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소화슬러지를 이용한 토양 내 석유계 탄화수소의 혐기성 분해
Anaerobic Degradation of Petroleum Hydrocarbons in Soil by Application of a Digestion Sludge

이태호    (부산대학교 환경공학과   ); 변임규    (부산대학교 환경기술산업개발연구소   ); 박정진    (부산대학교 환경공학과   ); 박현철    (부산대학교 환경공학과   ); 박태주    (부산대학교 환경공학과  );
  • 초록

    혐기성 소화조 슬러지 주입에 의한 디젤오염(10,000 mg/kg soil) 토양 내 석유계 탄화수소의 혐기성 분해에 관하여 조사하였다. 오염된 토양 50 g에 총휘발성 고형물 농도 2,000 mg/L인 소화조 슬러지를 15 mL/kg soil와 30 mL/kg soil 농도로 주입하고 90일간 배양한 결과, 각각 37.2%와 58.0%의 총석유계 탄화수소(TPH)의 분해율을 나타내었다. 슬러지를 주입하지 않은 오염토양 대조군과 멸균된 토양에 멸균된 슬러지를 주입한 대조군에서는 120일간의 배양에서 초기 첨가한 디젤의 17%와 4%가 각각 제거된 것에 비하여, 전자수용체의 종류를 달리한 여러 혐기성 조건, 즉, 질산염 환원 조건, 황산염 환원 조건, 메탄생성 조건, 혼합 전자수용체 조건 모두에서 소화조 슬러지 주입에 의해 토양 내 디젤의 40% 이상이 분해됨을 확인할 수 있었다. 배양 120일 동안의 오염토양 내 TPH의 분해율은 혼합 전자수용체 조건에서 75%로 가장 높았으며, 황산염 환원 조건(67%), 질산염 환원 조건(13%), 메탄생성 조건(43%) 순으로 나타났다. 그러나 난분해성 물질로 알려진 isoprenoid의 분해율은 황산염 환원 조건이 다른 전자수용체 조건에 비해 가장 높은 분해율을 나타내었다. 본 연구 결과를 통하여, 소화조 슬러지를 이용하여 혐기성 상태에서 오염토양 내 디젤을 분해하는 기술은 석유계 탄화수소로 오염된 토양의 실질적인 복원에 유용한 것으로 판단되었다.


    Anaerobic degradation of petroleum hydrocarbons in a soil artificially contaminated with 10,000 mg/kg soil of diesel fuel was tested by adding an anaerobic sludge taken from a sludge digestion tank. Treatments of soil(50 g) with 15 mL/kg soil and 30 mL/kg soil of the digestion sludge(2,000 mg/L of vss(volatile suspended solids)) showed 37.2% and 58.0% of total petroleum hydrocarbons(TPH) removal during 90 days incubation, respectively. In evaluation of several anaerobic conditions including nitrate reducing, sulfate reducing, methanogenic, and mixed electron accepters condition, treatments with the digested sludge showed significant degradation of diesel fuel under all anaerobic conditions compare to a control treatment of soil without the sludge and a treatment of autoclaved soil treatment with autoclaved digestion sludge. The rate of diesel fuel degradation was the highest in the treatment with the sludge and mixed electron accepters (75% removal of TPH) for 120 days incubation followed in order by sulfate reducing, nitrate reducing, methanogenic condition as 67%, 53%, 43%, respectively. However, the removal rate of non-biodegradable isoprenoid was the highest in the sulfate reducing condition. These results suggest that anaerobic degradation of diesel fuel in soil with digested sludge is effective for practical remediation of soil contaminated with petroleum hydrocarbons.


