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금속환원미생물에 의한 수용액의 산화/환원전위 변화 및 생합성 맥키나와이트의 역할
Change of Oxidation/Reduction Potential of Solution by Metal-Reducing Bacteria and Roles of Biosynthesized Mackinawite

이승엽    (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부   ); 오종민    (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부   ); 백민훈    (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부   ); 이용재    (연세대학교 지구시스템과학부  );
  • 초록

    토양 하부 및 지하수에 생존하고 있는 미생물들이 지하수의 산화/환원전위 변화에 관여하는 사실을 알아보기 위해 미생물들을 주입한 수용액의 시간별 Eh 변화량을 측정하였다. 황산염환원 미생물이 주입된 경우 수용액의 Eh값이 5일 만에 -120 mV에서 -500 mV까지 떨어졌으며, 실험 결과 디설프리칸스 세균이 불가리스 세균보다 수용액을 환원하는 능력이 상대적으로 좋았다. 철환원 미생물인 스와넬라 세균의 경우 Eh값이 황산염환원 세균보다 조금 높은 -400 mV를 보여 주었다. 금속환원미생물에 의해 수용액의 Eh값이 떨어지는 동안 용존 황산염 혹은 산화철이 환원되고 맥키나와이트(FeS)라는 황화광물이 형성되기 시작하였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 일반 지하수의 산화/환원전위는 그 지하수에 생존하고 있는 지하미생물들의 대사 활동에 많은 영향을 받고 있다는 사실과 극환원된 지하수 및 생기원 황화광물들이 풍부한 지하 환경은 산화 핵종들이 환원된 형태로 침전되어 핵종 이동이 억제될 가능성이 높은 곳으로 판단된다.


    In order to identify if bacteria surviving in soils and groundwater can change the oxidation/reduction potential of groundwater, Eh values of solution that contained bacteria were measured for 2 weeks. The Eh values of the solution reacted with sulfate-reducing bacteria decreased from -120 mV to -500 mV in 5 days, and $Desulfuricans$ was superior to $Vulgaris$ in reducing the solution. The Eh value was relatively higher for the solution containing $Shewanella$ , iron-reducing bacteria, showing -400 mV. During the Eh decrease by the metal-reducing bacteria, a sulfide mineral such as mackinawite (FeS) started precipitating through the microbial reducing process for sulfate and ferric iron. These results show that the ORP of natrual groundwater may be sensitive to the geomicrobial respiration. In addition, a subsurface environment where groundwater is highly reduced and sulfide minerals are largely biogenerated may be a good place to retard the migration of oxidized radionu-clides by making them precipitated as reduced forms.


  • 주제어

    산화환원전위 .   금속환원미생물 .   맥키나와이트 .   황화광물 .   핵종.  

  • 참고문헌 (17)

    1. 노열, 문희수, 송윤구 (2002) 철환원 박테리아에 의한 금속 환원 및 광물형성. 한국광물학회지, 15, 231-240. 
    2. 이승엽, 백민훈, 송준규 (2009) 스와넬라균(Shewanellap.)에 의한 용존우라늄 제거 특성 및 방사성폐기물 처분에의 응용. 자원환경지질, 42, 471-477.     
    3. 오종민, 이승엽, 백민훈, 노열 (2010) 한국원자력연구원 지하심부 미생물에 의한 용존우라늄 제거 및 광물화 특성. 한국광물학회지, 23, 107-115.     
    4. 이승엽, 오종민, 백민훈 (2011) 국내 지하수에 서식하는 바쿨라텀에 의한 용존우라늄 제거 및 미량 중금속 원소들의 영향. 한국광물학회지, 24, 83-90.     
    5. 이종운, 전효택 (2000) 원소의 지구화학적 거동에 미치는 박테리아의 영향: 지구 미생물학의 최근 연구 동향. 자원환경지질, 33, 353-365. 
    6. 한정상 (1998) 지하수환경과 오염. 박영사, 서울, 1071p. 
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    9. Ehrlich, H.L. and Newman, D.K. (2009) Geomicrobiology (5th Ed.). CRC Press, 606p. 
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    13. Lovley, D.R. (1991) Dissimilatory Fe(III) and Mn(IV) Reduction. Microbiol. Reviews, 55, 259-287. 
    14. Neck, V. and Kim, J.I. (2001) Solubility and hydrolysis of tetravalent actinides. Radiochim. Acta, 89, 1-16. 
    15. Ohfuji, H. and Rickard, D. (2006) High resolution transmission electron microscopic study of synthetic nanocrystalline mackinawite. Earth Planet. Sci. Lett., 241, 227-233. 
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    17. Zhang, P.C. and Brady, P.V. (2002) Geochemistry of Soil Radionuclides. SSSA Special Publication Number 59, Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin, USA, 252p. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (5)

    1. Lee, Seung Yeop ; Cho, Hye-Ryun ; Baik, Min Hoon ; Jung, Euo Chang ; Jeong, Jongtae 2012. "Sorption Characteristics of Uranium on Goethite and Montmorillonite under Biogeochemical Reducing Conditions" 韓國鑛物學會誌 = Journal of the mineralogical society of Korea, 25(4): 263~270     
    2. Lee, Seung-Yeop ; Baik, Min-Hoon ; Jeong, Jong-Tae 2012. "Study on the Oxidation and Dissolution Characteristics of Biogenic Mackinawite" 韓國鑛物學會誌 = Journal of the mineralogical society of Korea, 25(3): 155~162     
    3. Lee, Seung Yeop ; Jeong, Jongtae 2013. "Corrosive Characteristics of Metal Materials by a Sulfate-reducing Bacterium" 韓國鑛物學會誌 = Journal of the mineralogical society of Korea, 26(4): 219~228     
    4. Lee, Ji Young ; Lee, Seung Yeop ; Baik, Min Hoon ; Jeong, Jong Tae 2013. "Existence and Characteristics of Microbial cells in the Bentonite to be used for a Buffer Material of High-Level Wastes" 방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, 11(2): 95~102     
    5. Lee, Seung Yeop ; Roh, Yul ; Jeong, Jong Tae 2014. "Changes of the Oxidation/Reduction Potential of Groundwater by the Biogeochemical Activity of Indigenous Bacteria" 자원환경지질 = Economic and environmental geology, 47(1): 61~69     

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