KR20030076142A - 신규한 중·저온 유류분해균주 로도코커스ｓｐ．ＹＨＬＴ-2 ＫＣＴＣ １０２０３ＢＰ 균주 및 이를이용한 생물학적 유류 제거 방법 - Google Patents

신규한 중·저온 유류분해균주 로도코커스ｓｐ．ＹＨＬＴ-2 ＫＣＴＣ １０２０３ＢＰ 균주 및 이를이용한 생물학적 유류 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1∼37℃의 매우 넓은 온도 범위에서 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류를 분해하는 로도코커스(Rhodococcussp.)YHLT-2(KCTC 10203BP)균주 및 이 균주를 이용한 유류로 오염된 토양 및 지하수의 생물학적 정화방법에 관한 것으로 본 발명의 균주는 20∼37℃의 중온에서 뿐만 아니라, 1∼20℃의 저온에서 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물과 비티이엑스(BTEX)를 동시에 분해할 수 있어 유류로 오염된 토양이나 지하수를 기온이 낮은 겨울철이나 지하 깊은 곳의 연중 온도가 낮은 지하수를 온도조절 없이 유류 오염물질을 제거하여 기온이나 계절에 상관없이 연중 어느 때나 토양 및 지하수를 생물학적 방법으로 정화할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

신규한 중·저온 유류분해균주 로도코커스 ｓｐ．ＹＨＬＴ-2 ＫＣＴＣ １０２０３ＢＰ 균주 및 이를 이용한 생물학적 유류 제거 방법 {A novel hydrocarbon-degrading psychrotrophic bacterium Rodococcus sp. KCTC 10203BP strain and method for bioremediation of oil contamination using thereof}
본 발명은 신규한 중·저온 유류분해균주 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2(KCTC 10203BP)균주 및 이를 이용한 생물학적 유류 제거 방법에 관한것으로, 더욱 상세하게는 1∼37℃의 넓은 온도 범위에서 원유, 디젤, 휘발유와 같은 유류를 분해하는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2(KCTC 10203BP) 균주를 유류로 오염된 지하수에 형성된 생물막으로부터 분리·동정하고, 이 균주를 이용하여 유류로 오염된 토양 및 지하수를 생물학적으로 정화하는 방법에 관한 것이다. 즉, 20∼37℃의 중온에서뿐만 아니라, 1∼20℃의 저온에서 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물과 비티이엑스(BTEX; 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌의 방향족 탄화수소)를 동시에 분해할 수 있어 유류로 오염된 토양이나 지하수를 기온이 낮은 겨울철이나 지하 깊은 곳의 연중 온도가 낮은 지하수를 온도조절 없이 유류 오염물질을 제거할 수 있는 특징을 지닌 로도코커스 (Rhodococcussp.) YHLT-2 (KCTC 10203BP) 균주 및 이를 이용하여 토양, 지하수, 해양을 기온 혹은 계절에 상관없이 환경 친화적인 방법으로 정화할 수 있는 생물학적 유류 제거 방법에 관한 것이다.
최근 들어 산업화 및 도시화가 급속도로 진행됨에 따라 생태계의 자정능력을 초월하는 오염물질이 방출됨에 따라 인간을 비롯한 지구생태계에 존재하는 모든 생명체가 위협을 받고 있다. 특히, 대부분의 국가에 있어 국가기간산업인 석유화학공업 및 중화학공업에서 사용되는 유류에 의한 환경오염문제는 국지적인 문제에서 국제적인 문제로 확대되어 가고 있다. 해양에서의 유류 유출 사고, 유류 저장 탱크로부터 유출된 토양 및 지하수 오염 등 일련의 환경오염 사례가 급증하고 있다. 유류의 오염물질로는 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물과 비티이엑스(BTEX)가 있다. 비티이엑스란 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethylbenzene), 크실렌(Xylene)의 방향족 탄화수소로서 원유생산물의 대부분을 차지하고 오랜 기간 동안 유해한 영향을 미치며, 특히 유독한 벤젠은 발암성 물질로 알려져 있다. 이러한 오염물질에 의해 오염된 토양 및 지하수를 물리·화학적 방법에 의해 정화하는 방법도 한계에 다다른 상황이므로 기존의 방법을 대체 혹은 보완할 수 있는 새로운 형태의 환경정화방법의 개발이 시급한 실정이다. 새로운 형태의 환경정화방법으로 미생물이 가지는 고유의 능력을 이용하여 유류를 분해하거나 무독화시키는 생물복원법 (bioremediation)이 대표적인 방법이다.
