과 주요한 중금속 흡수경로를 평가하기 위해, 실험실에서 미소생태계 실험이 수행되었다. 실험생물인 M. balthica는 4개의 농도구배를 갖는 $Ag(0.01-0.87\mu{mol}\;g^{-1})$와 $Cu(0.75-5.55\mu{mol\;g^{-1})$로 오염된 퇴적물에서 90일 동안 배양되었다. 퇴적물 내 중금속의 지화학적 분포 특성과 생물이용도를 조절한다고 알려진 AVS(acid volatile sulfide)의 농도를 변화시켜, AVS가 M. balthica의 Ag와 Cu의 체내축적에 미치는 영향을 평가하였다. 90일간 노출된 후, M. balthica가 축적한 Ag와 Cu의 농도는 1 N HCI로 추출된 퇴적물 내 중금속의 농도(SEM, simultaneously extracted metal)와 양의 상관성을 보이며 증가하였다. Ag와 Cu의 체내 축적은 [SEM]-[AVS]값에 큰 영향을 받지 않았는데, 이것은 공극수 내 용존태로 존재하는 Ag와 Cu가 생물 체내 축적에 크게 기여하지 않았다는 것을 암시한다. 체내 축적된 Ag와 Cu는 M. balthica의 여수율과 글리코겐 함량에 직접적인 영향을 미쳤다. 최대 $1.0\pm{0.2}\mu{mol}\;Ag\;g^{-1}$와 $2.7\pm{0.3}\mu{mol}\;Cu\;g^{-1}$를 축적한 M. balthica의 여수율은 오염되지 않은 퇴적물에 노출된 실험조개의 18-43%에 불과하였다. 이와 유사하게, 중금속 처리군에 노출된 M. balthica의 글리코겐 함량은 체내 Ag와 Cu의 농도와 음의 상관성을 나타내었다. 본 연구의 결과는 Ag와 Cu로 오염된 퇴적물에 노출된 M. balthica는 주로 퇴적물의 섭식을 통해 중금속을 축적하며, 여수율과 글리코겐 함량의 감소와 같은 만성독성영향을 나타낼 수 있다는 것을 암시한다.

• 유기물자원화
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• 제14권3호
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• pp.77-84
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• 2006

본 연구는 마이크로파 최적 조건에서 하수슬러지 케이크를 마이크로파로 건조하여 재활용하는 방안을 제시하는데 목적이 있다. 연구에 사용된 하수슬러지 케이크는 P시 S, N하수처리장의 탈수슬러지 케이크를 사용하였으며, 마이크로파는 주파수 2450MHz에 1~4kW의 전력을 사용하였다. 마이크로파의 가열이 유전 가열방식이고, 내부수 용출 등으로 초기수분이 77%의 고함수율이라도 짧은 시간 안에 수분이 0.2%까지 감소하여 진다. 이런 결과로 마이크로파 처리한 하수 슬러지 케이크의 복토제로서의 활용은 흙과 혼합하여 매립할 경우 중간, 최종 복토제나 객토용으로 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 중금속 흡착제로의 활용은 저 농도 중금속 흡착제로 사용되어지는 황토와의 비교 실험에서 Cu, Pb, Cd,의 농도가 30분 이내에 검출되지 않는 수준으로 나타났으며, Cr은 약 $0.2mg/{\ell}$정도 검출되어 흡착제로서의 가능성을 확인 할 수 있다. 그러므로 경제성이나 친환경적인 면에서 하수슬러지 케이크 건조에 마이크로파 처리를 하는 것이 적당하다고 판단되어지고, 재활용 면에서도 고비용의 황토를 대체하는 물질로 사용이 가능하여 경제적이라고 판단되어 진다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권2호
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• pp.163-168
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• 2007

국내 5개 폐광산 지역의 갱내수 및 배출수에 대해 화학적 분석 및 생물학적인 독성 평가를 통한 생태 위해성 평가를 실시하였다. 본 연구에서 선정한 9가지 중금속의 화학적 분석 결과, 거의 모든 지점에서 높은 중금속 농도가 검출되었으며, 특히 송천, 낙동, 덕음 지역에서는 상대적으로 비소가 높게 검출되었고, 낙동 지역은 하류까지 전체적으로 각 항목의 중금속이 높은 농도로 존재하였다. 통합 방류수 독성 평가(WET)에 기초해 Vibrio fisheri, Selenastrum capricornutum, Daphnia magna를 이용한 생물학적 독성 평가 결과, 모든 지점에서 높은 독성이 나타났다. 유출수가 처음 흐르는 갱구에서 가장 높은 독성이 나타났으며, S. capricornutum에 대한 독성이 모든 지점에 걸쳐 $1.3\sim32.0$ TU 사이의 독성이 나타나 독성 민감도가 가장 높은 것으로 나타났다. 각각의 독성 평가 종에 따른 독성 미감도 차이는 폐광사의 위해성을 평가함에 있어 두 종 이상의 평가 종이 사용되어야 함을 의미한다. HQ(Hazard Quotient) 개념을 적용한 생태 위해성 평가 결과, 폐광산에서 분석된 대부분의 중금속에 대해 HQ 값이 1보다 훨씬 크게 나타났으므로, 폐광산의 중금속에 대한 영향은 심각한 정도의 위해도를 가지고 있다고 판단된다. 한편, 생물학적 독성은 유하 거리의 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, 폐광산의 복원이나 생태 위해성 평가 시 지점별로 희석률뿐 아니라 DOM, 경도 등 환경인자들이 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.6015-6022
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• 2013

