식물복원기술을 이용한 오염토양 처리방법
专利汇可以提供식물복원기술을 이용한 오염토양 처리방법专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: A phytoremediation method of a contaminated soil by PAHs (poly aromatic hydrocarbons), especially pyrene, by using alfalfa, rhizosph microflora and shell powder is provided. CONSTITUTION: Rhizosph microflora is added 1 kg of contaminated soil by PAHs in an amount of 0.01 to 1 g, and then alfalfa is planted in the contaminated soil, wherein moisture content of the contaminated soil is kept within 40 to 60 vol.%, and shell powder is optionally added to the contaminated soil in an amount of 5 to 50 g per 1 kg of contaminated soil.，下面是식물복원기술을 이용한 오염토양 처리방법专利的具体信息内容。
형질전환 식물체를 이용한 오염 토양 처리방법{A pollution soil disposal mehtod using Phytoremediation}
본 발명은 식물을 이용한 유류로 오염된 토양의 정화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토양에 배양한 토양미생물 및 패각분말을 첨가하고 수분을 40∼60부피%를 유지하여 토양내의 pyrene의 농도를 낮게하는 것으로 형질전환 식물체를 이용한 오염 토양 처리방법에 관한 것이다.
특히 유류에 포함된 PAHs(poly aromatic hydrocarbons)중에서 pyrene은 생물학적 분해능이 비교적 낮은 유해화학물질이다. PAHs의 독성효과는 호흡, 피부접촉 그리고 소화기에 의해 신체에 흡수되어 나타난다. PAHs는 eucaryotic degredation pathway를 거쳐 대사되며 화합물은 초기에 liver monooxygenases에 의해서 arene oxides(epoxides), dihydrodiols, phenols 그리고 quinones로 전환된다. 특히 Epoxides는 유전물질과 결합하여 종양의 출발점이 된다.
오염된 환경에서 PAHs를 제거하기 위한 과정은 휘발, 침출 그리고 광분해와 같은 메카니즘이 효과적일 수도 있지만 주요과정은 미생물에 의한 분해이며 bioremediation은 유망한 정화방법중의 하나이다.
최근에 식물을 이용한 PAHs의 정화방법은 넓은 범위에 걸쳐서 저농도로 오염되어 있는 토양인 경우에 적합한 것으로 주목받고 있다. 식물에 의한 토양중의 PAHs 제거의 효과적인 결과는 두가지 측면으로 고려할 수 있다.
첫 번째, 식물뿌리는 유기오염물질을 흡수, 축적하여 대사작용에 이용하거나 휘발시킨다.
두 번째는 식물뿌리 주위의 rhizosphre microflora가 오염물질의 미생물 분해를 가속화 시킨다. Rhizosphre 토양에서 미생물의 높은 밀도와 다양성 때문에 후자가 PAHs의 미생물 분해를 위한 중요한 인자로 간주된다. Rhizosphre effect는 non-rhizosphre 토양에서의 미생물의 수 대 rhizosphre토양에서의 미생물의 수의 비로 보통 5∼20범위에 있다.
즉, 식물을 이용한 유류로 오염된 토양의 정화법등은 Ecological Engineering 또는 Biosource Technology등을 통해 널리 알려져 있다. 그러나 phytoremediation법은 처리속도가 느리고 처리기간이 길다.
그러므로, 특히 유류으로 오염된 토양의 phytoremediation법에 의한 정화법에서 처리속도를 가속화시켜 처리기간과 효율을 증진시키는 기술이 절실하게 요구된다고 할 것이나 지금까지는 유류에 포함된 생물학적으로 난분해성인 PAHs 때문에 쉽게 정화할수 없는 단점을 해결할 수 있는 방안을 찾지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 식물에 의하여 유류로 오염된 토양의 pyrene을 처리하는데 있어서 rhizosph토양의 미생물의 밀도와 토양의 상태가 pyrene의 처리효율에 크게 영향을 미칠 수 있을 것이므로, 토양미생물을 배양하여 rhizosphere 지역에 접종하므로서 미생물의 밀도를 높혀서 phytoremediation의 상승제로 사용할 수 있는 형질전환 식물체를 이용한 오염 토양 처리방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 pyrene의 phytoremediation에서 rhizosphere 토양에 패각을 첨가하여 phytoremediation에 의한 토양 정화를 효과적으로 촉진시켜 처리효율을 증진할 수 있는 형질전환 식물체를 이용한 오염 토양 처리방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 1kg의 토양당 배양한 토양미생물의 양을 0.01 ∼ 1g 첨가하고 알팔파를 심어 실온으로 유지하고 수분을 40∼60부피%로 유지하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 1kg의 토양당 패각분말 5 ∼ 50g을 더 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
토양을 수거하는 단계, 토양은 사용하기전에 1/4＂체를 사용하여 처리하고 토양의 특성을 분석한다. 토양의 특성은 표 1과 2에 나타낸바와 같다. 토양중의 PAHs 농도를 가각 100mg/kg으로 조절하기 위하여 4000mg pyrene/L acetone 용액중에서 25mL를 취하여 1kg의 토양에 분무시켜 혼합하였다. 식물은 알팔파를 사용하였고 오염된 토양으로만 구성된 반응기(화분), 오염된 토양과 알팔파로 구성된 반응기, 오염된 토양과 알팔파로 구성된 반응기에 배양된 토양미생물을 다양한 밀도로 접종한 반응기, 오염된 토양과 알팔파로 구성된 반응기에 다양한 농도의 패각을 첨가한 반응기 그리고 오염된 토양과 알팔파로 구성된 반응기에 배양된 토양미생물을 접종하고 패각을 첨가한 반응기를 구성하여 pyrene으로 오염된 토양을 처리할 수 있도록 하였다.