생물복원법은 자연상태에 존재하는 토착성 미생물의 대사활동에 영향을 미치는 환경요인을 최적화하거나, 특별한 환경정화능력을 가진 미생물을 인위적으로 환경에 투여하거나 혹은 양자 복합적인 처리를 통하여 각종 오염물질을 분해함으로써 오염된 환경을 원래의 상태로 복원시키는 기술이다. 이 기술은 물리·화학적 방법에 비하여 자연적인 공정을 이용하므로 에너지 사용량이 적어 경제적이며, 미생물의 대사작용에 의하여 유해화합물을 이산화탄소와 물로 완전 분해시키거나 무독화 시키므로 2차 오염이 거의 발생하지 않는 환경 친화적인 방법이다. 또한, 이 방법은 현장에서 적용이 가능하므로 이미 오염물질이 광범위하게 확산된 지역을 정화하는데 효과적으로 사용 가능한 장점을 지닌다.
생물복원법을 유류로 오염된 토양이나 지하수를 처리하기 위해 적용하는데있어 가장 중요한 것은 유류를 분해할 수 있는 미생물이 잘 생육하여 분해활성을 높일 수 있는 환경을 조성하여 유류 오염물질을 제거하는 것이다. 즉, 미생물이 유류를 이용하여 빠른 속도를 생육할 수 있도록 환경을 잘 조절하는 것이 필요하다. 미생물의 생육속도는 온도, pH, 수분 및 각종 영양물질의 농도에 영향을 받는데, pH, 수분 및 각종 영양물질의 농도는 비교적 인위적으로 조절하기 쉬운 인자이다. 그러나, 처리 대상으로 하는 토양이나 지하수의 온도와 주변 환경의 온도를 인위적으로 조절하는 것은 매우 곤란하며 가능하다할지라도 비용이 많이 소요된다. 특히, 우리나라와 같이 사계절이 변화가 뚜렷한 국가에서는 기온이 낮은 겨울철에는 생물복원법을 사용하여 유류오염 환경을 정화하는데 많은 제약을 받고 있다. 또한, 지하수의 경우 평균 수온이 10∼15℃ 정도로 저온이기 때문에 생물복원법에 의해 유류로 오염된 지하수를 현장처리(in situ) 하는데는 많은 문제가 있다.
따라서, 중온에서뿐만 아니라 저온에서도 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물을 동시에 빠른 속도로 분해 가능한 미생물의 확보와 이 균주를 활용한 전천후형 유류오염 제거방법의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 20∼37℃의 중온에서뿐만 아니라, 1∼20℃의 저온에서 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물을 동시에 효과적으로 분해할 수 있는 신규의 균주를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적은 본 발명 균주를 이용하여 유류로 오염된 토양 및 지하수를 연중기온 혹은 계절에 관계없이 복원할 수 있는 가능한 생물학적 방법을 제공한다.
본 발명의 상기목적은 20∼37℃의 중온에서뿐만 아니라, 1∼20℃의 저온에서 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물과 비티이엑스(BTEX;벤젠, 톨루엔, 에틸렌벤젠, 크실렌의 방향족 탄화수소)를 동시에 효과적으로 분해할 수 있는 능력을 가진 로도코커스 (Rhodococcussp.) YHLT-2 (KCTC 10203BP)를 유류로 오염된 지하수에 형성된 생물막으로부터 분리·동정하고, 분리·동정한 균주를 이용하여 액상, 고상 또는 분말형태의 미생물 제제를 제공한 다음, 이 균주를 활용한 유류 오염 토양 및 지하수등의 정화방법을 제공함으로써 완성하였다.
