탈염소화 번역(한국어 원본)3. 3. 1. GC 분석을 통한 PCE의 탈염소화 군집의 탐색
탈염소화에 관여하는 미생물들은 석유화학공업지역의 저니에서 발견된다고 보고되고 있으며, 혐기성 조건의 하천, 해양의 저질에 존재한다고 알려져 있다(97). 따라서, 본 연구에서는 소규모 공장이 위치해 있는 지역의 소하천 저질에 분포할 가능성 크기 때문에 이를 근거로 하여 경기도 김포시과 인천시 서구 일부 지역 소하천의 저니를 이용하여 혐기성 회분식 실험을 실시한 후 탈염소화능을 조사하였다. PCE를 분해하는 미생물 군집 확보를 위하여 탈염소화 생성물을 측정하였으며, 생성된 염소화 화합물의 농도는 측정하지 않고, 최종 생성 산물만을 확인하여 평가하였다(Table 2). 16곳의 시료중에 PCE를 탈염소화시키는 시료는 모두 7 개로, PCE의 최종산물인 ethene까지 탈염소화 시키는 시료는 3, 11, 12번 시료로 3개 시료이며, cis-DCE까지 탈염소화시키는 시료는 4, 10, 13, 14번 시료로 확인되었다.
PCE의 탈염소화 과정은 TCE, DCEs (1-1-DCE, trans-DCE, cis-DCE), VC를 거쳐 최종생성물인 ethene을 생성한다. 탈염소화과정 중의 중간생성물에서의 탈염소화 반응속도는 치환된 염소수가 작은 화합물일수록 탈염소화 반응속도는 줄어들며, 이는 염화화합물에 치환된 염소수가 감소할수록 미생물의 탈염소화 속도가 감소하여 중간생성물인 DCEs, VC가 축적된다(37). 하지만, VC 역시 발암성이 매우 강한 물질로 미국에서 지정한 독성이 매우 강한 물질이다(120). 따라서, PCE의 완전한 처리를 위해서는 마지막 중간생성물질인 VC의 ethene으로의 전환은 매우 중요하다. 선별된 3, 11, 12번 시료는 PCE를 무해한 ethene으로 전환시키는 탈염소화능을 보유한 것으로 확인되었다. 이를 지역별로 보면, 인천시 서구 일대에서 채취한 4개의 시료 중 3개에서 탈염소화 활성을 보이고 있으며, 경기도 김포 일대에서 채취한 12개의 시료 중 4개에서 탈염소 활성을 보이고 있다(Fig 1, Table 2). 인천 서구 지역의 시료 75%, 경기도 김포지역의 시료 30%에서 PCE를 탈염소화 미생물 군집이 존재하는 것으로 나타났다.
PCE의 탈염소화 활성을 보이는 집적배양된 7개의 시료에서 중간대사산물인 cis-DCE와 최종산물인 ethene이 관찰되었지만, 모든 시료에서 PCE가 100 % cis-DCE와 ethene 으로 전환되지 않고 중간 생성물질인 TCE, cis-DCE, VC가 관찰되었으며, 이는 GC 분석 시점에 염화화합물의 탈염소화가 종료되지 않음을 나타낸다. 또한, 각 시료에 첨가한 PCE의 감소된 양과 최종산물인 cis-DCE와 ethene의 양도 차이를 보였다(data not shown). 이와 같은 결과는 각 시료마다 PCE의 탈염소에 관련된 혐기성 미생물들이 존재하기는 하나, 각 시료별로 탈염소 미생물의 존재하는 양과 미생물종에 따라 차이를 보이는 것으로 판단된다. 또한, PCE를 중간대사물질인 cis-DCE로만 전환하며, 1-1-DCE와 trans-DCE로의 전환은 관찰되지 않았다(data not shown).
PCE의 탈염소화능을 증대시키기 위해서는 집적배양을 통해, 탈염소화 미생물의 우점화를 이루어야 한다. 탈염소화 미생물이 우점화된 군집은 같은 농도와 같은 배양기간 동안에 탈염소화 활성이 증대된다고 보고하고 있다. 집적배양을 수행하면 탈염소화 효율에 큰 변화는 없지만, 탈염소화 활성이 증대되어 진다고 알려져있다(121). |
탈염소화 번역(영어 번역본)3. 3. 1. Search for PCE dechlorinating community using GC analysis
It has been reported that microorganisms that are involved in dechlorination are found in sediments near petrochemical industrial area and exist in sediments of river and ocean under anaerobic condition (97). Based on this report, microorganisms of interest are most likely to be found in sediments of a small river near a small factory. Therefore, sediments from Gimpo (Gyeonggi) and West District (Incheon) were used for anaerobic batch test and then for dechlorination efficiency measurement. Products from dechlorination were measured for obtaining PCE degrading microbial community (Table 2). In the measurement, only final product was measured, not concentration of chlorinated compounds. Of 16 samples tested, 7 were able to dechlorinate PCE. 3 (Samples 3, 11, 12) were able to dechlorinate PCE to the final product ethene, and 4 (Samples 4, 10, 13, 14) dechlorinated PCE to cis-DCE.
In the process of dechlorination, PCE is first converted to TCE, then to DCEs (1-1-DCE, trans-DCE, cis-DCE), VC, and finally to ethene. Smaller the number of substituted chlorine in the intermediate compound, slower the dechlorination, which leads to accumulation of intermediate compounds DCEs and VC (37). However, VC is a strong carcinogen that has been labeled very toxic in United States (120). It is very important that VC is converted to ethene for complete processing of PCE. The selected samples 3, 11 and 12 were confirmed to be able to convert PCE to innocuous ethene by dechlorination. By region, 3 out of 4 samples collected from West District and 4 out of 12 samples from Gimpo showed dechlorination activity (Fig 1, Table 2). This result corresponds to 75% and 30% of microbial community from West District and Gimpo respectively having PCE dechlorinating ability.
The 7 samples showing PCE dechlorination activity were cultured in enriched media. They showed the intermediate metabolite cis-DCE and the final product ethene, but PCE was not completely converted to cis-DCE and ethene while intermediate compounds TCE, cis-DCE and VC were detected. This result shows that dechlorination of the chlorinated compound has not been completed at the time of GC analysis. Also, there was a discrepancy between the decrease in amount of PCE added to each sample and the amount of final products cis-DCE and ethene (data not shown). It seems that variation in extent of dechlorination of PCE is due to the difference in the amount and the type of microbial species present in each sample. In addition, PCE was only converted to the intermediate metabolite cis-DCE and not to 1-1-DCE or trans-DCE (data not shown).
To increase PCE dechlorination efficiency, the dechlorinating microorganism must become the dominant species through enrichment culture. It has been reported that dechlorination activity is increased in communities with dechlorinating microorganism existing as the dominant species, given same concentration and incubation period. When enrichment culture is performed, dechlorination efficiency is not significantly affected but dechlorination activity is increased (121). |
