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저자정보
김가영 (한밭대학교) 주진철 (한밭대학교) 이민지 (한밭대학교) 박재로 (한국건설기술연구원) 안창혁 (한국건설기술연구원) 이새로미 (한국건설기술연구원)
저널정보
대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제41권 제11호
발행연도
2019.11
수록면
637 - 646 (10page)

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목적 : 개발된 TiO₂-embedded expanded polystyrene balls을 하천/호수의 수면에 현장적용 전에 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장 억제(growth inhibition) 효과를 다양한 조건이 적용된 실내 · 외 실험을 통해 적용 타당성을 검증하였다. 따라서, 셀 형태(cell morphology), 셀 개체수(cell number)와 chlorophyll-a (Chl-a), 비성장속도(μ)와 일차분해속도상수(k), microcystin-LR, RR의 변화를 비교 · 분석하여 TiEPS balls이 조류발생을 사전예방하고 지속가능하게 조류증식을 예방할 수 있는지에 대해 검증하였다.
방법 : 저비용이고 열적변형이 뛰어난 발포성 폴리스틸렌(expanded polystyrene, EPS) 소재의 수면 부유 지지체에 나노크기 TiO₂ 입자를 부착/내재시킬 수 있는 경제적이고 실용적인 TiO₂-embedded EPS balls (TiEPS balls) 고정화공법을 개발해 TiEPS balls을 대량생산하였다. 실내실험은 UV-C 조사하에 실외실험은 옥외의 자연광 하에서 진행되었으며, 적용된 반응조는 30 (H) × 20 (W) × 20 (L) cm 크기의 차광된 아크릴 반응조(acrylic reactor)를 사용하였으며, 설정된 초기 셀 개체수(initial cell number)의 단일 배양된 M. aeruginosa를 접종하여 진행하였다.
결과 및 토의 : 셀 형태(cell morphology) 분석결과, 실내 · 외 실험 중 TiEPS balls을 적용한 시험군 모두 세포 밖으로 세포액이 용출되고 세포막의 형태가 불균일하게 파괴되는 형태를 나타내었으며, 이러한 결과는 세포막의 일부가 하이드록시 라디칼(OH･)과 슈퍼 옥사이드 음이온(O₂-)의 공격으로 인해 일부 분해되어 내부기관이 용출된 것으로 판단된다. 셀 개체수(cell number)와 chlorophyll-a (Chl-a)의 분석결과, 실내 · 외 실험 결과 TiEPS balls을 적용 시 지속적으로 조류성장을 억제하였으며, 이러한 조류의 증식억제는 TiEPS balls 적용 초기에는 광분해, 장기적으로 광분해와 차광에 의한 상승효과가 주된 조류성장 억제 요인으로 판단된다. 비성장속도(μ)과 일차분해속도상수(k) 의 분석결과, 실내 · 외 실험에서 성장률 대비 높은 분해율을 나타냈으며, 실외실험의 경우 TiEPS balls의 수면적 도포비율 증가에 따라 조류성장 억제효과가 크게 증대되는 것으로 조사되었다. microcystin-LR, RR 분석 결과, 대조군 제외 모든 실험군에서 형태와 무관하게 microcystin이 검출한계 미만으로 제거되며, TiEPS balls을 활용한 광촉매 분해로 인해 M. aeruginosa의 증식저해 및 세포막 파괴로부터 용출되는 독성물질 또한 분해되는 것으로 확인되었다.
결론 : 본 연구에서 개발된 TiEPS balls을 적용 시 초기의 광분해와 시간이 경과 후 광분해와 차광의 시너지 효과를 통해 조류성장 억제효과를 나타내며, 현장적용 시 유해조류가 과다 번성하는 우심 구간에 TiEPS balls을 상시 부유시켜 유해조류의 과다성장을 예방할 수 있을 것으로 판단된다.
#Harmful Algal Blooms #Microcystis aeruginosa #Photocatalytic Degradation #Shading #TiO₂-embedded Expanded Polystyrene (TiEPS) Balls #유해 조류 #광촉매 분해 #차광

목차

1. 서론
2. 재료 및 방법
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References

참고문헌 (35)

참고문헌 신청
J. A. Raven, M. Giordano, Algae, C. B., 24(13), R590-R595(2014). google schola E. W. Becker, Micro-algae as a source of protein, Biotechnol. Adv., 25(2), 207-210(2007). google schola ME, Algal bloom, What is the algal bloom?(2016). google schola H. K. Park, Causes of green algae and countermeasures for reduction, Bull. Korea Environ. Preserv. Assoc., 412, 17-21(2014). google schola G. S. Nam, E. H. Lee, M. Kim, Y. S. Pae, H. Y. Eum, Characteristics of aquatic environment and algal bloom in a small-scaled agricultural reservoir (jundae reservoir), Korean J. Environ. Biol., 31(4), 429-439(2013). google schola

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