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카드뮴내성균(耐性菌)(Pseudomonas putida) 에 의한 균체내 카드뮴 축적 기작
조주식,허종수,한문규 한국환경농학회 1992 한국환경농학회지 Vol.11 No.1
카드뮴내성균인 Pseudomonas Putida C1의 세포 내 카드뮴 축적기작을 구명하기 위하여 균체내 축적된 카드뮴의 세포 구성성분별 분포도, 단백질 함량변화 및 세포구성물질의 변화를 조사한 결과, 세포내에 축적된 카드뮴의 약 57%는 cell wall에 분포되어 있었으며 약 43%는 cytoplasm에 분포되어 있었다. Cytoplasm에 축적된 카드뮴은 protein과 nucleic acid 두 성분 모두에 분포되어 있었으며, cell wall에 축적된 카드뮴의 약 84% 이상이 polyphosphate-polysaccharide fraction에 분포되어 있는 것으로 나타났다. 세포내 protein 합성에 미치는 카드뮴의 영향을 조사한 결과, 카드뮴 무첨가배지에서 생장한 균체와 카드뮴이 함유된 배지에서 생장한 균체의 세포내 protein 함량은 카드뮴을 첨가함으로써 감소되었으나, ammonium sulfate(30∼75% saturation)에 의하여 침전되는 soluble protein의 함량은 카드뮴을 첨가한 배지에서 생장한 균체에서 더 증가되었다. 고분자 가용성 단백질은 카드용 첨가배지에서 배양된 세포가 카드뮴 무첨가 배지에서 배양된 세포에 비하여 증가되었으나, 저분자 단백질 은 감소되었다. 따라서 세포내 protein의 합성은 카드뮴에 의하여 감소되었으나 ammonium sulfate(30-75% saturation)에 의하여 침전되는 고분자 단백질의 합성은 카드뮴에 의하여 촉진되는 것으로 나타났다. A mechanistic study by which Cadmium-tolerant P. Putida C1 accumulates high conc of Cd in its cell body was performed. Approximately 57% Cd accumulated was distributed on the cell wall and the other 43% portion was in cytoplasm. 84% Cd of the Cd in the cell wall fractions present in the polyphosphate-polysaccharide fractions, but most of Cd in the cytoplasm fraction was in protein and nucleic acid. Cadmium affected the protein synthesis in P. Putida. The intracellular protein content was decreased by cadmium addition, but the soluble protein precipitated by ammonium sulfate(30∼75% satruation) was increased as compared to that from the cells grwon without cadmium. Furthermore, in the cells grown with of cadmium, high-molecular-weight soluble protein was increased, with of cadmium, high-molecular-weight soluble protein was increased, compared with the cells grown without cadmium, but low-molecular-weight soluble protein was decreased. These results indicate that Cd inhibited the intracellular protein biosynthesis but enhance biosynthesis of the high-molecular-weight soluble protein precipitate by ammonium sulfate(30∼75% saturation).
조주식,윤한대,송근우,이영한,최용조,김민근 한국환경농학회 2000 한국환경농학회지 Vol.19 No.1
재배년수와 토성이 도라지 생육 및 수량에 미치는 영향을 연구한 결과는 다음과 같다. 재배년수가 2년에서 8년까지 양질사토에서 시험한 결과 재배년수와 1근중은 Y=17.24X+0.95(R²=0.948^(***)), 발병율은 Y=12.01X+5.74(R²=0.946^(***))로서 고도의 유의성이 있었다. 재배년수가 길수록 뿌리의 T-N, P₂O_5, MgO 함량은 감소되었고 장해근은 정상근에 비해 T-N, P₂O_5, K₂O 함량이 높았다. 도라지 2년생을 양질사토, 사양토, 미사질양토와 식양토에서 시험한 결과 시험후 pH는 미사질양토가 6.4였으며 다른 토성에서는 5.7∼5.8의 수치를 나타내었고 P₂O_5 및 Fe 함량을 미사질양토에서 높았다. 도라지 생육상황은 미사질양토에서 지상중 10.38g, 근경 1.34㎝, 근장 16.8㎝, 초장 57.9㎝로 양호하여 1근중이 5.46g으로 가장 높았다. This study was conducted to determine the characteristics of continuous culture and soil texture and their effect on growth and yield of platycodon. The continuous cropping year was treated from 2-years old to 8-years old. The continuous cropping year was correlated with root weight Y-17.246X+0.95(R²=0.948^(***)) and root disease incidence rate Y=12.01X-5.74(R²=0.946^(***)). The T-N, P₂O_5 and MgO content of root were yearly decresed and those of injury roots were higher than those of normal roots. The 2-years old platycodon was treated different soil texture(Loamy sand, Sandy loam, Silt loam, Clay loam). The shoot weight 10.38g, root diameter 1.34㎝, root height 16.8㎝ and root weight 5.46g at silt loam were higher than other soil texture.