도 1은 15℃ 조건에서 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2에 의한 배양시간에 따른 원유의 분해 특성 (액상배양계, 잔존원유량)을 보여주는 그래프.
도 2는 15℃ 조건에서 로도코커스 (Rhodococcussp.) YHLT-2에 의한 원유분해 (액상배양계, GC분석결과)를 보여주는 그래프.
도 3은 4℃ 조건에서 로도코커스 (Rhodococcussp.) YHLT-2에 의한 배양시간에 따른 원유의 분해 특성 (액상배양계, 잔존원유량)을 보여주는 그래프.
도 4는 4℃ 조건에서 로도코커스 (Rhodococcus)sp. YHLT-2에 의한 원유분해 (액상배양계, GC분석결과)를 보여주는 그래프를 나타낸다.
본 발명은 저온에서 원유를 분해할 수 있는 신규한 유류 분해균주를 분리·동정하는 단계와; 분리된 신규한 균주의 비생장속도(specific growth rate)에 미치는 온도의 영향을 조사하는 단계와; 분리된 신규한 균주의 저온에서의 원유 분해능을 조사하는 단계와; 분리된 신규한 균주를 함유하여 제조한 미생물 제제를 이용하여 생물학적 유류 제거방법을 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 균주는 유류로 오염된 지하수에 형성된 생물막으로부터 다음과 같은 선별 과정을 거쳐 분리한다. 먼저 유류로 오염된 지하수에 형성된 생물막 시료를 원유를 유일 탄소원으로 하는 무기염 배지에 넣고 4℃에서 진탕배양 (180rpm) 하면서 유류 분해세균을 집식배양 하였다. 상기 집식 배양액을 멸균수로 희석한 후영양한천 배지에 도말하여 우점종인 균주를 2종 얻었다. 이들 우점종을 순수 분리하여 유일 탄소원으로 원유를 첨가한 무기염 배지에 접종한 후 배양하여 균주 생장, 원유분해능, 생장 가능한 온도 범위를 조사하여 1∼37℃ 넓은 온도 범위에서 원유를 효율적으로 분해할 수 있는 YHLT-2 균주를 분리한다. 분리한 균주의 16S rDNA 부분을 분리하여 염기서열을 조사하고 기존의 유전자 분석 자료를 검색한 결과, 분리균은 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 (KCTC 10203BP)에 속하는 신균주로 동정되었다.
본 발명 신규한 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주는 20∼37℃의 중온에서뿐만 아니라, 1∼20℃의 저온에서 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물을 동시에 효과적으로 분해하는 특성을 지닌다. 영양배지에서 상기 균주의 비생장속도에 미치는 온도의 영향을 조사한 결과, 37, 30℃, 15℃, 4℃ 및 1℃에서의 비생장속도는 각각 0.27, 0.42, 0.09, 0.03 및 0.02h-1로, 1∼4℃의 매우 낮은 온도에서도 생육 가능한 균주임을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서 제공하는 균주는 30℃와 같은 중온에서뿐만 아니라, 15℃ 이하의 저온 조건에서 유류를 분해할 수 있는 특징을 지닌다. 예를 들면, 이 균주의 원유분해능을 15℃와 4℃ 조건에서 조사한 결과, 15℃에서는 배양 4일만에 원유를 90% 이상 제거할 수 있으며, 4℃에서는 배양 10일 동안 원유를 80%이상 제거할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 유류 수송 과정이나 저장시설로부터 유출된 유류로 오염된 토양, 퇴적물, 지하수, 해양, 해안가 등의 환경을 정화하기 위해 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주를 이용하여 오염된 유류를 이산화탄소로 전환·제거하는 생물학적 유류 제거 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 유류의 제거방법에서는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 액체 배양액, 동결건조 균체 또는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주를 이용하여 만든 액체 또는 고형물 형태의 미생물 제제를 사용할 수 있다. 액체 형태의 미생물제제는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균체에 자당, 스킴 밀크 및 효모추출액을 첨가한 다음 물을 첨가하여 제조하고, 고체 형태의 미생물제재는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균체를 벤토나이트 혹은 셀라이트에 흡착시켜 제조한다. 또한 분말 형태의 미생물제제는 고체 형태의 미생물제제를 볼밀 등을 사용하여 분말형태로 제조한다.
