Korean Journal of Microbiology (미생물학회지)

The Microbiological Society of Korea (한국미생물학회)
권호 표지

Dynamics of Total Phosphorus and Attached Bacteria in a Porous Medium Concentrating Nutrients from Low-Nutrient Water

저농도 영양염류를 농축하는 여재에서 총인과 부착세균의 변화

  • Kim, Ju-Young (Department of Environmental Science, Kangwon National University) ;
  • Nam, Jong-Hyun (Department of Environmental Science, Kangwon National University) ;
  • Jung, Da-Woon (Department of Environmental Science, Kangwon National University) ;
  • Cho, Ahn-Na (Department of Environmental Science, Kangwon National University) ;
  • Choi, Seung-Ik (Institute of Environmental Research, Kangwon National University) ;
  • Ahn, Tae-Seok (Department of Environmental Science, Kangwon National University)
  • Received : 2009.02.27
  • Accepted : 2009.05.12
  • Published : 2009.06.30
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Abstract

A nutrient-concentrating system was operated to retrieve total phosphorus efficiently from a non-point pollution source. Attached bacteria were expected to play an important role in the system. Phosphorous was concentrated by formation of bacterial biofilms on rubberized coconut fiber media of the system. While concentration of total phosphorus (TP) ranged merely 0.12~0.35 mg/L in the stream water, TP levels in pore water and the media were 0.45~0.86 mg/L and 40.91~242.71 mg/kg, respectively. Total bacterial number (TBN) ranged $0.3\sim2.3\times10^6$ cells/ml in stream water, $0.4\sim4.4\times10^6$ cells/ml in pore water and $0.8\sim1.9\times10^9$ cells/g in media. There was a close correlation between TP and TBN. Based on band profiles in DGGE analyses, bacterial communities in the media were different from that in the stream water. Clostridium spp. were abundant in the stream water while Aquabacterium spp. were dominant species in early stages of biofilm formation in the media. The genera predominant in matured biofilms of the media were Clostridium and Enterococcus.

비점오염원 관리를 위하여 영양염류 농축장치를 개발하였다. 이 장치는 저농도 상태인 영양염류를 고농도로 전환시키며, 이 과정에서 세균이 중요한 역할을 하고 있다. 세균은 장치 내 여재에 생물막을 형성하면서 영양염류를 농축하였다. 총인의 농축효율을 확인하기 위해 장치로 유입되는 하천수와, 유출되는 공극수, 여재에서 총인과 용존무기인, 총세균수를 측정하였고 농축과정에서 미생물 군집이 어떻게 달라지는가를 파악하기 위해 DGGE를 수행한 후 염기서열을 분석하였다. 총인의 경우 하천수에서는 0.12~0.35 mg/L로 농도가 낮았지만 농축 후 유출수에서는 0.45~0.86 mg/L, 여재에서는 40.91~242.71 mg/kg로 매우 높았다. 그러나 용존무기인은 농축이 일어나지 않았다. 총세균수 역시 하천수에서는 $0.3\sim2.3\times10^6$ cells/ml이었으나 농축 후 유출수와 여재에서 각각 $0.4\sim4.4\times10^6$ cells/ml, $0.8\sim1.9\times10^9$ cells/g로 높게 나타났으며, 총인의 농도 변화와 비슷한 패턴을 보여 총인의 농도와 세균수 간에 밀접한 관계가 있음을 확인하였다. 또한 세균의 군집은 하천수에서는 Clostridium 속이 주로 나타났으나 여재에서는 Aquabacterium 속이 우점하다가 천이가 일어나서 Clostridium 속과 Enterococcus 속이 출현하였다. 결론적으로, 영양염류 농축장치의 여재에서 부착세균의 생장으로 인하여 총인의 농축이 일어났음을 확인하였다. 따라서 이 농축장치는 총인을 고농도로 회수함으로써, 저농도로 다량 유입되는 비점오염원의 관리를 용이하게 할 수 있으며, 회수된 농축수는 수계에 추가적인 부하로 작용하지 않는 자연비료로서 활용할 수 있다.

Keywords

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