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(인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수
김창균
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본 연구에서는 생광물화 미생물인 Myxococcus xanthus 균을 이용하여 액체배지에서 산성비 성분에 대한 중화능을 평가하였으며, 액체배지에 산성비 성분과 인공토양을 첨가하여 산성비에 의해 산성화된 인공토양에 대한 M. xanthus 균의 중화 가능성을 평가하였다. 또한 인공토양을 구성하는 성분 중 하나인 피트모스가 M. xanthus 균의 중화능에 미치는 영향에 대한 연구도 실시하였다.
액체배지에서 SAR (Simulated Acid Rain)을 이용하여 초기 pH를 4.0, 4.5, 5.0으로 조절하여 실험하였다. 실험결과, M. xanthus 균을 적용했을 때, 최종 pH가 최대 7.3까지 증가하여 M. xanthus 균의 중화능을 확인하였다. M. xanthus 균의 대사과정에 의해 발생하는 NH4+ 농도도 증가하여 액체배지의 pH 상승이 M. xanthus 균에 의한 것임을 확인하였다.
액체배지에 인공토양을 넣고 SAR로 pH를 조절해 새로운 배지를 제조하였다 (Artificial Soil Mixed Medium, ASMM). 초기 pH에 따라 중화되는 인공토양의 양을 비교한 결과, 초기 pH 5.0에서는 50 g 이하, 초기 pH 4.5에서는 25 g 이하의 인공토양을 투입하였을 때 pH가 상승하였다. 그러나 초기 pH 4.0에서는 인공토양 25 g에 대해서만 pH가 5.4까지 증가하였다. 미생물 활성도는 대체로 pH가 상승할수록 높게 측정되었지만, 그렇지 않은 경우도 존재하였다.
M. xanthus 균의 중화능에 피트모스가 미치는 영향을 확인하고자, 피트모스의 함량을 조절한 인공토양 (10 ~ 50 %)을 이용하여 ASMM을 제조하고 실험에 사용하였다. 초기 pH에 따른 실험결과, 초기 pH 5.0에서는 피트모스의 함량이 증가할수록 초기 중화속도가 느렸지만, pH는 더 많이 증가하는 경향을 보였다. 초기 pH가 4.5일 때는 피트모스 함량이 증가할수록 중화속도 및 최종 pH가 낮아지는 것을 확인하였다. 초기 pH가 감소할수록 M. xanthus 균이 피트모스에 의한 영향을 더 크게 받는 것을 확인할 수 있었다.
초기 pH에 따라 pH가 증가하지 않았던 인공토양 질량을 대상으로 피트모스의 함량을 1 %와 5 %로 줄여 실험한 결과, pH가 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 인공토양 내 피트모스의 함량이 감소할수록 pH가 더 빨리 상승하고 최종 pH도 높아지는 것을 확인하였다. 또한 NH4+ 농도와 미생물 활성도가 더 높은 경향을 보였지만, 산도는 큰 차이를 보이지 않았다.
M. xanthus 균을 이용하여 실험한 결과, 산성비에 의해 산성화된 인공토양의 중화 가능성을 확인하였다. 인공토양의 성상 및 산성화된 정도에 따라 중화되는 인공토양의 질량과 중화 정도는 차이를 보였다. 본 연구는 인공토양을 대상으로 진행되어 향후 실제 토양을 이용한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

목차

  1. 요 약 문ⅰ
    ABSTRACT ⅲ
    Contents ⅴ
    List of Tables ⅶ
    List of Figures ⅷ
    1. Introduction 1
    2. Materials and Methods 7
    2.1 Microorganism and culture medium 7
    2.2 Simulated acid rain (SAR) preparation 7
    2.3 Batch experiment in liquid medium 8
    2.4 Batch experiment in ASMM 9
    2.4.1 Artificial soil preparation 9
    2.4.2 Acid neutralization with varying amount of AS 9
    2.4.3 Experiment based on peat moss content in AS 11
    2.4.4 ASMM experiments with varying microbail biomass 13
    2.5 Analytic methods 13
    2.5.1 pH and microbial biomass 13
    2.5.2 NH4+ concentration 13
    2.5.3 Acidity 14
    2.5.4 Microbial activity 14
    3. Results and Discussion 15
    3.1 Evaluation of neutralizing capacity in liquid medium 15
    3.2 Evaluation of neutralizing capacity at initial pH 5.0 17
    3.2.1 Evaluation based on AS mass 17
    3.2.2 Effect of peat moss content in AS 20
    3.2.3 Evaluation according to microorganism amount 19
    3.3 Evaluation of neutralizing capacity at initial pH 4.5 32
    3.3.1 Evaluation based on AS mass 32
    3.3.2 Evaluation based on peat moss content in AS 35
    3.4 Evaluation of neutralizing capacity at initial pH 4.0 43
    3.4.1 Evaluation based on AS mass 43
    4. Conclusion 46
    5. References 48

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