예를 들면, 본 발명에 의해서 제공되는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주 또는 이를 이용하여 제조한 미생물 제제를 유류로 오염된 환경에 살포하여 균주의 분해작용에 의해 유류를 제거하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에서 제공되는 균주는 10℃이하의 저온에서도 유류 분해 활성을 나타내기 때문에 기온 혹은 계절에 상관없이 유류 오염 토양 및 지하수를 처리하는 것이 가능하다. 본 발명에 의한 정화방법은 평균 수온이 10~15℃인 유류오염 지하수와 토양을 현장처리(in situ) 한 결과, 약 120일 동안에 유류의 약 87~92% 정도 제거하는 우수한 정화능을 제공한다. 또한, 기온이 각각 20~32℃와 -4~10℃인 여름과 겨울동안 본 발명에 의한 경작법을 이용하여 유류오염 토양을 처리한 결과, 여름에는 7일 동안 유류 제거율은 97%, 겨울에는 30일 동안에 94%의 유류 제거효율을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에서 제공하는 균주와 이를 활용한 유류 오염 제거 방법은 기온이 낮은 겨울에도 적용 가능한 전천후형 방법임을 알 수 있다.
본 발명에 의한 유류의 제거방법에 있어서 살포된 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 생장과 활성을 유지하기 위하여 호기적인 조건이 조성되도록 공기를 불어넣어 주고, 습도 95∼100%, 무기염배지(KH2PO41.5g, Na2HPO4·12H2O 9g, (NH4)2SO43g, CaCl2·2H2O 0.01, MgSO40.15g, 증류수 1리터)를 간헐적으로 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 10℃ 이하의 저온에서 유류를 제거하는데 본 발명의 균주를 적용할 경우, 본 균주의 액체 배양액, 동결건조 균체 또는 본 균주를 이용하여 만든 액체 또는 고형물 형태의 미생물제제를 10℃이하의 저온에서 1∼3일 정도 보관한 다음 사용하면 본 균주가 저온에 적용하기 위한 지연기를 단축시킬 수 있으므로 보다 신속하게 정화효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성을 실시 예와 도면을 들어 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시 예에만 제한되는 것은 아니다.
실시 예 1: 저온에서 원유를 분해할 수 있는 신규한 유류 분해 균주의 분리 및 동정
본 발명의 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주는 유류로 오염된 지하수에 형성된 생물막으로부터 다음과 같은 선별 과정을 거쳐 분리하였다. 250mL 삼각플라스크에 생물막 시료 1g(습중량)과 무기염 배지 (KH2PO41.5g, Na2HPO4·12H2O 9g, (NH4)2SO43g, CaCl2·2H2O 0.01, MgSO40.15g, 증류수 1리터) 90mL을 넣고 유일 탄소원으로 원유를 8,000 mg/L이 되도록 첨가하였다. 이 플라스크를 4℃에서 진탕배양 (180pm)하였다. 배양 시간이 경과함에 따라 균주가 성장하여 배지가 현탁해진 후 이를 멸균수로 단계적으로 희석하였다. 희석액을 영양한천배지 (Tryptone 10 g/L, Yeast extract 5 g/L, NaCl 10 g/L, agar 15g, 증류수 1리터, pH 7.0)에 도말한 후 4℃에서 20일간 배양하여 우점종 2종을 순수 분리하였다. 이어서 분리 우점종을 유일 탄소원으로 원유를 8,000 mg/L이 되도록 첨가한 무기염 배지에 접종하여 4℃에서 20일간 배양하였다. 배양액 중에 잔존한 석유계 탄화수소 화합물의 양을 정량화하기 위해 각 배양액에 배양액과 동일양의 핵산을 첨가하여 추출한 후 추출액 중의 석유계 탄화수소 화합물 농도를 가스크로마토그래피를 이용하여 측정하였다. 또한, 분리 균주를 1∼37℃ 온도 조건에서 배양하여 원유분해능을 조사하였다. 이와 같이 배양 온도에 따른 원유 분해활성을 조사한 결과, 1∼37℃ 넓은 온도 범위에서 원유를 효율적으로 분해할 수 있는 YHLT-2 균주를 선별하였다.