본 발명에 있어서 phytoremediation은 온도와 수분에 의하여 영향을 받을 수 있으므로 온도는 실온을 유지하였고 토양의 수분은 40-30%로 유지되도록 하였으며 실험은 150일동안 수행되었으며 샘플의 분석은 한번에 각 토양 종류별로 3개의 반응기를 취해서 15일 간격으로 하였다.
또한 다음 표 3에 도시한 바와 같은 토양미생물 배양액으로 배양한 토양미생물을 접종할때 토양미생물의 양과 패각의 양등의 조절이 매우 중요하였다.
이처럼 본 발명에 의해 토양미생물을 phytoremediation 공정에 첨가하면 rhizosphere 토양속의 미생물밀도의 증가에 기인하여 처리효율이 증가하고 처리기간이 단축되었으며, 또한 패각분말을 첨가한 rhizosphere 토양의 처리 효율도 증가하고 처리기간도 단축되는 것을 확인 할 수 있었다.
이는 패각의 주성분인 탄산칼슘이 미생물의 성장에 필요한 무기성분(영양분)이 되어 미생물의 성장을 촉진하는 것으로 판단된다.
토양미생물과 패각을 동시에 첨가하면 상승효과가 나타나 rhizosphere 토양의 처리효율과 처리기간이 각각을 첨가할 때 보다 향상되었다.
또한 본 발명에 의해 종래의 phytoremediation과 토양미생물과 패각을 첨가한 개선된 phytoremediation의 처리효과 정도를 알아보기 위하여 시간에 따라 각 구성된 반응기의 토양을 채취하여 토양속의 pyrene을 용매로 추출하여 가스크로마토그래프로 농도를 측정하여 처리효율과 처리기간을 확인 할 수 있었다.
이하 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
1kg의 토양을 반응기에 넣고 알팔파를 심어 실온으로 유지하고 수분을 40∼60%로 유지하여 시간에 따른 pyrene의 분해정도를 확인한다.
실시예 2
1kg의 토양에 배양한 토양미생물의 양을 0.01 ∼ 1g 첨가하여 반응기에 넣고 알팔파를 심어 실온으로 유지하고 수분을 40∼60%로 유지하여 시간에 따른 pyrene의 분해정도를 확인한다.
실시예 3
1kg의 토양에 패각분말 5 ∼ 50g 첨가하여 반응기에 넣고 알팔파를 심어 실온으로 유지하고 수분을 40∼60%로 유지하여 시간에 따른 pyrene의 분해정도를 확인한다.
실시예 4
1kg의 토양에 배양한 토양미생물의 양을 0.01 ∼ 1g 첨가하고, 패각분말 5 ∼ 50g 첨가하여 반응기에 넣고 알팔파를 심어 실온으로 유지하고 수분을 40∼60%로 유지하여 시간에 따른 pyrene의 분해정도를 확인한다.
상기 실시예 1 내지 4의 pyrene의 농도를 표 4에 나타내었다.
시험결과 본 발명에 의해 처리되어 pyrene의 농도가 낮아진 토양의 처리효율은 5%에서 25%로 증가하였고 따라서 처리기간도 단축 시킬수 있었다.
이는 본 발명에 의해 phytoremediation으로 유류로 오염된 토양을 우수한 효율로 처리 할 수 있음을 의미하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 종래 일반폐기물로 분류되어 폐기되던 패각을 토양오염처리를 위한 phytoremediat 촉진제로 사용함으로서 재활용자원으로 활용할 수 있고 고유의 토양미생물을 배양하여 함께 phytoremediation에 적용함으로서 오염된 토양을 저비용으로 효과적으로 처리할 수 있는 방안이므로 국가의 경제에도 도움이 될 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
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