  • 주제어

    토양오염 .   디젤오염 .   생물학적 복원 .   혐기성 소화조 슬러지 .   전자수용체 조건.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Lovely, D. R and Lonergan, D. K., 'Anaerobic oxidation of toluene, phenol, and p-cresol by the dissimilatory iron-reducing organism, GS-15,' Appl. Environ. Microbiol., 56, 1858-1864(1990) 
    2. Zengler, K., Richnow, H. H., Rossello-Mora, R., Michaelis, W., and Widdel, F., 'Methane Formation from long-chain alkane by anaerobic microorganisms,' Nature, 401, 266-269(1999) 
    3. So, C. M. and Young, L. Y., 'Isolation and characterization of a sulfate-reducing bacterium that anaerobically degrades alkanes,' Appl. Environ. Microbiol., 65, 2969-2976(1999) 
    4. Hutchius, S., Sewell, G. W., Kovacs, D. A., and Smith, G. B., Biodegradation of aromatic hydrocarbons by aquifer microorganisms under denitrifying conditions, Environ. Sci. Technol., 25, 68-76(1991) 
    5. Stetter, K. O., Huber, R., Blochl, E., and Kuur, M. 'Hyperthermophilic archaea are thriving in deep north sea and Alaskan oil reservoirs,' Nature, 365, 743-745(1993) 
    6. Coates, J. D., Joan Woodward, Jon Allen, Paul Philp and Derek R Lovley, 'Anaerobic Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons and alkanes in petroleumcontaminated marine harbor sediments,' Appl. Environ. Microbiol., 63, 3589-3593(1997) 
    7. Kuhn, E. P., Zeyer, J., Eicher, P., and Schwarzenbach, R.P., Anaerobic degradation of alkylated benzenes in denitrifying laboratory aquifer column, Appl. Environ. Microbiol., 54, 490-496(1988) 
    8. Spormann, A. M. and Widdel, F., 'Metabolism of alkylbenzenes, alkanes and other hydrocarbons in anaerobic bacteria,' Biodegradation, 11, 85-105(2000) 
    9. Boopathy, R., 'Anaerobic degradation of No. 2 diesel fuel in the wetland sediments of Barataria-Terrebonne estuary under various electron acceptor conditions,' Bioresour. Technol., 86, 171-175(2003) 
    10. AI-Awadhi, N., AI-Daher, R., Elnawawy, A., and Balba, M.T., 'Bioremediatin of oil-contarniated soil in Kuwait. I. Landfarming to remediate oil-contaminated soil,' J. Soil Contamination, 5(3), 243-260(1996) 
    11. Coates, J. D., Robert T. Anderson, Joan C. Woodward, Elizaabeth J. P. Phillips, and Derek R. Lovely. Anaerobic hydrocarbon degradation in petroleum-contaminated harbor sediments under sulfate-reducing and artificially imposed iron-reducing conditions, Environ. Sci. Technol., 30, 2784-2789(1996) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Jung, Hyun-Gyu ; Choi, Sang-Il ; Kim, Hye-Jin ; Kim, Sang-Kook ; Kim, Yu-Beom 2011. "Characteristics of TPH Decomposition in a Close-typed Simulated Biopile System Amended with a Sintered Porous Media" 韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of Soil Science and Fertilizer, 44(3): 415~424     

 저자의 다른 논문

  • 이태호 (59)

    1. 1982 "적색효모 세포벽용해효소의 기질특이성에 관한 연구" 산업미생물학회지 = Korean journal of applied microbiology and biotechnology 10 (4): 245~252    
    2. 1989 "Rhodotorula glutinis K-24가 생산하는 Invertase Isozymes군에 관한 비교 연구" 산업미생물학회지 = Korean journal of applied microbiology and biotechnology 17 (4): 313~320    
    3. 1990 "Rhodotorula glutinis K-24에 의해 구성적으로 생산되는 세포외 Invertase의 정제 및 특성" 산업미생물학회지 = Korean journal of applied microbiology and biotechnology 18 (4): 368~375    
    4. 1990 "발아 옥수수 amylases의 정제 및 특성" 한국영양식량학회지 19 (6): 625~635    
    5. 1992 "Purification and Characterization of Soymilk-clotting Enzyme Produced by Penicillium sp." Journal of microbiology and biotechnology 2 (1): 14~20    
    6. 1993 "Penicillum sp. 에 의해 생산되는 Lipoxygenase Inhibitor의 정제 및 성질" 한국영양식량학회지 22 (6): 833~838    
    7. 1994 "이담자 효모균의 성분화과정에서 막단백질 중 $\Ca^{2+}$-ATPase와 trigger peptidase(TPase)의 상호관계" 산업미생물학회지 = Korean journal of applied microbiology and biotechnology 22 (1): 1~6    
    8. 1994 "유기용매계에서 리파제에 의한 에스테르 화합물 합성" 한국영양식량학회지 23 (3): 496~501    
    9. 1994 "Iron Superoxide Dismutase( Fe-SOD)를 생산하는 미생물의 선발 및 배양" 한국영양식량학회지 23 (6): 1020~1026    
    10. 1995 "응집제 생산균주의 분리 및 배양특성" 한국영양식량학회지 24 (5): 790~795    
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