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- 저자 : 金麗霞 (검색결과 1 건)
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Impact of single-walled carbon nanotubes on the soil enzyme activity and microbial biomass
金麗霞 Graduate School, Korea University 2012 국내석사
As a result of commercial development of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), SWCNTs may be discharged to the soil environment with unknown consequences. To evaluate the potential risk of SWCNTs on soil environment, we determined the effects of 5 concentrations of powder and suspended forms of SWCNT supplementation on soil extracellular enzyme activity (EEA) and microbial biomass through a 3-week soil incubation experiment. SWCNT surface area was measured to analyze the relationship of CNT surface area and soil EEA and microbial biomass within linear regression model. We measured EEA of cellobiohydrolase, β-1,4-glucosidase, β-1,4-xylosidase, β-1,4-N-acetylglucosaminidase, L-leucine aminopeptidase and acid phosphatase, and microbial biomass carbon and nitrogen in SWCNTs treated soils. Activities of most enzymes showed a tendency to be repressed under 100 µg SWCNT g-1 soil or 300 µg SWCNT g-1 soil, and statistically significant inhibitory effects were observed at 600 µg SWCNT g-1 soil or 1000 µg SWCNT g-1 soil in both forms of SWCNTs. Microbial biomass carbon tended to be repressed at 30 µg SWCNT g-1 soil and 100 µg SWCNT g-1 soil in both forms of SWCNTs, and significantly repressed from 300 µg SWCNT g-1 soil or 600 µg SWCNT g-1 soil. Microbial biomass nitrogen was significantly lowered at 600 µg SWCNT g-1 soil, while no significant effects were observed at powder form of SWCNTs. Linear regression results showed that CNT surface area was highly negatively related to the soil EEA and microbial biomass. Our study suggests that high concentrations of SWCNTs can negatively affect soil EEA and microbial biomass, and we suggest that CNT surface area was strongly responsible for the inhibitory effects of CNTs on soil microorganisms. 단일벽탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWCNTs)는 현재 다양한 분야에서 사용되고 있는데 SWCNTs가 토양환경으로 유입되었을 경우 토양생태계에 위해를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구는 토양에 유입된 SWCNT가 토양 효소 활성과 미생물 생체량에 미치는 영향을 구명하기 위해 5가지 농도의 SWCNT 시료를 분말 및 현탁액 등 두 가지 형태로 토양에 첨가한 후 3주간의 배양실험을 통해서 분석하였다. SWCNT의 표면적은 CNT 표면적과 미생물 효소 활성 및 생체량과의 관계를 선형회귀분석으로 구명하기 위하여 측정하였다. 토양 효소 활성을 측정하기 위해서는 cellobiohydrolase, β-1,4-glucosidase, β-1,4-xylosidase, β-1,4-N-acetyglucosaminidase, L-leucine aminopeptidase, acid phosphatase 등 효소를 사용하였고 미생물 생체량은 탄소 생체량과 질소 생체량을 측정하였다. 토양에 2가지 형태의 SWCNT를 첨가했을 때 농도가 100 μg SWCNT g-1 soil 혹은 300 μg SWCNT g-1 soil의 경우, 효소 활성이 감소하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었고 농도가 600 μg SWCNT g-1 soil 혹은 1000 μg SWCNT g-1 soil 일 경우, 효소 활성이 유의적으로 감소하였다. 미생물 탄소 생체량은 2가지 형태의 SWCNT의 농도가 30 µg SWCNT g-1 soil와 100 µg SWCNT g-1 soil 일 때 감소하는 경향이 보였고 300 μg SWCNT g-1 soil 혹은 600 μg SWCNT g-1 soil 이상일 경우 유의적인 감소를 보였다. 미생물 질소 생체량은 현탁액 SWCNT의 경우, 농도가 600 μg SWCNT g-1 soil 일 경우 유의적으로 낮았고, 분말형태 SWCNT의 경우 생체량이 유의적으로 감소하지 않았다. 선형 회귀분석 결과, SWCNT의 표면적이 커질수록 미생물 효소 활성 및 생체량의 유의적인 감소가 보였다. 결론적으로 높은 농도로 토양에 유입된 SWCNT는 토양 효소 활성 및 생체량을 감소시킬 수 있고, 또한 CNT가 토양 미생물에 미치는 부정적인 영향은 CNT표면적 크기에 따라 결정되는 것으로 나타났다.
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