In the present study, long-term heavy metals (HMs) contaminated soil samples from a well-known Pb/Zn smelting area in the southwest of China were collected, and physicochemical and biological characteristics of these samples were evaluated. Soil samples contained different concentrations of HMs, namely Pb, Zn, Cu, and Cd. Enzyme activity analyses combined with microcalorimetric analysis were used for soil microbial activity evaluation. Results showed that two soil samples, containing almost the highest concentrations of HMs, also shared the greatest microbial activities. Based on correlation coefficient analysis, high microbial activity in heavily HMs contaminated soil might be due to the high contents of soil organic matter and available phosphorus in these samples. High-throughput sequencing technique was used for microbial community structure analysis. High abundance of genera Sphingomonas and Thiobacillus were also observed in these two heavily contaminated soils, suggesting that bacteria belonging to these two genera might be further isolated from these contaminated soils and applied for future studies of HMs remediation. Results of present study would contribute to the evaluation of microbial communities and isolation of microbial resources to remediate HMs pollution.
본 연구에서는 미생물활성화제를 토양경작법에 적용하였을 경우 토양을 복원함에 있어 타 공법에 비해 장시간 걸리는 단점을 최소화하고, 빠른 시일 내에 친환경적으로 복원이 가능한지에 대한 타당성 조사와 더불어 석유계총탄화수소(TPH)의 저감 능력을 확인하였다. Pre-test의 개념으로 미생물활성화제의 성능과 분해 효율을 lab-test를 통해 확인하였으며, 유류오염 토양의 지표인 석유계총탄화수소(TPH)의 효과를 확인하였다. 석유계총탄화수소(TPH)의 처리 효과를 확인한 결과, 20일 정도까지는 자연분해와 미생물활성화제의 차이가 미미하게 발생하였으나, 20일 경과 후에는 처리 효과가 대조군에 비해 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 각층에 따른 제거율을 살펴본 결과, 상층 85.8 %, 중층 84.4 %의 제거율을 나타냈으나, 하층에서는 66.10 % 제거율을 나타냈다. 대조군에서 자연적으로 줄어드는 석유계총탄화수소(TPH)의 저감율이 평균 71.1 %임을 근거로 봤을 때 미생물활성화제가 하층까지 충분하게 전달되지 않은 상태로 볼 수 있었으며, 이는 토양 더미의 문제로 판단된다. 현장 실험에서는 토양 더미가 1 m 로 진행되었기 때문에 더미 높이를 0.6 m 이하로 낮추게 되면 석유계총탄화수소(TPH)의 처리효율은 더 높아질 수 있을 것으로 사료된다.
Diffusive transport of volatile organic compounds(VOCs) and their degradation by bacteria in unsaturated soils are couple by poorly understood mass transfer kinetics at the gas/water interface. Determination of the fate of VOCs in unsaturated soil is necessary to evaluate the feasibility of natural attenuation as a VOC remediation strategy. The objective of this study was to develop a mechanistically based mathematical model that would consider the interdependence of VOC transport, microbial activity, and sorptive interaction in a moist, unsaturated soil. Because the focus of the model was on description of natural attenuation, the advective VOC transport that is induced in engineered remediation processes such as vapor extraction was not considered. The utility of the model was assessed through its ability to describe experimental observations form diffusion experiments using toluene as a representative VOC in well-defined soil columns that contained a toluene degrading bacterium, Pseudomonas Putida, as the sole active microbial species. The coefficient for gas-liquid mass-transfer, K$\sub$LA/, was found to be a key parameter controlling the ability of bacteria to degrade VOCs. This finding indicates that soil size and geometry are likely to be important parameters in assessing the possible success of natural attenuation of VOCs in contaminated unsaturated soils.
Diesel-contaminated soils were ozonated for different times (0 - 900 min) and incubated for 9 wk to monitor petroleum hydrocarbons (PH)-degradative potential of indigenous microorganisms in the soils. Increased ozonation time decreased not only concentration of PH but also number of microorganisms in the soils. Microorganisms in the ozonated soils increased during 9-wk incubation as monitored by culture- and nonculture-based methods. Higher (1-2 orders of magnitude) cell number was observed by quantitative analysis of soil DNA using probes detecting genes encoding 165 rRNA(rrn), naphthalene dioxygenase (nahA), toluene dioxygenase (todC), and alkane hydroxylase (alkB) than microbial abundance estimated by culture-based methods. Such PH-degraders were relatively a few or under detection limit in 900-min ozonated soil. Further PH-removal observed during the incubation period supported the presence of PH-degraders in ozonated soils. Highest reduction (25.4%) of total PH (TPH) was observed in 180-min ozonated soil white negligible reduction was shown in 900-min ozonated soil during the period, resulting in lowest TPH-concentration in 180-min ozonated soil among the ozonated soils. Microbial community composition in 9-wk incubated soils revealed slight difference between 900-min ozonated and unozonated soils as analyzed by whole cell hybridization using group-specific rRNA-targeted oligonucleotides. Results of this study suggest that appropriate ozonation and subsequent biodegradation by indigenous microorganisms may be a cost-effective and successful remediation strategy for PH-contaminated soils.