상기 방법으로 분리한 균주에 대하여 16S rDNA 부분을 분리하여 염기서열을 조사하고 기존의 유전자 분석 자료를 검색한 결과, 분리균은 로도코커스(Rhodococcussp.)에 속하는 신균주로 동정되었다. 본 발명의 신규한 균주는 생명공학연구소내 유전자센터에 기탁번호 KCTC 10203BP로 기탁하였다.
본 발명 로도코커스 (Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 균학적 성질
구분 신균주 로도코커스 sp. YHLY-2(KCTC 10203BP)
형태 단간균
그램염색 +
영양배지에서의 콜로니 점액질이 강한 살구색 콜로니
생장가능 온도 1~37℃
유류분해능 휘발류,디젤,원유등 모든 석유계 탄화수소 화합물을 분해함
실시 예 2: 본 발명 분리균주의 비생장속도에 미치는 온도의 영향
본 발명에 의한 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 비 생장속도에 미치는 온도의 영향을 영양배지(Tryptone 10 g/L, Yeast extract 5 g/L, NaCl 10 g/L)를 이용하여 조사하였다. 500mL 삼각플라스크에 200mL의 영양배지를 첨가하여 영양배지에서 전배양한 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 전배양을 1% 접종하였다. 균주가 접종된 각 플라스크를 37℃, 30℃, 15℃, 4℃, 및 1℃에서 180 rpm의 속도로 진탕배양하면서 정기적으로 배양액을 채취하여 600nm에서 흡광도 값을 측정하였다. 배양시간에 따른 흡광도 값의 결과로부터 구한 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 비생장속도를 표 2에 정리하였다. 30℃, 15℃ 및 4℃에서 얻은 균주의 비생장속도는 각각 0,27h-1, 0.42h-1, 0.09h-1, 0.03h-1, 0,02h-1로, 본 균주는 중온에서뿐만 아니라. 1℃의 매우 낮은 온도에서도 생육 가능한 균주임을 확인하였다.
본 발명 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 비생장속도에 미치는 온도 영향
온도 (℃) 비성장속도 (h-1)
37 0.27
30 0.42
15 0.09
4 0.03
1 0.02
실시 예 3: 본 발명 분리균주의 저온에서의 원유 분해능
본 발명에 의한 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 저온에서의 원유 분해능은 다음과 같은 방법으로 조사하였다. 50mL 삼각플라스크에 무기염 배지 (KH2PO41.5g, Na2HPO4·12H2O 9g, (NH4)2SO43g, CaCl2·2H2O 0.01, MgSO40.15g, 증류수 1리터) 10ml을 넣고 유일 탄소원으로 원유를 8,000 mg/L이 되도록 첨가한 후, 영양배지에서 전 배양한 로로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 배양액을 1% 접종하였다. 이러한 동일 플라스크를 30개 준비하였다. 이 플라스크 15개씩을 4℃와 15℃에서 각각 진탕배양 (180pm)하면서, 배양 시간에 따라 플라스크를 하나씩 꺼내어 배양액 중에 잔존한 총석유계 탄화수소 화합물의 양을 정량화하기 위해 배양액과 동일양의 핵산을 첨가하여 추출하였다. 추출액 중의 총석유계 탄화수소 화합물 농도를 가스크로마토그래피를 이용하여 측정하였다. 헥산 추출 후 남은 수용액은 600nm에서 흡광도를 측정하여 균주 생장을 모니터링 하였다. 15℃ 조건에서 배양시간에 따른 배지에 잔존하는 원유량을 도 1에 도시하였다. 배양 2일 동안 원유를 약 20% 분해할 수 있었으며, 배양 4일만에 90% 이상의 원유가 분해됨을 확인할 수 있었다. 또한, 배양 전과 2일과 4일 배양 후에 배양액에 존재하는 원유를 헥산(hexane)으로 추출하여 가스크로마토그래피로 분석한 결과를 도 2에 도시하였다. 배양 4일 후에는 원유에 함유되어 있는 다양한 종류의 탄화수소화합물이 거의 대부분 분해되어 제거되었음을 알 수 있었다.