도시 생활하수 슬러지의 퇴비화를 위한 부숙공정지표 설정
조주식,허종수,이홍재,최형섭 한국환경농학회 1997 한국환경농학회지 Vol.16 No.4
하수슬러지를 퇴비화하여 농지이용가능성을 검토하기 위하여 소형 퇴비화조에서의 하수슬러지에 수분조절제로 톱밥 또는 왕겨를 사용하여 미생물 처리유무, 초기 C/N율, 공기 및 초기 수분함량조절등 조건을 달리 처리하여 퇴비화과정중 온도변화 및 CO₂발생량 등을 조사함으로써 하수슬러지의 최적 퇴비화조건을 조사한 결과는 다음과 같다. 퇴비화과정중 온도는 퇴비재료에 미생물을 처리하였을 경우 미생물을 처리하지 않았을 경우에 비하여 높았으며, 수분조절제로 왕겨를 사용한 경우가 톱밥을 사용한 경우에 비하여 전반적으로 온도가 높았다. 또한 퇴비재료의 초기 C/N율을 21∼22, 공기주입량을 200㎖/ℓ·min., 초기수분함량을 64∼65%로 조절하였을 경우가 전반적으로 다른 조건에 비하여 온도가 높았다. 퇴비화과정중 CO₂발생량은 퇴비화 재료에 미생물을 처리하였을 경우가 미생물을 처리하지 않았을 경우에 비하여 많았고, 수분조절제로 톱밥을 사용한 경우가 왕겨를 사용한 경우에 비하여 많았다. 초기 C/N율을 21∼40으로 조절하였을 경우에 12∼14로 조절하였을 경우에 비하여 CO₂발생량이 많았다. 이상의 결과를 종합해 보면 하수슬러지 퇴비화의 최적조건은 퇴비원료에 미생물을 5%정도 첨가하고, 초기 C/N율을 약 21∼22로, 퇴비화조내 공기주입량은 200㎖/ℓ·min.로, 그리고 초기 수분함량은 64∼65%로 각각 조절하는 것이라 판단되었다. To study the optimum conditions of composing with sewage sludge, the variations of temperature and CO₂ generation amount during composting periods were investigated. The conditions were that sewage sludge added to bulking agents such as sawdust and rice hull were used and differently treated with microorganism seeding or not, initial C/N ratio, air flow rate and initial moisture contents. The results were summarized as follows : Seeding of 5% microorganism was higher temperature than not seeding. And using rice hull as bulking agents, and adjusting 21∼22 of initial C/N ratio, 200㎖/ℓ·min. of air flow rate and 64∼65% of initial moisture contents were higher temperature than any other conditions. Seeding of 5% microorganism was more CO₂generation amount than not seeding. And using saw dust was more CO₂ generation amount than using rice hull as bulking agents. In the case of initial C/N ratio, adjusting 21∼42 was also more CO₂ generation amount than adjusting 12∼14. Judging from the result, it should be considered that the optimum conditions of composting with sewage sludges were seeding of 5% microorganism and adjusting 21∼22 of initial C/N ratio, 200㎖/ℓ·min. of air flow rate and 64∼65% of initial moisture contents.
