Autotrophic Perchlorate-Removal Using Elemental Sulfur Granules and Activated Sludge

한경림(Kyoung-Rim Han),강태호(Tae-Ho Kang),강형창(Hyung-Chang Kang),김경현(Kyunghun Kim),서득화(Deuk-Hwa Seo),안영희(Yeonghee Ahn) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.10

퍼클로레이트(ClO₄)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 오염물이다. 미생물은 퍼클로레이트를 무해한 최종산물로 환원시킬 수 있으므로 퍼클로레이트제거는 미생물을 이용한 방법이 가장 적절한 것으로 알려졌다. 미생물이 퍼클로레이트를 환원시키기 위해서는 전자 공여체가 필요하다. 퍼클로레이트를 환원하기 위한 기존의 기술들은 전자 공여체로서 유기물을 사용하는 종속영양방식의 퍼클로레이트환원세균을 사용한다. 그래서 종속영양방식으로 퍼클로레이트를 연속 제거하기 위해서는 지속적으로 유기물을 공급해야 하므로 처리비용이 많이 든다. 본 연구에서는 원소 황 입자와 활성 슬러지를 이용하여 독립영양방식의 퍼클로레이트제거가능성을 조사하였다. 입자상 황은 비교적 값이 저렴하고 활성 슬러지는 하수처리장으로부터 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 회분배양 실험결과 활성 슬러지 미생물은 전자 공여체로서 황 입자가 존재할 때 퍼클로레이트를 제거할 수 있다는 것이 증명되었다. 이러한 퍼클로레이트 분해는 퍼클로레이트가 분해됨에 따라 생성되는 Cl의 몰 농도를 통해 검증할 수 있었다. 독립영양방식의 ClO₄ 제거공정에 사용된 황 입자의 표면에 간균 형태의 미생물들이 존재한다는 것을 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 그래서 황 입자가 생물막을 형성하기 위한 담체로도 작용할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 황입자가 첨가된 ClO₄ 분해성 농화 배양으로부터 채취한 생물막의 미생물군집조성은 접종균으로 사용된 활성 슬러지의 그것과는 다름이 DGGE 분석결과 나타났다. Perchlorate (ClO₄) is a contaminant found in surface water and soil/ground water. Microbial removal of perchlorate is the method of choice since microorganisms can reduce perchlorate into harmless end-products. Such microorganisms require an electron donor to reduce perchlorate. Conventional perchlorate-removal techniques employ heterotrophic perchlorate-reducing bacteria that use organic compounds as electron donors to reduce perchlorate. Since continuous removal of perchlorate requires a continuous supply of organic compounds, heterotrophic perchlorate removal is an expensive process. Feasibility of autotrophic perchlorate-removal using elemental sulfur granules and activated sludge was examined in this study. Granular sulfur is relatively inexpensive and activated sludge is easily available from wastewater treatment plants. Batch tests showed that activated sludge microorganisms could successfully degrade perchlorate in the presence of granular sulfur as an electron donor. Perchlorate biodegradation was confirmed by molar yield of Cl as the perchlorate was degraded. Scanning electron microscope revealed that rod-shaped microorganisms on the surface of sulfur particles were used for the autotrophic perchlorate-removal, suggesting that sulfur particles could serve as supporting media for the formation of biofilm as well. DGGE analyses revealed that microbial profile of the inoculum (activated sludge) was different from that of the biofilm sample obtained from enrichment culture that used sulfur particles for ClO₄-degradation.

식물병원균에 대해 항균능을 지닌 Bacillus sp. LH1의 특징 연구

한경림 ( Kyoung-rim Han ),홍병철 ( Byeongchul Hong ),안영희 ( Yeonghee Ahn ),이건 ( Geon Lee ) 한국환경기술학회 2018 한국환경기술학회지 Vol.19 No.5

