미생물에 의한 유해 화합물의 분해와 전환

목차

1 화합물의 난분해성

2 난분해성 유기물의 생분해
2.1 합성세제
2.2 농약

3 무기물과 미생물의 상호작용
3.1 금속 화합물과 미생물
3.2 미생물에 의한 수은화합물의 전환
3.3 철관의 부식과 세균
3.4 산성광산배수(acid mine drainge)
3.5 미생물에 의한 질산염의 전환
3.6 미생물에 의한 중금속 및 방사성 핵종의 축적

본문내용

화되기 전에는 탈질이 일어나지 않는다. Nitrapyrin과 같은 질산화 억제제는 대단히 낮은 농도에서도 질산화 세균인 Nitrosomonas의 활동을 억제한다. 이것을 사용하게 되면 질소비료를 식물이 더 잘 이용하게 되며, 질산염 풀을 감소시킨다. 또한 감소된 질산염 풀은 지하수에서 질산염과 관련된 문제들과 질산염의 환원-탈질산물의 해로운 영향을 감소시켜 준다.
3.6 미생물에 의한 중금속 및 방사성 핵종의 축적
수은 외에도 주석, 코발트, 니켈, 카드뮴 및 탈륨을 비롯한 각종 중금속이 금속합금용 또는 촉매로서 사용된다. 이들의 채광, 용융 및 최종처분이 이루어지는 동안에 중금속 오염이 발생한다. 이러한 금속들은 모두 식물, 동물 및 많은 미생물에게 상당한 독성이 있다.
환경오염물질로서의 방사성 핵종(radionuclide)은 핵무기의 대기 중 실험, 우라늄 채광 및 가공, 핵폐기물의 처분, 핵발전소의 일상적 가동 및 이러한 설비에서 발생하는 사고에 의하여 발생한다. 현재까지 대기 중 핵실험이 가장 중요한 방사성 핵종의 오염원이 되어 왔으나 방사성 핵종 폐기물이 축적되어 점점 문제가 되고 있으며, 이에 대해 아직까지 만족할 만한 해결책이 없다.
미생물은 표면적 대 체적 비율의 차이가 크고, 대사능력이 높기 때문에 중금속과 방사성 핵종 오염물질을 먹이망으로 투입시켜 주는 중요한 매개생물이다. 중성 내지 알칼리성 pH에서 토양 및 저니에 있는 중금속은 침전되거나 또는 진흙내 광물질의 양이온 교환부위에 흡착됨으로서 부동화되는 경향이 있다. 미생물에 의해 산 및 착화물이 생산되면 흡착된 것을 탈착시킬 수 있으며, 독성 금속을 유동화시킨다. 금속을 착화시킬 수 있는 미생물의 대사산물에는 몇몇 enterochelin, ferrioxamine류, dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, pyrocatechol, 방향족 hydroxy acids 및 poluols 등이 있다.
유동화 후에는 미생물과 식물뿌리에 의하여 중금속이 섭취되어 세포 내에 축적된다. 이러한 일부 독성 금속이 왜 미생물에 의해 섭취되어 축적되는가 하는 것은 완전히 규명되어 있지 않지만 이러한 물질들이 세포 내에 축적되어도 일부 세균에 있어서 중금속에 대해 저항성을 가지는 것 같다. 사상균류는 균사를 통하여 중금속과 방사성 핵종을 운반한다고 밝혀졌다. 이것은 균근형 균류가 이러한 오염물질을 고등식물로 전파시킬 수 있는 잠재적인 역할과 관련이 있다. 미생물에 의한 산의 생성 및 착화에 의해 유동화된 중금속을 식물의 뿌리가 직접적으로 흡수하는 것도 또 하나의 대안적 가능성이다.
중금속 카드뮴에 대한 염려도 이러한 견지에서 생긴다. 카드뮴은 독성이 강하며, 극히 느리게 배출되므로 매우 낮은 농도에 노출되더라도 축적되는 경향이 있다. 사람에 있어서 카드뮴의 반감기는 10년으로 추정된다. 사람이 저농도의 카드뮴에 만성적으로 노출되면 심각한 손상을 받는다. 일본에서는 공업활동으로 오염된 논에서 자란 쌀을 통해 사람이 높은 농도의 카드뮴에 노출되었고, 그 결과 뼈와 관절에 이상현상이 초래되는 이타이 이타이 병이 발생하였다. 불행하게도 카드뮴은 일부 인산염 암석에 낮은 농도로 존재하며, 이 때문에 농지에 살포되는 인산염 비료속에도 또한 존재한다.
카드뮴과 기타 중금속의 또 다른 잠재적 원천은 폐수 슬러지이다. 이러한 슬러지는 토양 개량제로 사용된다. 슬러지 중의 상당 부분이 미생물의 생물량(biomass)으로부터 오며, 이 속에 중금속의 농도가 비교적 높다는 것은 미생물이 이러한 오염물질들을 농축시킬 수 있음을 의미한다. 따라서, 농지에 폐수 슬러지를 대규모로 사용하려면 이전에 농용 토양에 있어서 중금속의 전체적인 유동성, 작물에 의한 이들의 흡수 및 이러한 과정에 있어서 토양미생물의 역할 등이 분명히 밝혀져야 한다.
사람의 건강과 분명히 관련되어 있는 방상성 핵종이 미생물적 작용에 의하여 축적되는 현상은 일부 극지방에서 증명되었다. 지의류는 대기중의 낙진으로부터 90Sr, 137Cs와 같은 방사성 핵종을 매우 효율적으로 농축시킨다. 눈이 덮여 있어서 지의류가 직접적인 낙진으로부터 차단되는 기간동안에는 방사성 핵종의 농축이 증가된다. 지의류→카리브 사슴→사람과 같은 먹이연쇄에 있어서는 지의류가 1차 생산자이므로 이렇게 농축된 원소들은 먹이연쇄의 상위 구성자에게 효율적으로 이전된다. 이러한 방사성 핵종이 뼈조직에 축적되면 골수의 혈액합성 세포에 영향을 주어 백혈병을 일으킬 수 있다.

키워드

합성세제,   농약,   무기물,   미생물,   금속화합물,   산성관산배수,   질산염