조주식,허종수,이원규,이홍재 한국환경농학회 1997 한국환경농학회지 Vol.16 No.2
중금속오염폐수처리에 미생물 이용 가능성을 검토하기 위하여 중금속에 강한 내성을 지님과 동시에 균체내 중금속 축적능력이 우수한 중금속 내성균을 분리하여 온도, pH, 및 균체 전배양시간 등과 같은 외부 요인에 따른 균체내 중금속 축적변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 중금속화하물 종류에 따른 균체내 중금속 축적량은 -nitrate(NO₃) group을 가진 중금속화합물에서 약간 높았으나 화합물 종류에 따라서 큰 차이는 없었다. 균체 전배양시간에 따른 중금속 축적은 24시간 전배양한 균체에서 높게 나타났으나 전반적으로 전배양시간에 따라서 큰 차이는 없었다. 중금속 내성균의 균체내 중금속 축적은 온도, pH등 외부환경요인에 영향을 받았으며, 중금속 내성균의 중금속 최적축적 온도는 전반적으로 20∼37℃ 범위였고, 중금속 최적축적 pH는 전반적으로 6∼8 범위였다. 중금속을 처리한 용액중 중금속 내성균의 균체량을 증가시킬수록 균체내 축적된 총 중금속양은 증가되었으나 균체 단위 g당 중금속 축적량은 감소되었으며, 균체량의 증가에 비례해서 중금속 축적량이 증가되지는 않았다. This study was performed to develop the biological treatment technology of wastewater polluted with heavy metals. Heavy metal-tolerant microorganisms, such as Pseudomonas putida, P. aeruginosa, P. chlororaphis and P. stutzeri possessing the ability to accumulate cadmium, lead, zinc and copper, respectively, were isolated from industrial wastewater and mine wastewater polluted with various heavy metals. The effect of several external factors, such as temperature, pH and heavy metal compounds on heavy metal accumulation in the cells was investigated. The amount of heavy metal accumulation into cells according to the kind of heavy metal compound was slightly increased in the case of the heavy metal compound with -nitrate group, but generally, there is little change according to the kind of compound in the amount of heavy metal accumulation. The amount of heavy metal accumulation according to the precultured time was increased in the case of the cell precultured for 24 hours, but generally the precultured time did not affect to the amount of heavy metal accumulation. Heavy metal accumulation into cells was affected by several external factors, such as temperature and pH. The optimum temperature and optimum pH of the accumulation of heavy metal into cells were 20∼37℃ and pH 6∼8, respectively. By increasing the concentration of each heavy metal-tolerant microorganism in the solution, the total amount of heavy metal accumulated was increased, whereas the amount of heavy metal accumulated per cell(㎎, heavy metal/g, dry cells) was decreased. These results indicated that the amount of heavy metal accumulated was not proportional to the concentration of microorganisms.
조주식,허종수,이홍재,정태욱,백송범 한국환경농학회 1999 한국환경농학회지 Vol.18 No.4
전기화학적 방법에 의한 축산폐수의 효과적인 처리를 위하여 스테인레스 전극판 및 알루미늄 전극판을 이용한 회분석 실험에서는 전압, 전극판 간격 및 전해용액 주입농도별 오염물질의 처리효율을 조사한 결과는 다음과 같다. 전압별 전기화학반응 실험 결과 두가지 전극재질 모두 전압이 높을수록 전기화학반응조 내의 온도 및 pH는 상승하였으나, EC는 감소하는 경향이었다. COD 및 T-N처리율은 두가지 전극재질 모두 전압이 높을수록 전반적으로 증가하였고, SS처리율은 두가지 전극재질 모두에서 전압의 세기에 관계없이 반응초기에 약 90% 이상이었으나 20V에서는 15분 그리고 30V에서는 12분 이상 전기화학반응을 시켰을 경우에는 그 처리율이 80% 이하로 감소되었다. T-P처리율은 두가지 전극재질 모두에서 전압의 세기에 관계없이 약 90% 이상이었다. 전극판 간격별 전기반응 실험 결과 COD, T-N 및 T-P처리율은 두가지 전극재질 모두 전극판 간격이 좁을수록 대체적으로 증가하였으며, SS처리율은 두가지 전극재질 모두 전극판 간격에 관계없이 반응초기에 약 90% 이상이었다. 전해용액인 PACS의 주입농도별 전기반응 실험 결과 COD, T-N 및 T-P 처리율은 PACS의 주입농도가 증가할수록 대체적으로 증가하였으나 PACS의 주입농도가 200㎎/ℓ 이상에서는 오염물질의 처리효율이 별 차이가 없었고, SS처리율은 두가지 전극재질 모두 약 90% 이상이었다. 