식물병원균에 항균능이 있는 Bacillus sp. LH1을 분리·동정하여 Bacillus sp. LH1의 배양학적 특성과 식물의 생육에 미치는 영향을 조사하였다. Bacillus sp. LH1는 분자계통학적 분석으로 Bacillus subtilis subsp. subtilis로 동정되었다. Bacillus sp. LH1의 배양학적 특성은 pH 6, 배양온도 35 ℃, 탄소원 fructose 1 %, 질소원 yeast extract 0.5 %, 무기염 KH₂PO₄ 0.5 %와 K₂HPO₄ 0.5 %, 그리고 금속염 MnSO₄·5H₂O 0.001 %를 첨가 하였을 때 가장 높은 생육도를 보였다. 식물병원균에 대한 항균능 조사에서 Bacillus sp. LH1가 식물병원균인 Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, Glomerella cingulata, Fusarium sp., Rhizoctonia solani, Phytophthora capsici, 그리고 Sclerotinia sclerotiorum 에 대해 가장 높은 항균능을 보였다. Bacillus sp. LH1를 이용한 액비의 식물 생육에 미치는 영향을 조사한 결과 고추, 토마토, 무, 배추, 상추의 5작물에 대한 비해는 없었으며, Bacillus sp. LH1를 이용한 액비를 처리하였을 때 상추의 엽장이 4.86 % ± 1.39 %, 엽폭이 3.35 % ± 0.10 % 증가하여 생육이 향상되었고 수확량은 7.01 %-9.97 % 향상되었다. 따라서 Bacillus sp. LH1를 이용한 액비가 생물학적 방제제로서 이용 가치가 있을 것으로 판단된다. Bacillus sp. LH1 with antifungal activity against plant pathogens was isolated and identified as Bacillus subtilis subsp. subtilis based on molecular phylogenetic analysis. Maximal growth was observed when Bacillus sp. LH1 was cultured in medium consistiong of 1 % fructose, 0.5 % yeast extract, 0.5 % KH₂PO₄, 0.5 % K₂HPO₄, and 0.001 % MnSO₄·5H₂O, at pH 6, and 35 ℃. In antigenicity study of plant pathogens, Bacillus sp. LH1 showed the highest antagonism for Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, Glomerella cingulata, Fusarium sp., Rhizoctonia solani, Phytophthora capsici, and Sclerotinia sclerotiorum. There were no apparent injuries for five crops of pepper, tomato, radish, cabbage and lettuce by liquid fertilizer containg Bacillus sp. LH1. When liquid fertilizer containing Bacillus sp. LH1 was used as treatment, lettuce showed increases in leaf area (4.86 % ± 1.39 %), leaf width (3.35 % ± 0.10 %), and yield (7.01 %-9.97 %). Therefore, liquid fertilizer using Bacillus sp. LH1 is expected to be useful as a biological control agent.

황과 독립영양미생물을 이용한 퍼클로레이트 분해의 최적화

한경림 ( Kyoung Rim Han ),김정하 ( Jung Ha Kim ),백선희 ( Sun Hee Back ),정소연 ( So Yeon Jeong ),안영희 ( Yeong Hee Ahn ) 한국물환경학회 2010 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2010 No.-

원소 황 입자와 활성슬러지를 이용한 퍼클로레이트 제거특성

한경림(Kyoung-Rim Han),안영희(Yeonghee Ahn) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.5

퍼클로레이트(ClO₄^-)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 신규 오염물이다. 퍼클로레이트 환원세균(PRB)은 ClO₄^-를 무해한 최종산물로 전환시킬 수 있으므로 ClO₄^- 제거는 미생물을 이용한 방법이 가장 적절한 것으로 알려졌다. 이전 연구[3]를 통해 원소 황 입자와 활성슬러지를 이용하여 독립영양방식의 ClO₄^- 제거가 가능하다는 실험적 증거가 제시되었다. 입자상 황은 비교적 값이 저렴하고, 활성슬러지는 하수처리장으로부터 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 그래서 본 연구에서는 원소 황을 전자공여체로 사용하였을 때 여러 환경요인이 활성슬러지 미생물의 ClO₄^- 분해에 미치는 영향을 회분반응으로 조사하였다. 이 회분반응의 결과를 통해 활성슬러지 미생물에 의한 독립영양방식의 ClO₄^- 분해를 위한 최적조건을 도출하였다. 또한 활성슬러지로부터 농화배양된 황산화 PRB는 활성슬러지보다 ClO₄^- 제거능이 우수한 것으로 회분반응 결과 나타났다. 그래서 본 연구결과는 최적조건 적용 및 농화배양된 접종균을 통해 원소 황과 활성슬러지를 이용한 독립영양방식의 ClO₄^- 제거를 향상할 수 있다는 것을 나타내었다. Perchlorate (ClO₄^-) is an emerging contaminant found in surface water and soil/groundwater. Microbial removal of perchlorate is the method of choice since perchlorate-reducing bacteria (PRB) can reduce perchlorate to harmless end-products. A previous study [3] showed experimental evidence of autotrophic perchlorate removal using elemental sulfur granules and activated sludge. The granular sulfur is a relatively inexpensive electron donor, and activated sludge is easily available from a wastewater treatment plant. A batch test was performed in this study to further investigate the effect of various environmental parameters on the perchlorate degradation by sludge microorganisms when elemental sulfur was used as electron donor. Results of the batch test suggest optimum conditions for autotrophic perchlorate degradation by sludge microorganisms. The results also show that sulfur-oxidizing PRB enriched from activated sludge removed perchlorate better than activated sludge. Taken together, this study suggests that autotrophic perchlorate removal using elemental sulfur and activated sludge can be improved by employing optimized environmental conditions and enrichment culture.

