Are Bound Residues a Solution for Soil Decontaminationulcorner

Bollag, Jean-Marc

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자료유형: 학술대회자료

저자정보: Bollag, Jean-Marc (Laboratory of Soil Biochemistry, The Pennsylvania State University,)

저널정보: 한국지하수토양환경학회 한국지하수토양환경학회 심포지엄 한국지하수토양환경학회 2003년도 International Symposium

발행연도: 2003.1

수록면: 111 - 124 (14page)

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기존의 오염물질을 제거하는 많은 화학적-물리적 정화 방법은 고비용과 오랜 시간을 요구하는 처리 과정 등의 단점을 갖고 있는 경우가 많았다. 따라서 흙과 수(水)환경내로 유입된 오염물질을 빠른 시간 내에 제거 할 수 있는 대안이 요구 되었다. 흙에 유출된 화합 물질 중 상당양은 흙에 의해 격리, 구속되고 이로 인해 일단 구속된 오염물질은 물과 유기 용매에 의해서도 잘 추출되지 않는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 흙에 의한 오염물질의 비유동성(immobilization) 과정은 오염물질의 제거 기술의 대안으로 평가 될 수 있다. 기존 연구자들의 연구 결과, 화학적 혹은 물리적 반응 작용을 통해 오염물질을 흙을 구성하는 물질에 구속할 수 있음이 증명되었다. 이러한 과정 중 환경적 측면에서 볼 때, 화학적 반응이 더 우수하다 할 수 있다. 이는 강한 공유결합(covalent bonds)으로 연결될 경우 미생물의 활동이나 화학 처리로도 이를 분리하기 어렵기 때문이다. 리그닌(lignin) 분해에서 발생하는 휴믹(humic) 물질 등이 안정 된 화학적 연결을 통해 흙 매질 내에 오염물질과 결합하는 대표적 물질이다. 인위적으로 제조된 많은 화학물질은 자연적에서 발생하는 휴민산 발생원(humic acid precursors)과 닮았다. 따라서 화학물은 부식 과정(humifications process)동안 부식토(humus) 내로 병합(incorporate)되어 진다. 일단 이렇게 구성된 결합체는 생물체와 오염물질과의 반응을 방지하여 오염물질로 인한 생물체로의 독성을 감소시키는 역할을 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 흙의 유기물(organic matter)와 오염물질과의 결합체에 대한 평가로서 다음의 항목에 대한 고찰이 이루어져야 함을 강조하였다. (a)결합체에서 생물체(biota)와의 반응에 의해 오염물질은 감소되는가\ulcorner (b) 모(parent) 화합물과 비교하여 복합체 생성물(complexed products)이 얼마나 덜 유독한가\ulcorner 그리고 (c)지하수 오염이 오염물질의 유동성 구속에 의해 얼마나 감소되는지\ulcorner

Processes that cause immobilization of contaminants in soil are of great environmental importance because they may lead to a considerable reduction in the bioavailability of contaminants and they may restrict their leaching into groundwater. Previous investigations demonstrated that pollutants can be bound to soil constituents by either chemical or physical interactions. From an environmental point of view, chemical interactions are preferred, because they frequently lead to the formation of strong covalent bonds that are difficult to disrupt by microbial activity or chemical treatments. Humic substances resulting from lignin decomposition appear to be the major binding ligands involved in the incorporation of contaminants into the soil matrix through stable chemical linkages. Chemical bonds may be formed through oxidative coupling reactions catalyzed either biologically by polyphenol oxidases and peroxidases, or abiotically by certain clays and metal oxides. These naturally occurring processes are believed to result in the detoxification of contaminants. While indigenous enzymes are usually not likely to provide satisfactory decontamination of polluted sites, amending soil with enzymes derived from specific microbial cultures or plant materials may enhance incorporation processes. The catalytic effect of enzymes was evaluated by determining the extent of contaminants binding to humic material, and - whenever possible - by structural analyses of the resulting complexes. Previous research on xenobiotic immobilization was mostly based on the application of $^{14}$ C-labeled contaminants and radiocounting. Several recent studies demonstrated, however, that the evaluation of binding can be better achieved by applying $^{13}$ C-, $^{15}$ N- or $^{19}$ F-labeled xenobiotics in combination with $^{13}$ C-, $^{15}$ N- or $^{19}$ F-NMR spectroscopy. The rationale behind the NMR approach was that any binding-related modification in the initial arrangement of the labeled atoms automatically induced changes in the position of the corresponding signals in the NMR spectra. The delocalization of the signals exhibited a high degree of specificity, indicating whether or not covalent binding had occurred and, if so, what type of covalent bond had been formed. The results obtained confirmed the view that binding of contaminants to soil organic matter has important environmental consequences. In particular, now it is more evident than ever that as a result of binding, (a) the amount of contaminants available to interact with the biota is reduced; (b) the complexed products are less toxic than their parent compounds; and (c) groundwater pollution is reduced because of restricted contaminant mobility.

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