이상의 회분식 실험결과 전기화학적 방법에 의한 축산폐수의 최적 처리 조건은 전압 20V, 전극판 간격 1㎝ 그리고 PACS 주입농도 200㎎/ℓ인 것으로 판단되었다. To treat livestock wastewater effectively by electrochemical method using a stainless steel electrode or au aluminum electrode, the effects of voltage, distance of electrodes and PACS(Poly Aluminum Chloride Silicate) dosage on removals of pollutants in batch experiment for investigation the optimum treatment conditions of livestock wastewater were investigated. The results were summarized as follows ; On the effect of voltage, temperature and pH in electrochemical reactor were increased with increase in voltage but EC was a reverse in both electrodes. Removals of COD and T-N were increased with increase in voltage in both electrodes. SS removal was greater than 90% regardless of voltage without doing electrochemical reaction over 15min at 20V or 12min at 30V in both electrodes. T-P removal was over 90% regardless of voltage in both electrodes. On the effect of distance between two electrodes, removals of COD, T-N and T-P were increased with closeness in distance between two electrodes, and SS removal was greeter than 90% regardless of distance between two electrodes in both electrodes. On the effect of PACS dosage, removals of COD, T-N and T-P were increased with increased in PACS dosage up to 200㎎/ℓ in both electrodes. SS removal was greater than 90% regardless of PACS dosage in both electrodes.
카드뮴 내성균(耐性菌)의 분리 , 동정 및 균체내 카드뮴 축적 특성
조주식,허종수,한문규 한국환경농학회 1992 한국환경농학회지 Vol.11 No.1
폐수중의 카드뮴을 효과적으로 제거하기 위하여 경남 및 부산지역의 오염된 하천수, 공단폐수처리장의 폐수 및 sludge 그리고 공단주변지역의 토양으로 부터 카드뮴에 내성이 있는 미생물 162균주를 분리하여, 이들 균주중 2,000ppm의 카드뮴이 함유된 한천평판배지에서 생장이 우수한 6균주를 선별한 후 이들 균주의 카드뮴 흡수량을 조사하여, 그 중에서 카드뮴 흡수가 가장 우수한 1균주를 선별하여 동정한 결과 Pseudomonas putida 또는 그 유연균으로 밝혀졌으며, 그 분리균의 최적생장 온도는 30℃였고, 최적 pH는 pH 7.0이었다. 분리균주의 항생제 내성, 중금속 내성 및 탄화수소 자화능을 조사한 결과, 항생제인 ampicillin(Ap), chloramphenicol (Cm) 및 streptomycin(Sm)과 중금속인 Li, Cu, Pb 및 Zn에 내성을 나타내었다. 그리고 탄화수소인 salicylate, naphthalene 및 xylene을 단일탄소원으로 이용하였다. 분리균의 카드뮴 농도에 따른 생장을 조사한 결과 카드뮴이 첨가되지 않은 배지에서는 배양 1일 후에 최대생장에 도달했고, 카드뮴 100ppm의 농도에서는 2일 후에 최대생장에 도달하였으며 대조구 (카드뮴 무첨가 배지)와 큰 차이가 없었다. 카드뮴의 농도가 높을수록 균의 생장이 심히 저해되었다. 균체내의 카드뮴횹수량은 카드뮴농도가 낮을수록 증가되었다. 배지중 카드뮴농도가 1ppm과 10ppm인 경우에는 배양 1일 후에 최고의 흡수량을 보였고 100ppm에서는 배양 2일 후에 최고의 축적율을 보였다. 균체내 카드뮴 흡수율은 배지중에 카드뮴 농도가 1ppm인 경우에는 최고 78%, 10ppm에서는 60%, 그리고 100ppm에서는 약 40%의 흡수율을 보였다. 균체내에 다량의 카드뮴을 축적시키기 위하여 배양시 계면활성제를 넣어 배양한 결과, 비이온계 계면활성제인 Triton X-100을 0.1% 첨가했을 때 약 37%의 카드뮴축적 증가를 보였다. Of the cadmium-tolerant 162 bacterial strains isolated from soils, river waters or active sludges of waste-water disposal plants in the Gyeongnam province a strain C1, which showed considerably higher growth rate in the agar plate containing 2000 ppm than any other strains isolated, was identified as a Pseudomonas putida or its similar strain when analyzed by taxonomical characteristics. Optimum pH and temperature for the growth of the P, putida were 7.0 and 30℃, respectively. This strain was resistant to antibiotics(ampicillin, chloramphenicol and streptomycin), and heavy metals(lithium, cupper, lead and zinc). This strain utilized salicylate, naphthalene or xylene as a sole carbon source. The rate of cadmium accumulation in P. putida cell was enhanced at low concentration of Cd in the growth media. The maximum cadmium absorption by this strain grown in 1 and l0ppm of Cd was respectively 78% and 60% 24 hrs after culture, but in 100 ppm Cd, 40% 48 hrs after culture. Addition of a non-ionic surfactant Triton X-100(0.1%) to the medium enhanced the accumulation of cadmium in the P. putida up to approximately 37%.
