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).

완효성 피복요소의 수중/토양중 용출 특성 및 피복물질의 토양중 분해

조주식,강병화,하병연,손보균,정연규,김필주,이성태,허종수 한국토양비료학회 2001 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2001 No.-

납 내성균의 균체내 납 축적 특성

조주식,허종수,이홍재 한국환경농학회 1996 한국환경농학회지 Vol.15 No.3

납 내성균인 P. aeruginosa의 균체내 납 축적 특성, 축적형태 및 균체내에 축적된 납의 회수 방법을 조사한 결과는 다음과 같다. 납 농도가 100㎎/ℓ인 용액중에서 처리 48시간 후 납 내성균주의 납 처리율은 약 97% 이상이었다. 납이 축적된 균체를 전자현미경으로 관찰한 결과, 균체의 cell wall과 cell membrane에 많은 electron-dense granule들이 형성되어 있었으며, electron-dense granule들을 EDS로 분석한 결과, 이 granule들은 lead complex인 것으로 확인되었다. 공시균주의 균체내 축적된 납은 증류수에 의해서는 거의 탈착이 되지 않았으나 EDTA 처리에 의해서는 약 87% 이상 탈착되었다. 납이 축적된 균체를 550℃에서 회화시켰을 때 건조균체량의 약 30%에 해당하는 작열잔류화합물들이 생성되었으며, 이 작열잔류화합물들을 EDS로 분석한 결과, 납이 약 86% 이상 함유되어 있는 비교적 순수한 납 화합물인 것으로 확인되었다. This study was performed to develop the biological treatment technology of wastewater polluted with heavy metals. The lead-tolerant microorganism, Pseudomonas aeruginosa which possessed the ability to accumulate lead, was isolated from the industrial wastewater polluted with various heavy metals. The characteristics of lead accumulation in the cells and the recovery of the lead there from were investigated. Removal rate of lead from the solution containing 100㎎/ℓ of lead by the lead-tolerant microorganism was more than 97% at 48 hours after inoculation with the microorganism. A large number of the electron-dense granules were found mainly on the cell wall and cell membrane fractions, when determined by transmission electron microscopy. Energy dispersive X-ray spectroscopy revealed that the electron-dense granules were lead complex with the substances binding heavy metals. The lead accumulated into cells was not desorbed by distilled water, but more than 87% of the lead accumulated was desorbed by 0.1M-EDTA. The residues of the cells after combustion at 550℃ amounted to about 30% of the dry weight of the cells. EDS analysis showed that the residues were relatively pure lead compounds containing more than 86% of lead.

재배년수와 토성이 도라지 생육 및 수량에 미치는 영향

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.