황 산화를 통해 퍼클로레이트를 분해하는 미생물 군집 분석

김영화(Young-Hwa Kim),한경림(Kyoung-Rim Han),황희재(Heejae Hwang),권혁준(Hyukjun Kwon),김예림(Yerim Kim),김건우(Kwonwoo Kim),김희주(Heejoo Kim),손명화(Myunghwa Son),최영익(Young-Ik Choi ),성낙창(Nak-Chang Sung),안영희(Yeonghee Ahn) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.1

퍼클로레이트(ClO₄<SUP>-</SUP>)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 신규 오염물이다. 이전 연구에서 저렴한 원소 황(elemental sulfur, S<SUP>0</SUP>) 입자와 쉽게 구할 수 있는 활성슬러지를 이용하여 독립영양방식으로 ClO₄<SUP>-</SUP>를 제거할 수 있다는 실험적 증거가 제시되었다. 또한 식종균으로서 농화배양 미생물을 사용했을 때 활성슬러지보다 제거효율과 시간면에서 우수한 결과를 나타내었다. 그래서 본 연구에서는 황을 산화하여 독립영양방식으로 ClO4-를 분해하는 농화배양 미생물 군집을 PCR-DGGE로 분석하였다. 이 농화배양 미생물은 초기농도가 약 120 mg ClO₄<SUP>-</SUP>/l 일 때 7일 후 99.71% 이상의 ClO₄<SUP>-</SUP> 제거 효율을 나타내었다. 농화배양 미생물과 그것의 식종균으로 부터 genomic DNA를 추출하여 16S rRNA 유전자의 PCR-DGGE 분석에 사용하였다. PCR-DGGE 분석결과 농화배양 미생물과 식종균 시료들이 다른 밴드패턴을 나타냄에 따라 이 두 시료의 군집조성이 다름을 확인하였다. 이는 농화배양되는 동안 식종된 미생물이 그 환경에 잘 생장하는 미생물로 군집조성이 변화한 것으로 여겨진다. 농화배양 미생물군집에는 β-Proteobacteria, Bacteroidetes, 그리고 Spirochaetes 강에 속하는 개체군들이 우점하는 것으로 나타났다. 향후 이 우점 개체군들의 순수분리와 더불어 황 산화를 통한 ClO₄<SUP>-</SUP> 분해 환경에서 이들의 대사적 역할을 규명할 필요가 있다. Perchlorate (ClO₄<SUP>-</SUP>) is an emerging pollutant detected in surface water, soil, and groundwater. Previous studies provided experimental evidence of autotrophic ClO₄<SUP>-</SUP> removal with elemental sulfur (S<SUP>0</SUP>) particles and activated sludge, which are inexpensive and easily available, respectively. In addition, ClO₄<SUP>-</SUP> removal efficiency was shown to increase when an enrichment culture was used as an inoculum instead of activated sludge. PCR-DGGE was employed in the present study to investigate the microbial community in the enrichment culture that removed ClO₄<SUP>-</SUP> autotrophically. Microorganisms in the enrichment culture showed 99.71% or more ClO₄<SUP>-</SUP> removal efficiency after a 7-day incubation when the initial concentration was approximately 120 mg ClO₄<SUP>-</SUP>/l. Genomic DNA was isolated from the enriched culture and its inoculum (activated sludge), and used for PCR-DGGE analysis of 16S rRNA genes. Microbial compositions of the enrichment culture and the activated sludge were different, as determined by their different DGGE profiles. The difference in DGGE banding patterns suggests that environmental conditions of the enrichment culture caused a change in the microbial community composition of the inoculated activated sludge. Dominant DGGE bands in the enrichment culture sample were affiliated with the classes β-Proteobacteria, Bacteroidetes, and Spirochaetes. Further investigation is warranted to reveal the metabolic roles of the dominant populations in the ClO₄<SUP>-</SUP> degradation process, along with their isolation.

방폭설비 폭발방지 억제대책을 위한 전문인력 양성 방안에 관한 연구

강민관(Min-Kwan Kang),나완석(Wan-Suk Na),한경림(Kyoung-Rim Han),윤성종(Seong-Jong Yoon) 대한전기학회 2023 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.7