조주식,허종수,이홍재,손보균,안명섭,허재선 한국환경농학회 2000 한국환경농학회지 Vol.19 No.2
전기화학적 방법을 이용한 농공단지폐수의 효율적인 처리기술개발을 위한 기초실험으로서 전압, 전극판 간격, pH 및 전해용액 주입농도 등에 따른 오염물질 처리효율을 조사한 결과는 다음과 같다. 전압별 전기화학반응조내 도 온도 및 pH는 전압이 높을수록 상승하였으나, EC는 전압별로 별 변화가 없었다. COD, 탁도, T-N 및 T-P의 처리율은 전압이 높을수록 증가하였으며 전압 20V일 경우 COD는 20분, 탁도는 30분, T-N 및 T-P는 2분일 때 각각 그 처리율이 약 65, 90, 68 및 84%로 가장 높았다. 전극판 간격별 COD 처리율은 전극간격이 좁아질수록 그리고 전기반응시간이 경과할수록 전반적으로 증가하는 경향이었으며, 탁도 처리율 전극판 간격 모두 전기반응초기에 약 80%이상 처리되었고, T-N 처리율은 전극판 간격이 좁을수록 높았다. T-P 처리율은 전기반응시간 2분 후에 전극판 간격 모두에서 약 79% 이상 처리되었다. 초기 pH에 따른 COD 처리율은 전반적으로 pH 7에서 높았으며, 탁도 처리율은 전기반응시간 2분 이후의 모든 조건에서 약 80%이상 처리되었다. 그리고 T-N 처리율은 초기 pH가 높아질수록 증가하였고, T-P 처리율은 전기반응시간 2분 이후 초기 pH 5∼9에서 약 79∼96%로서 가장 높았다. NaCl 농도별 오염물질 처리율은 전반적으로 NaCl을 주입한 경우가 NaCl를 주입하지 않은 경우에 비해 매우 높았으며, COD 및 T-P의 처리율은 NaCl 500㎎/ℓ, 탁도 처리율은 NaCl 1,000㎎/ℓ, T-N의 처리율은 NaCl 250 및 500㎎/ℓ에서 전반적으로 다른 조건에 비하여 높았다. For electrochemical treatment of industrial wastewater, the effects of voltage, distance between electrodes, initial pH and NaCl concentrations on removal of pollutants were investigated in a batch electrolysis system. Temperature and pH in electrochemical reactor increased with increase in supplied voltage, but no significant change in EC was found. Removal of COD, turbidity, T-N and T-P were also enhanced with increase in the voltage. On the conditions of short distances between electrodes and long electrochemical reaction times, it was found that COD and T-N were very effectively removed in the system. Regardless of the distances, more than 80% of turbidity and T-P were removed at the beginning of reaction. When initial pH of the wastewater was about 7, the highest efficiency of COD removal was found in the system. On the other hand, removal efficiency of turbidity was unlikely affected by initial pH of the wastewater. T-N removal was increased with increase in initial pH. T-P was successfully removed in the pH range of 5 to 9 with varying removal efficiency of 79 to 96% after 2 minutes of electrochemical reaction time. Addition of NaCl into the electrochemical reactor increased removal efficiency of electrochemical treatment. The highest removal efficiency of COD and T-P, turbidity and T-N was obtained at NaCl concentrations of 500㎎/L, 1,000 ㎎/L and 500㎎/L, respectively.
