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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이기원 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수
김창균
발행연도
2016
저작권
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수12

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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산성광산배수(AMD; Acid Mine Drainage)는 가행광산 혹은 폐광의 폐갱도나 폐석 등에서 배출되는 강산성의 높은 중금속을 함유한 침출수이다. 황철석(pyrite)은 산소와 물의 반응으로 산과 Fe(Ⅱ)이 발생되고, 용존된 Fe(Ⅱ)은 다시 Fe(Ⅲ)로 산화하는 동시에 많은 양의 산이 발생한다. 이러한 AMD는 주변 농경지와 상수원에 미치는 영향이 크다. AMD는 생물학적으로 처리가 어려우나, 토양미생물에 의해 광물화 또는 대사작용으로 중화가 가능할 것으로 평가된다. 따라서 본 연구는 산성 토양의 생물학적 중화의 가능성을 평가하기 위하여 실시하였다.
본 실험에서는 인공토양을 사용하였으며, OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) guideline 207에 따라 규사(industrial sand) 70%, 카오린(kaolin clay) 20% 그리고 스패그넘 피트(sphagnum peat) 10%로 구성하여 제조하였다. 황철석의 산화를 모사한 인공AMD는 2 M FeSO4와 2 M H2SO4 수용액을 혼합, 제조하여 실험에 사용하였다. 중화에 사용한 미생물은 인하대학교 정원에서 채취한 토양의 토착미생물을 이용했으며, 16s rRNA를 이용한 종분석을 통해 Citrobacter sp., Enterococcus sp., Klebsiella sp., Kluyvera sp. and Raoultella sp. 등으로 구성된 것을 확인하였다. 미생물은 30℃ LB(Luria-Bertani)배지에서 24시간 배양 후 사용하였다. 실험은 광산토양의 생물학적 중화 가능성을 확인하고자 실험을 실시하였다. 실험을 진행하는 동안 pH, NH4+, acidity, 미생물의 활성도를 분석하였다.
전체적으로 pH, NH4+, 미생물 활성도는 증가하였고 acidity는 감소하였다. 인공토양 10 g을 주입한 set에서 6일 동안 pH 4에서 7.6까지 상승하였으며, 이는 NH4+가 15.1 mg/L 생성하며 pH 증가에 기인한 것으로 판단함. 또한 AMD 820 μL 이상 주입 및 피트모스 5 g에 주입 시 미생물 성장 저해가 발생하였다. 이는 AMD의 미생물 성장 저해와 피트모스에 포함된 humic 물질의 영향으로 미생물의 성장을 저해하는 것으로 판단하였다.

목차

Abstract ⅰ
요약문 ⅱ
Contents ⅳ
List of Tables ⅶ
List of Figures ⅷ
1. Introduction 1
2. Material and Methods 3
2.1 Artificial soil 3
2.1.1 Industrial sand 3
2.1.2 Kaolin clay 3
2.1.3 Sphagnum peat 3
2.2 Artificial acid mine drainage 4
2.3 Microorganisms and Culture 4
2.3.1 Isolation of indigenous soil microorganisms 4
2.3.2 Myxococcus xanthus 6
2.4 TOC of sphagnum peat 6
2.5 Method of microbial neutralization experiment 7
2.5.1 Microbiological neutralization with artificial mine drainage 7
2.5.2 Neutralization potential as a function of artificial soil quantity 8
2.5.3 Neutralization potential as a function of more than 50 g of artificial soil quantity 9
2.5.4 Neutralization potential as a function of peat moss quantity 10
2.5.5 Neutralization potential as a function of artificial mine soil quantity 11
2.5.6 Neutralization potential as a function of concentration of microorganism 12
2.6 Analytical methods 13
2.6.1 The 16S rRNA gene cloning for the indigenous soil microorganisms 13
2.6.2 pH 13
2.6.3 Acidity 13
2.6.4 NH4+ ion concentration 14
2.6.5 Microbial activity 14
3. Results and Discussion 15
3.1 Identification of bacteria species by 16S rRNA gene analysis 15
3.1.1 Indigenous microorganisms A 15
3.1.2 Indigenous microorganisms B 17
3.2 TOC of peat moss 19
3.3 Microbiological experiment of neutralization potential in accordance with artificial mine drainage 19
3.4 Experiment of neutralization potential in accordance with amount of artificial soil 21
3.4.1 Indigenous microorganisms A 21
3.4.2 Indigenous microorganisms B 23
3.4.3 M. xanthus 24
3.5 Experiment of neutralization potential in accordance with amount of more than 50g of artificial mine soil 26
3.5.1 Indigenous microorganisms A 26
3.5.2 Indigenous microorganisms B 28
3.6 Experiment of neutralization potential in accordance with amount of peat moss 30
3.6.1 Indigenous microorganisms A 30
3.6.2 Indigenous microorganisms B 33
3.7 Experiment of neutralization potential in accordance with amount of artificial mine soil 34
3.7.1 Indigenous microorganisms A 35
3.7.2 Indigenous microorganisms B 36
3.8 Experiment of neutralization potential in accordance with concentration of microorganisms 38
3.8.1 Indigenous microorganisms A (5 %) 39
3.8.2 Indigenous microorganisms A (10 %) 41
3.8.1 Indigenous microorganisms B (5 %) 42
3.8.2 Indigenous microorganisms B (10 %) 44
3.9 Experimental result of correlation between pH and microbial activity 47
3.10 Experimental result of correlation between pH and NH4+ 49
4. Conclusion 51
References 53

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