미생물에 의해 환원된 철을 이용한 PCE 탈염소화

Abstract

0가 철을 이용한 이용한 반응벽체 기술은 지하수 내 염소계 유기화합물질 저감 기술로서 최근에 각광 받고 있다. 그러나 반응벽체에서 0가 철은 오염물을 처리함에 따라 점차적으로 2가 철과 3가 철로 산화되고 3가 철이 많아질수록 반응벽체 표면에 침작되어 반응벽체의 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 3가 철의 제거는 반응벽체의 성능을 향상시킬 수 있다는 점에서 주목 받고 있다. 침작된 산화철을 제거하기위해서 반응벽체를 꺼내어 산화철을 제거하거나 전기분해 등을 시도할 수 있으나, 많은 비용이 문제가 될 수 있고 전기적 충격으로 인해 주변 환경에 영향을 미친다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 지하환경에 널리 퍼져 있는 철환원 미생물을 이용하여 침작된 산화 철의 환원 가능성을 살피고 이렇게 환원된 철의 염소계 유기 오염물 저감 가능성에 대해서도 연구하였다. 본 연구에서는 철환원 미생물이 혐기성 지역에서는 널리 퍼져 있다는 점에 착안하여 직접 농화 배양한 철환원 혼합 미생물을 사용하였다. 또한, 철환원 미생물의 성장에 미치는 trichloroethylene, perchloroethylene 및 산화철의 영향을 조사하였다. 그 결과 TCE와 PCE는 미생물의 활성에 큰 영향을 미치지 않았으나, 산화철은 과량 존재 시 미생물의 활성을 저해함을 알 수 있었다. 철환원 미생물에 의해 환원된 철에 의한 PCE제어 가능성도 살펴본 결과 50%이상의 PCE저감을 확인할 수 있었고, 비교 실험을 통하여 hematite의 sorption이나 혼합 균주 내의 다른 작용을 가진 미생물에 의한 저감이 아닌 환원된 철에 의한 저감이라는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 실험에 사용되어진 미생물 혼합균를 동정함으로써 실제 이 연구는 혐기적 조건이 잘 조성돼 있는 상태에서 수행되어 졌음을 알 수 있었고 철환원 미생물도 발견이 되어, 농화 과정으로도 충분히 철환원 미생물을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 단일 미생물보다는 혼합균이 오염물이나 지하환경에 잘 적응한다고 알려져 있어 이번 실험에 사용된 혼합균은 비교적 손쉽게 구할 수 있는 편리성과 동정된 미생물을 따로 구입하지 않아도 된다는 경제성 뿐만 아니라 현장 적응성도 클 것으로 기대되고, 오염물을 처리함에 따라 점차 산화된 반응벽체의 성능을 향상시키리라 사료된다. ; Remediation of groundwater using zero valent iron filings has received considerable attention in recent years. However, zero valent iron in permeable reactive barriers(PRBs) is gradually transformed to ferrous, and ultimately to ferric iron as they come into contact with groundwater. Thus, the reduction of ferric iron to ferrous iron is required to enhance the longevity of the reactive barriers. Iron(III) oxides can be used by dissimilatory iron-reducing bacteria(DIRB) as electron accepters in subsurface environments. DIRB gain energy for growth by coupling the oxidation of organic matter to the dissimilatory reduction of iron minerals. In this research, contribution of biotic reaction to perchloroethylene(PCE) transformation was studied in an iron-reducing system using hematite as an electron accepter, organic matter as the electron donor, and DIRB as a mediator. In order to cultivate DIRB, sediments were sampled from sediments, which contain a high fraction of oxidized iron. Activity of DIRB was not affected by chlorinated organic compounds, but affected by iron(III) oxide. Although PCE was not degraded with only iron(III) oxides, PCE was degraded to 50% of its initial concentration with iron(III) oxide and DIRB. It indicates that microbially reduced iron(III) can degrade PCE. In summary, addition of DIRB in PRBs can enhance the longevity of PRBs.