4℃ 조건에서 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 원유 분해능을 조사한 결과를 도 3과 4에 도시하였다. 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주는 4℃에서 배양 9일 동안 배지에 첨가된 원유를 약 40% 분해할 수 있었고, 배양 12일 동안 80% 이상의 원유를 분해할 수 있었다. 또한, 약 20일 동안 배양하면 90% 이상의 원유가 분해됨을 확인할 수 있었다. 배양액에서 추출한 원유를 가스크로마토그래피로 분석한 결과도 15℃에서의 결과와 유사하게 배양 20일 후에는 원유에 함유되어 있는 다양한 종류의 탄화수소화합물이 거의 대부분 분해되어 제거되었음을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에서 제공되는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주는 4∼15℃의 저온 조건에서도 다양한 성상의 유류를 동시에 매우 효율적으로 분해할 수 있음을 확인하였다.
실시 예 4: 본 발명 분리균주로 제조한 미생물 제제를 이용한 유류 오염 토양의 정화처리와 계절별 정화효율 비교
본 발명 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주를 이용하여 유류로 오염되어 있는 토양을 토양경작법을 사용하였다. 본 발명 균주의 계절별 오염토양 복원성능을 평가하기 위하여 동절기(1월)와 하절기(7월)로 나누어 수행하였다. 유류로 오염된 토양의 평균 오염도는 총 석유탄화수소 농도로 약 4300∼5200ppm 이었다. 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주의 세포농도가 1010CFU/mL인 미생물제제를 1kg의 오염토양 당 1011CFU가 되도록 골고루 살포하였고, N, P, S가 주성분인 영양제를 C/N/P 비율이 100:10:1 이 되도록 투여하였다. 오염토양 층이 약 50cm가 되도록 하였고, 하절기와 동절기에 각각 매 2일과 7일 마다 경작기를 사용하여 토양층을 뒤집어 주었다. 동절기에는 토양표층의 결빙을 방지하기 위하여 오염토양 표면을 비닐로 덮어주었다. 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주로 처리하는 동안 토양 시료를 채취하여 유류를 분석한 결과를 표 3에 나타내었다. 토양 시료중의 유류(총 석유탄화수소)의 농도는 토양시료를 헥산으로 추출한 후 가스크로마토그래피를 사용하여 분석하였다. 표 3에서 볼 수 있듯이 본 실시 예에 의한 정화방법은 하절기에는 약 7일 경과 후에 총 석유탄화수소의 97% 이상을 제거하였고, 동절기에는 약 25일 경과 후에 총 석유탄화수소의 94% 이상을 제거할 수 있었다. 또한, 비티이엑스도 동절기와 하절기에 각각 25일과 7일동안 약 93-95% 제거할 수 있었다. 이러한 결과는 본 발명에 의해 동절기에도 난방 또는 컴포스트(compost)와 같은 발효열을 이용하거나 별도의 비닐하우스를 설치하지 않고도 노천에서 경작법에 의해 유류 오염토양의 정화가 가능함을 확인하였다.
