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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 배범한
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 가천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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군사격장 사격훈련으로 인한 화약물질의 지속적인 자연계 유출이 심각한 문제로 대두되고 있다. 특히 RDX는 난분해성이며 토양지체현상이 발생하지 않아 이동성이 높은 화약물질로, 수계에 유출될 경우 잔류가능성이 있다고 평가되고 있다. 본 연구는 오염물질 분해가 가능한 미생물을 투입하는 생물학적 오염정화기법인 bioaugmentation 공법의 적용을 위하여 사격장에서 RDX를 분해할 수 있는 호기성 토착미생물군을 분리하고 RDX 분해 최적화 조건을 제시하기 위한 연구를 수행하였다.
회분식 반응조에서 RDX를 질소원으로, glucose를 탄소원으로 사용하는 질소제한배지와 RDX를 질소 및 탄소원으로 사용하는 탄소-질소제한배지에 사격장 토양을 넣고 진탕배양하였다. 이 후 6개월간 수차례 계대 배양하여 안정된 RDX 분해 혼합미생물군을 얻었다.
회분식 반응조에 RDX를 질소원으로 하는 배지에 분리한 혼합미생물군을 접종하고, 시간경과에 따른 RDX, 음이온 및 유기산 농도를 측정하였다. 그 결과, 탄소원 (glucose) 무첨가군보다 첨가군에서 nitrite 및 nitrate 축적량이 많아, 혼합미생물군이 탄소원이 풍부한 조건에서 RDX를 질소원으로 사용함을 확인하였다. 이 과정에서 탄소원 분해시 생성된 유기산으로 인해 배지 내 pH가 감소하였다. TSS와 OD600의 상관관계로 측정한 혼합미생물군 농도로 평균화한, 질소원제한배지에서의 RDX 분해율은 0.196 mg-RDX/ mg-TSS/day이었다.
질소원 종류에 따른 RDX 분해실험에서, 혼합미생물군은 탄소원 존재 시 고농도의 nitrate 존재하여도 RDX를 질소원으로 사용하였고, ammonium 존재 시에는 RDX 분해가 완전 저해되었다. 혼합미생물군은 일부 diauxie 성장을 보였으나, Monod equation에 의해 성장을 예측할 수 있었다. 이 때, 최고성장률 는 2.3 hr-1, 반포화상수 는 9.3 g/L이었고, RDX 분해를 위한 glucose 최적 농도는 1.0 g/L이었다.
미생물 군집 분석 결과, RDX 분해 산물인 MDNA (methylene- dinitramine)와 분자구조가 비슷한 NDMA (n-nitrosodiamethylamine)를 분해하는 Ralstonia pickettii 종과 기회종 미생물 Helicobacter mesocricetorum 종이 RDX가 모두 분해된 배양액에서 우점하였다. RDX 분해 미생물로 보고된 Rhodococcus, Pseudomonas, Sphingomonas 종도 발견되었으나 그 구성비는 매우 작았다.
향후 현장토양 Pilot 실험을 진행하여 현장 적용성을 판단한 후, LC-MS/MS를 통한 RDX 분해산물의 정성 및 정량을 통해 중간 산물을 확인한 다음, 사격장 토양에서 분리한 안정된 RDX 분해 혼합미생물군에 의한 RDX 분해 경로 규명이 필요하다.
회분식 반응조에서 RDX를 질소원으로, glucose를 탄소원으로 사용하는 질소제한배지와 RDX를 질소 및 탄소원으로 사용하는 탄소-질소제한배지에 사격장 토양을 넣고 진탕배양하였다. 이 후 6개월간 수차례 계대 배양하여 안정된 RDX 분해 혼합미생물군을 얻었다.
회분식 반응조에 RDX를 질소원으로 하는 배지에 분리한 혼합미생물군을 접종하고, 시간경과에 따른 RDX, 음이온 및 유기산 농도를 측정하였다. 그 결과, 탄소원 (glucose) 무첨가군보다 첨가군에서 nitrite 및 nitrate 축적량이 많아, 혼합미생물군이 탄소원이 풍부한 조건에서 RDX를 질소원으로 사용함을 확인하였다. 이 과정에서 탄소원 분해시 생성된 유기산으로 인해 배지 내 pH가 감소하였다. TSS와 OD600의 상관관계로 측정한 혼합미생물군 농도로 평균화한, 질소원제한배지에서의 RDX 분해율은 0.196 mg-RDX/ mg-TSS/day이었다.
질소원 종류에 따른 RDX 분해실험에서, 혼합미생물군은 탄소원 존재 시 고농도의 nitrate 존재하여도 RDX를 질소원으로 사용하였고, ammonium 존재 시에는 RDX 분해가 완전 저해되었다. 혼합미생물군은 일부 diauxie 성장을 보였으나, Monod equation에 의해 성장을 예측할 수 있었다. 이 때, 최고성장률 는 2.3 hr-1, 반포화상수 는 9.3 g/L이었고, RDX 분해를 위한 glucose 최적 농도는 1.0 g/L이었다.
미생물 군집 분석 결과, RDX 분해 산물인 MDNA (methylene- dinitramine)와 분자구조가 비슷한 NDMA (n-nitrosodiamethylamine)를 분해하는 Ralstonia pickettii 종과 기회종 미생물 Helicobacter mesocricetorum 종이 RDX가 모두 분해된 배양액에서 우점하였다. RDX 분해 미생물로 보고된 Rhodococcus, Pseudomonas, Sphingomonas 종도 발견되었으나 그 구성비는 매우 작았다.
향후 현장토양 Pilot 실험을 진행하여 현장 적용성을 판단한 후, LC-MS/MS를 통한 RDX 분해산물의 정성 및 정량을 통해 중간 산물을 확인한 다음, 사격장 토양에서 분리한 안정된 RDX 분해 혼합미생물군에 의한 RDX 분해 경로 규명이 필요하다.
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