낙동강 수계의 수질 현황

조주식,허종수,이홍재,손보균,이영한,임영성 한국환경농학회 1999 한국환경농학회지 Vol.18 No.2

낙동강 수계 농업용수의 수질개선 및 수자원관리를 위한 기초자료를 얻기 위하여 낙동강 본류 4개지점과 지류 3개지점의 수질을 1995년 1월부터 1997년 11월까지 매월 1회 총 36회에 걸쳐 수질특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 수온은 본류와 지류의 각 지점별 수온차는 거의 없었으며 동절기는 평균수온이 5℃이하이고 하절기는 26℃이상으로 큰 차이를 보였고, 낙동강 본류의 지점별 pH는 6.3∼9.3 범위로서 적포지역과 남지지역은 봄과 가을에 pH8.5 이상으로 대부분 농업용수 허용기준치인 pH 6.0∼8.5를 초과하였으며, 낙동강 지류의 지점별 pH는 6.5∼8.5 범위였다. 각 지점별 DO는 금호강 하류인 강창지점을 제외하고는 대부분 8.0∼13㎎/ℓ 정도의 분포를 나타내었고, BOD는 금호강이 합류되기 전인 다사지점은 1.5∼4.8㎎/ℓ로서 농업용수 허용기준치인 8㎎/ℓ 이하였으나 금호강이 합류된 후인 고령은 3.8∼8.9㎎/ℓ, 적포는 3.4∼8.4㎎/ℓ 그리고 남지는 3.3∼7.8㎎/ℓ로서 이들 지점은 시기에 따라서 농업용수허용 기준치를 초과하는 경우가 많았다. 특히 낙동강 지류인 금호강 강창지점의 BOD는 7.6∼18.5㎎/ℓ로서 금호강은 낙동강의 주된 오염원인 것으로 나타났다. COD는 본류의 경우 고령이 5.2∼13.5㎎/ℓ, 적포의 경우 5.0∼12.7㎎/ℓ 그리고 남지는 5.0∼12.2㎎/ℓ의 범위로서 시기에 따라서 농업용수허용기준치인 8㎎/ℓ을 초과하는 경우가 많았으며, COD값은 BOD값에 비하여 훨씬 높게 나타났으며 하류지역으로 갈수록 그 농도차의 폭이 컸다. NH₄-N은 본류의 경우 금호강(0.5₄13.1㎎/ℓ)의 영향을 크게 받는 고령지점이 0.18₄5.0㎎/ℓ로서 가장 높았고, 적포는 0.03∼4.49㎎/ℓ, 남지는 0.01∼3.81㎎/ℓ 범위였으며, 여름철에 비하여 갈수기인 겨울철에 NH₄-N가 매우 높게 검출되었다. T-N은 금호강의 영향을 크게 받는 고령이 4.96∼12.06㎎/ℓ 범위로서 가장 높았으며, 다사지점 2.86∼4.86㎎/ℓ, 적포지점 4.20∼8.20㎎/ℓ, 남지지점 3.18∼8.64㎎/ℓ로서 대부분이 농업용수기준치인 1.0㎎/ℓ을 훨씬 초과하였다. T-P도 고령이 0.10∼0.58㎎/ℓ 범위로서 가장 높았으며, 적포지점 0.07∼0.36㎎/ℓ, 남지지점 0.08∼0.41㎎/ℓ로서 대부분이 농업용수기준치인 0.1㎎/ℓ을 초과하였으며, 낙동강 수계의 T-N 및 T-P 농도는 매년 증가하는 경향이었다. 중금속은 Cu가 ND∼0.047㎎/ℓ, Zn는 ND∼0.041㎎/ℓ 범위의 농도로 검출되었고 Cd, Pb, Cr, Hg 및 As는 검출되지 않았다. To provide the basic information for the water improvement and control of water resource in Nakdong river districts, the physico-chemical characteristics of water in four main streams and three branch streams of the river were investigated through 36 times totally, one time per each month from January in 1995 to November in 1997. The pH values of each sites in main or branch stream of Nakdong river was pH 6.3∼9.3 range, pH range of Jukpo and Namji area at spring and fall was almost over pH 8.5, which was exceeded the water quality standard for agriculture. DO values of Nakdong river was almost 8.0∼13㎎/ℓ, except for Kangchang area in downstream of Kumho river. BOD values in Dasa area where was prior to mixing of Kumho river was 1.5∼4.8㎎/ℓ, which was under the water quality standard for agriculture(8㎎/ℓ), but BOD values followed mixing of Kumho river was over the permit standard of agricultural water as 3.8∼8.9㎎/ℓ in Koryung, 3.4∼8.4㎎/ℓ in Jukpo and 3.3∼7.8㎎/ℓ in Namji according to time or season. Especially, BOD values at Gangchang area in Kumho river were 7.6∼18.5㎎/ℓ, which was over the water quality standard for agriculture and so Kumho river was a main pollutant: source of Nakdong river. COD values of main stream of Nakdong river was over the permit standard of agriculture(8㎎/ℓ) as 5.2∼13.5㎎/ℓ in Koryvng, 5.0∼12.7㎎/ℓ in Jukpo and 5.0∼12.2㎎/ℓ in Namji according to time or season. And COD values was much high rather than BOD values and its gap of concentration was increased along with downstream. NH₄-N of main stream of Nakdong river followed mixing of Kumho river(0.5∼13.1㎎/ℓ) was the highest affected in Koryung(0.18∼5.0㎎/ℓ) and detected much more in winter than in summer. T-N in Koryung(4.96∼12.06㎎/ℓ) followed mixing of Kumho river was significantly high rather than 2.86∼4.86㎎/ℓ in Dasa, 4.20∼9.20㎎/ℓ in Jukpo and 3.18∼8.64㎎/ℓ in Namji, which was almost over the permit standard of agricultural water(1.0㎎/ℓ). T-P in Koryung(0.10∼0.58㎎/ℓ) also was significantly high rather than those 0.07∼0.36㎎/ℓ in Jukpo and 0.08∼0.4㎎/ℓ in Namji as over the standard of agricultural water(0.1㎎/ℓ). The concentration of T-N or T-P in Nakdong districts was trended of increasing in every year.