The petrochemical products can cause soil and groundwater contamination during their transportation and the use of the products, and while being contained in underground storage tanks(USTs) throughout the leakage. To treat the contaminated soil, the bioventing method is suitable for the remediation of semi-volatile compounds, such as diesel and kerosene. Biofiltration is one of possible method to treat the off-gas produced in the process of the bioventing. This study is related to the usage, effectiveness of treatment, and feasibility of two types of biofilter system made of ceramic-compost and polymer respectively to treat diesel VOCs at constant retention time of 20 sec. Compost biofilter showed the average removal efficiency of 73 % when the inlet concentration increased to 20 ppmv. Increased the inlet concentration decreased the microbial activities as well as the removal efficiency. On the contrary, the removal efficiency of the polyurethane biofilter was maintained at 88 % at the inlet concentration of 13 ppmv during ten days and was obtained to 80 % at the inlet concentration of 30 ppmv in spite of the drop of the efficiency in the sudden increase of the inlet concentration. At the beginning of the experiment it showed low removal efficiency at low inlet concentration due to the low microbial activity, however, as experiments proceed the removal efficiency could be obtained more than 80% at high inlet concentration.
Kim, Yoo Chul;Hong, Young Kyu;Oh, Se Jin;Oh, Seung Min;Ji, Won Hyun;Yang, Jae E.;Kim, Sung Chul
한국토양비료학회지
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제48권2호
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pp.146-152
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2015
Heavy metal pollution has been a critical problem in agricultural field near at the abandoned metal mines and chemical amendments are applied for remediation purpose. However, biological activity can be changed depending on chemical amendments affecting crop productivity. Main purpose of this research was to evaluate biological parameters after applying chemical amendments in heavy metal polluted agricultural field. Result showed that soil respiration (SR) and microbial biomass carbon (MBC) were changed after chemical amendments were applied. Among three different amendments, lime stone (LS), steel slag (SS), and acid mine drainage sludge(AMDS), AMDS had an effect to increase SR in paddy soil. Comparing to control ($93.98-170.33mg\;kg^{-1}day^{-1}$), average of 30% increased SR was observed. In terms of MBC, SS had an increased effect in paddy soil. However, no significant difference of SR and MBC was observed in upland soil after chemical amendment application. Overall, SR can be used as an indicator of heavy metal remediation in paddy soil.
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.
Remediation of groundwater using zero valent iron filings has received considerable attention in recent years. However, zero valent iron is gradually transformed to iron(III) oxides at permeable reactive barriers, so the reduction of iron(III) oxides can enhance the longevity of the reactive barriers. In this study, microbial reduction of Fe(III) was performed in anaerobic condition. A medium contained nutrients similar to soil solution. The medium was autoclaved and deoxygenated by purging with 99.99% $N_2$ and pH was buffered to 6, while the temperature was regulated as 2$0^{\circ}C$. Activity of iron reducing bacteria were not affected by chlorinated organics but affected by iron(III) oxide. Although perchloroethylene(PCE) was not degraded with only ferric oxide, PCE was reduced to around 50% with ferric oxide and microorganism. It shows that reduced iron can dechlorinate PCE.
When an electrokinetic process is applied to a HOC-contaminated soil, hybrid types combined with soil flushing, chemical oxidation, and bioremediation are generally used. Especially when the electrokinetic process is combined with bioremediation, the hybrid technology can solve several limits of bioremediation such as low microbial mobility, low soil temperature, and shortage of nutrients in subsurface circumstance. Because microbial surface is charged negatively, the microorganism moves from cathode to anode under electrical field. In this study, mixed culture mainly-consisted by Pseudomonas sp. was applied to remediate pentadecane-contaminated kaolinite with particle size less than 300${\mu}{\textrm}{m}$. This remediation system was named ‘electrokinetic bioaugmentation’ and consisted of model aquifer, electrode reservoirs, bioreactor, power supply, and pump. The mixed culture above 0.5 of optical density in bioreactor was supplied to two reservoirs and penetrated soil when the electric current was applied. To enhance the removal efficiency, the optimal medium composition, electric current, and voltage were investigated.
Classical methods which used for removal of heavy metals from contaminated water are adsorption, precipitation, coagulation, ion exchange resin, evaporation, and membrane processes. Microbial biosorption can be used for the removal of contaminated waters with pollutants such as heavy metals and dyes which are not easily biodegradable. Microbial biosorbents are inexpensive, eco friendly and more effective for the removal of toxic metals from aqueous solution. In this review, the bacterial and fungal abilities for heavy metals ions removal are emphasized. Environmental factors which affect biosorption process are also discussed. A detailed description for the most common isotherm and kinetic models are presented. This article reviews the achievements and the current status of bacterial and fungal biosorption technology for heavy metals removal and provides insights for further researches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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