로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주(KCTC 10203BP)를 이용한 경작에 의한 오염토양의 처리
오염토양 복원계절 처리기간(일) 오염물질 성분별농도 (mg/kg)
비티이엑스(BTEX) 총 탄화수소
농도 (ppm) 제거율(%) 농도(ppm) 제거율(%)
동절기(1월) 0 230±56 0 5208±398 0
10 114±42 50 3915±456 25
18 57±33 75 936±155 82
25 16±9 93 312±54 94
하절기(7월) 0 450±56 0 4301±253 0
2 260±72 42 3657±451 15
4 37±13 92 743±59 83
7 22±12 95 120±47 97
실시 예 5: 로도코커스( Rhodococcus sp.) YHLT-2 균주(KCTC 10203BP)를 이용한 유류오염 토양 및 지하수의 현장처리(in situ)
본 발명에 의한 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주(KCTC 10203BP)를 이용하여 제조한 액상 미생물제제를 이용하여 유류로 오염된 토양과 지하수를 생물통기법(bioventing)과 양수처리법(pump and treatment)에 의해 정화처리 하였다. 처리대상 토양과 지하수의 연중 수온은 10∼15℃이었고, 오염원은 유류 저장탱크로부터 누출된 유류(디젤, 휘발유)로 총 석유탄화수소 농도는 2,000∼5,000mg/kg이었다. 유류로 오염된 토양의 지표면으로부터 0.5m 깊이에 주입정과 5.0m 깊이의 추출정에 유공관(지름 0.3m, 5cm의 일정한 간격으로 2mm 구멍)을 10m2당 1 곳씩 설치하였고, 지하수면은 지상으로부터 약 4.7∼5.5m 범위이었다.로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주를 이용하여 제조한 액상의 미생물 제제 및 영양제를 각 주입정에 각각 10리터, 10리터, 및 5리터를 주입하였다. 5.0m 깊이의 추출정에는 송풍기를 사용하여 공기를 배기시켜 오염 토양 층이 호기적 분위기를 유지시켜 오염 유류를 분해할 수 있는 환경을 제공하였다. 첨가한 영양제의 성분은 무기염 배지 (KH2PO41.5g, Na2HPO4·12H2O 9g, (NH4)2SO430g, CaCl2·2H2O 0.01, MgSO40.15g, 물 1리터)로 구성되어 있고, C:N:P 비율을 100:10:1이 되도록 질소원을 추가적으로 공급하였다. 추출정에 고인 지하수는 정기적으로 양수하여 유수 분리장치를 사용하여 거쳐 유류를 제거한 후 방류하였다. 토양 시료는 지오프로브를 사용하여 채취하였고 토양중의 비티이엑스(BTEX)와 유류(총 석유탄화수소)의 농도는 헥산으로 추출한 후 가스크로마토그래피를 사용하여 분석하였다. 표 4에서 볼 수 있듯이 본 실시 예에 의한 정화방법은 약 120일 동안에 오염된 유류의 87∼92%와 비티이엑스 85∼87% 정도를 제거하는 우수한 정화능력을 보여 주는 것이 확인되었다.
본 발명 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주를 이용한 유류오염 토양 및 지하수의 현장처리(in situ) 성능
오염토양 복원계절 처리기간(일) 오염물질 성분별농도 (mg/kg)
비티이엑스(BTEX) 총 탄화수소
농도 (ppm) 제거율(%) 농도(ppm) 제거율(%)
동절기(1월) 0 175±36 0 2160∼5156 0
45 38±27 78 1187∼2570 45∼50
87 23±16 87 220∼862 83∼90
120 27±11 85 275∼430 87∼92
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 균주는 1∼37℃의 매우 넓은 온도 범위에서 원유, 디젤 및 휘발유와 같은 유류에 함유되어 있는 다양한 종류의 석유탄화수소 화합물과 비티이엑스를 동시에 분해할 수 있어 유류로 오염된 토양이나 지하수를 기온이 낮은 겨울철이나 수온이 낮은 지하수를 온도조절 없이 유류 오염물질을 제거할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라 유류로 오염된 토양, 퇴적물, 지하수, 갯벌, 해안가 및 해양 등 각종 환경생태계를 연중 기온 혹은 계절에 상관없이 정화할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 환경 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

  1. 석유탄화수소 화합물의 분해능을 특징으로 하는 로도코커스(Rhodococcussp.) YHLT-2 (KCTC 10203BP).
  2. 제 1항 기재의 균주를 유효성분으로 함유하는 미생물제제.
  3. 제 1항 기재의 균체 또는 제 2항 기재의 미생물제제를 이용하여 유류를 분해·제거하는 것을 특징으로 하는 생물학적 유류 제거방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 유류는 토양에 오염된 유류 또는 지하수에 오염된 유류인 것을 특징으로 하는 생물학적 유류 제거방법.
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