조주식,허종수,이홍재,정인호 한국환경농학회 1996 한국환경농학회지 Vol.15 No.3
제지슬러지의 농업적 이용 가능성을 검토하기 위하여 이들 슬러지의 이화학적 특성, 슬러지의 토양 중 분해율, 토양중 CO₂발생량, 질소 변화 등 분해 특성 및 토양중 추출용액별 중금속함량을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 제지슬러지를 토양에 매립했을 경우 슬러지의 분해율은 매립 12주 후 실온에서 약 19%이었고, 항온(30℃)하에서는 약 28%이었다. 2. 슬러지를 토양중에 매립했을때 T-C, T-N 및 C-N율은 실온에서는 매립 12주 후 각 각 약 15.5%, 0.22% 및 71이었고, 항온(30℃)하에서는 매립 12주 후 각각 약 14.5%, 0.24% 및 60이었다. 3. 토양중 슬러지를 1%, 3% 및 5%로 처리했을 경우 처리 12주 후 CO₂발생량은 실온에서 각각 약 247㎎/100g, 334㎎/100g 및 458㎎/100g이었고, 항온(30℃)하에서는 각각 약 385㎎/100g, 550㎎/100g 및 618㎎/100g이었다. 4. 토양중 슬러지를 1%, 3%, 5%로 처리했을 경우 항온(30℃)하에서 처리 12주간 유기태질소의 무기화율은 각각 약 8.7%, 13.4% 및 16.2%이었다. 5. 토양중 슬러지를 1%, 3%, 5%로 처리했을 경우 토양중 DPTA 추출 Cu, Cd, Zn, Pb 및 Cr 농도는 각각 약 0.7∼2.2㎎/㎏, 0.1∼0.17㎎/㎏, 1.4∼2.8㎎/㎏, 1.4∼2.8㎎/㎏ 및 0∼0.5㎎/㎏이었고, HNO₃추출 Cu, Cd, Zn, Pb 및 Cr농도는 각각 약 7.9∼㎎/㎏, 0.6∼0.9㎎/㎏, 17.6∼34.4㎎/㎏, 14.7∼18.5㎎/㎏ 및 5.8-9.0㎎/㎏이었다. Chemical characteristics of paper sludge, degradation of the sludge in soil and CO₂ generation, and changes of nitrogen and heavy metals in soil treated with the sludge were investigated. The results obtained was summarized as follows: 1. Degradation rate of paper sludge in soil was 19% at room temperature, and 28% at incubation(30℃) temperature after 12-weeks treatment. 2. T-C, T-N and the C/N ratio of the sludge in soil at room temperature were 15.5%, 0.22% and 71 respectively, and 14.5%, 0.24% and 60, respectively, at incubation(30℃) temperature after 12-week treatment. 3. CO₂genaration in soil treated with 1%, 3% and 5% of the sludge was 247㎎/100g, 334㎎/100g and 458㎎/100g, respectively, at room temperature, and 385㎎/100g, 550㎎/100g and 618㎎/100g, respectively, at incubation temperature after 12 weeks treatment. 4. Mineralization ratio of organic nitrogen in soil treated with 1%, 3% and 5% of the sludge was 8.7%, 13.4% and 16.2%, respectively, at incubation(30℃) temperature after 12-weeks treatment. 5. The amounts of DTPA-extractable Cu, Cd, Zn, Pb, and Cr in Soil treated with paper sludge were 0.7∼2.2, 0.1∼0.17, 1.4∼2.8, 1.4∼2.8, and 0∼0.7㎎/㎏, respectively. Mean while, those of HNO₃ extractable Cu, Cd, Zn, Pb, and Cr were 7.9∼10.0, 0.6∼0.9, 17.6∼34.4, 14.7∼18.5, and 5.8∼9.0㎎/㎏, respectively.