미역 폐기물의 중금속 흡탈착 특성

조주식,박일남,허종수,이영석 한국환경농학회 2004 한국환경농학회지 Vol.23 No.2

본 연구에서는 생물흡착제인 미역을 사용하여 인공폐액 내의 중금속의 흡착 특성을 조사하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 미역 폐기물을 이용하여 제조된 생물흡착제의 단일 중금속 흡착효율은 각 중금속 100 mg/L인 용액에 biosorbent 3 g을 처리했을 때 Pb는 거의 100%였고 Cu와 Cd가 약 85~86% Zn과 Cr은 약 60~64%, Co와 Ni은 약 57%, Mn은 약 48%였다. 복합중금속 흡착효율은 단일중금속 흡착효율에 비하여 Pb를 제외한 다른 중금속들은 크게 감소되었으나 biosorbent g당 전체 중금속 흡착량은 더 증가되었다. 온도, pH에 따른 중금속 흡착효율은 별 차이가 없었으며 전반적으로 pH는 pH 5~6 범위, 온도는 20~30℃ 범위의 실온이 적당한 것으로 나타났다. 생물흡착제의 흡착평형은 모든 중금속이 1시간 이내에 이루어졌다. Freundlich와 Langmuir 등온흡착식을 구하여 실제 폐수처리에 적용여부를 검토한 결과 Pb, Cu, Cr, Cd, Co 순으로 비교적 친화도가 큰 것으로 나타났다. Freundlich 등온흡착식에 가장 잘 일치하였다. 모든 중금속의 Freondlich 지수 1/n값이 0.1~0.5 범위에 포함되어 흡착이 용이하고, Pb, Cr, Cu, Cd 순으로 비교적 평형 흡착량이 큰 것으로 나타났으며, 이 결과는 Langmuir 흡착등온식의 결과와 거의 유사하였다. 따라서, 중금속 농도범위에 따른 한계범위를 설정하여 등온흡착식을 적용시키면 매우 높은 중금속 처리효율을 나타낼 것으로 판단된다. 생물흡착제가 중금속 흡착 후의 구조적인 특성을 조사하기 위하여 FT-IR 분석 결과, 중금속 이온과 치환될 것으로 생각되는 functional group을 확인할 수 있었으며, 3,400/cm에서의 -OH group, 1,648/cm에서의 C=O bond, 1,426/cm에서의 C-O bond 그리고 850/cm에서의 S=O등이 전반적으로 중금속 흡착 후에 peak가 커지는 것이 관찰되었다. 생물흡착제의 재사용 가능성을 검토하기 위하여 최적의 중금속 탈착조건 검토하였는데, 탈착제 종류에 따른 중금속 탈착효율은 탈착제 종류와 중금속 종류에 따라 차이가 있었고, 전반적으로 NTA>H₂SO₄>HCl>EDTA 순으로 우수하였으며, 전체적으로 특정 중금속의 탈착효율이 떨어지지 않는 NTA가 탈착제로 가장 적합하였다. NTA농도에 따른 중금속 탈착효율은 NTA 0.1~0.3% 농도범위에서는 농도 증가에 따라 탈착효율도 약간 증가되었으나 그 이상의 농도에서는 별 차이 없었다. 온도와 pH 변화에 따른 중금속 탈착효율은 Cr을 제외한 다른 중금속들은 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며 전반적으로 온도는 30℃, pH는 2에서 높았다. 탈착제 접촉 반응시간에 따른 탈착효율은 10분 이내에 전체 탈착량의 80%이상이 탈착 되었으며 1시간 이후에는 거의 변화가 없었다. The adsorption and desorption of Pb, Cd, Co, Zn, Cr, Co, Ni, and Mo on the waste Undaria sp. were studied. Except for Pb, the mono adsorption rate for all heavy metals were lower than that of the heavy metals mixed. However, the adsorption capacity of the heavy metals by 1 g of biosorbent in mixed heavy metals increased. According to FT-IR analysis of the biosorbent after heavy metal biosorption, the replacement of the functional group by the heavy metals ions could be confirmed and the inverted peaks became larger after heavy metals adsorption. The adsorption equilibrium of heavy metals was reached in about 1 hour. The equilibrium parameters were determined based on Langmuir and Freundlich isotherms. The affinity of metals on the biosorbent decreased in the following order: Pb>Cu>Cr>Cd>Co. The desorption rate decreased in the following sequence: NTA>H₂SO₄>HCl>EDTA. The desorption rate of heavy metals by NTA increased with increase in the concentration from 0.1 to 0.3% but the desorption rate became constant beyond 0.3%. Therefore, it represented that desorption rate of heavy metals was suitable under optimized condition (30℃, pH 2 and 0.3% NTA solution) and was fast with 80% or more the uptake occurring within 10 min of contact time.

중금속오염폐수처리에의 미생물 이용 전망

조주식 한국응용생명화학회 1994 한국응용생명화학회 학술발표회 Vol.1994 No.1

As a basic research on applying the microbial strains which had been isolated and proved to remove heavy metals, such as Pb, Cd, Zn, and Cu in This laboratory to actual wastewater treatment, optimum condition of the treatment system with addition of single or multiple species of pollutants and microorganisms were investigated at small scale. Concentration of the bacterial inoculum was 3000㎎/L and 1500㎎/L of MLSS for treatment with single and multiple species, respectively. Removal rates of heavy metals were expressed at HRT`s (Hydraulic Retention Time) of 12, 24, and 48 hr. Removal rates of Pb, Cd, Zn, and Cu after 12 days at HRT of 24hr with addition of single and multiple species were 93%, 90%, 80%, and 39%, and 75%, 90%, 74%, and 48%, respectively. Judging from these results, treatment capability of the isolated strains is excellent. Hence, the microorganisms are expected to be applicable to actual wastewater treatment.

전기화확적 방법에 의한 축산폐수의 처리

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.

고분자 피복 완효성 비료 시용이 수도 생육 및 토양 물리·화학성 변화에 미치는 영향

조주식,강관호,하병연,손보균,이영한,김필주,이홍재,허종수 한국토양비료학회 2001 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2001 No.5

합성세제 분해균 ( P . fluorscens ) 을 이용한 다처리기능균주의 개발시도

조주식,이홍재,한문규,임영성,허종수 한국응용생명화학회 1993 한국응용생명화학회 학술발표회 Vol.1993 No.-