자동차용 고광택 크롬 도금 박리액에는 질산과 유가금속인 구리가 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 질산($HNO_3$) 및 유가금속은 고가이며 유독하므로, 경제 및 환경을 고려하여 반드시 회수하여 재활용하여야 한다. 본 연구에서는 도금박리액으로부터 질산과 구리는 용매 추출법을 이용하여 후 분리하였다. 수상에 존재하는 질산의 농도는 0.01 ~ 1N NaOH를 이용하여 적정하여 분석하고, 금속의 농도는 ICP-MS 및 ICP-AES 등을 이용하여 분석하였다. 도금 박리액을 분석한 결과, 구리 이온은 76,850 mg/L이 함유되어 있음을 알 수 있었다. 용액 내 질산의 양을 NaOH 용액을 이용하여 적정법으로 측정하였을 때 대략 1.02 M 임을 알 수 있었다. 50% Tributylphosphate (TBP)를 이용하여 3단 추출한 유기층의 용액을 증류수를 이용하여 각각 3회의 역추출을 하였을 때, 원액으로부터 48.1%의 질산을 회수할 수 있음을 알 수 있었으며, 순도는 99.9% 이상이었다. 질산 회수 후, 용액 내에 남은 구리는 PC 88A, D2EPHA, LIX 84 및 ISE 106을 이용하여 용매추출 하였으며, 각 용매의 추출률을 비교하였을 때, ISE 106의 경우, 1단 추출 후 30% 황산으로 역세척 하였을 경우, 92%의 구리를 회수할 수 있었다. 추출된 구리는 $N_2H_4$를 이용하여 환원시켰고, 다양한 조건 하에서 구리 분말을 제조하였다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제63권2호
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• pp.161-168
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• 2020

식물 종마다 잎에 미세먼지(PM)를 흡착하는 정도가 서로 다르며 잎을 통해 PM을 흡수할 수 있는 것으로 알려져 있다. PM에 포함된 중금속은 인체 및 식물에 영향을 미칠 수 있으며 입자 크기에 따라 미치는 영향이 다를 수 있다. 따라서 충북대학교 내 도로변에 위치한 회양목 (Buxus koreana), 주목 (Taxus cuspidate), 철쭉 (Rhododendron yedoense), 이팝나무 (Chionanthus retusa)와 같은 가로수 잎에 축적된 PM을 입자 크기(PM_>10 및 PM_2.5-10)에 따라 분획 및 정량화하였다. 잎에 축적된 크기 별 PM의 금속 농도는 유도 결합 플라스마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석하였다. 나무 잎 표면에 축적된 PM_>10의 질량은 6.11-32.7 ㎍/㎠, PM_2.5-10의 질량은 0-14.8 ㎍/㎠이었다. 잎 표면에 홈이 있고 털을 갖고 있는 철쭉이 작은 PM 입자를 잘 유지하고 있었으며 광택이 있는 잎 표면을 가진 주목과 회양목은 많은 PM을 축적하고 있었다. PM은 Al, Ca, Mg, Fe와 같은 지각 구성 원소와 Cu, Pb, Zn와 같은 중금속을 포함하고 있었다. 지각 구성 원소의 농도는 PM_>10 입자에서 더 높았고, 중금속 농도는 PM_2.5-10 입자에서 상대적으로 더 높았다. 잎에 흡수된 Mn, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn과 PM_2.5-10의 중금속 농도는 유의한 상관관계를 보여 나무 잎을 통해 PM이 흡수될 수 있음을 확인하였다.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.547-555
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• 2018

북미, 유럽 뿐 아니라 우리나라에서도 유해물질 관리제도가 도입되는 등 매년 크게 증가하는 화학물질의 생산, 유통으로 인한 독성 피해에 대응하고 있다. 유해물질의 생물독성을 평가하는 방법은 널리 소개되어 왔으나, 모델링을 위한 정량적이고 신속한 정보가 요구된다. 본 연구에서는 발광 미생물인 Vibrio fischeri를 이용하여 아연, 구리, 크롬, 카드뮴, 수은, 납 등 중금속 6종에 대한 독성 평가를 실시하고, 독성 모델링을 통해 생존율을 재현하였다. 발광 미생물의 활성 정도 및 중금속에 의한 독성은 photomultiplier가 내장된 감광 장치를 이용하여 상대발광도를 측정, 독성의 영향을 판단하였다. 30분 내 저해율이 20% 미만에 이르는 농도 및 $EC_{50}$ 등을 통해 독성을 평가하였다. 그 결과, 생물 독성은 수은, 납, 구리, 크롬, 아연, 카드뮴 순으로 나타났다. 시간별 $EC_{50}$의 추세선을 통해 얻은 $EC_{{50},{\infty}}$는 독성 모델링의 주요 파라미터와 선형 관계가 높았다. 실험결과로부터 DAM, TDM 모델링에 필요한 주요 파라미터를 얻었으며, 재현된 독성 영향은 아연, 구리, 크롬, 카드뮴 등에서 오차율 평균 10.2%이었다. Vibrio fischeri를 및 감광 장치를 이용한 미생물 독성 측정 방법은 짧은 시간에서 $EC_{{50},{\infty}}$ 및 독성 모델링 구현에 필요한 주요한 인자들을 신속하게 얻을 있어 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.