오염 토양에 접종한 세균으로 디젤 분해능과 식물 성장을 촉진하는 Gordonia sp. S2RP-17와 Pb내성과 식물 성장 촉진능이 있는 Serratia sp. SY5을 이용하여 실험했다.Mesocosm를 만들어 중간과 하부에는 비오염토양을 넣고 상부에는 오염토양과 오염 토양에 근권세균을 접종한 토양을 넣어 비교했다.근권세균을 미접종 혹은 접종한 오염토양에서 옥수수 재배 후 토양을 비교하기 위해 옥수수 뿌리를 손상 없이 채취 후 토양을 손으로 혼합하여 토양의 pH를 측정하고 토양을 \( 110^{\circ} \mathrm{C} \)에서 24시간 건조시킨 후 무게 비교를 통해 수분 함량 또한 측정하였다.
<p>오염 토양에 접종한 세균으로 디젤을 분해하는 동시에 식물의 성장을 촉진할 수 있는 Gordonia sp. S2RP-17과, \( \mathrm{Pb} \)에 강한 내성을 가지고 있으며 식물 성장 촉진능이 있는 Serratia sp. SY5을 이용하였다. 이들 세균은 \( 1 \mathrm{~L} \)의 LB 배지(Difco, USA)에서 \( 30^{\circ} \mathrm{C} \)에서 3일 동안 진탕배양(\( 180 \mathrm{~rpm} \))하였다. 배양액을 \( 10,000 \mathrm{~rpm} \)에서 10분 동안 원심분리하여 회수한 균체에 멸균수를 첨가하여 현탁 한 후 다시 동일 조건으로 원심분리 하였다. 이 과정을 2차례 반복하여 균체를 세정해 주었다. 세정한 균체를 멸균수 \( 700 \mathrm{~mL} \)에 현탁한 후, 균주 현탁액을 디젤과 중금속으로 오염시킨 토양 \( 5 \mathrm{~kg} \)에 주입한 후 충분히 혼합하였다. 최종 접종 농도는 S2RP-17 균주는 \( 2.6 \times 10^{7} \mathrm{~CFU} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{dry~soil}^{-1} \), SY5 균주는 \( 1.2 \times 10^{8} \mathrm{~CFU} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{dry~soil}^{-1} \)이었다.</p> <p>Mesocosm은 직경 \( 150 \mathrm{~mm} \)인 원통형 PVC관을 이용하여, 3개의 층(각 층의 높이 \( 300,250,250 \mathrm{~mm} \)로, 총 \( 800 \mathrm{~mm} \))으로 만들었다(Fig. 1). 중간과 하부 두 단(총 \( 500 \mathrm{~mm} \))은 비오염토양을 \( 10 \mathrm{~kg} \) 넣었고, 유류와 중금속으로 인공 오염시킨 토양 혹은 오염 토양에 근권세균을 접종한 토양 \( 5 \mathrm{~kg} \)을 상부 첫째 단\( (300 \mathrm{~mm}) \)에 넣었다. 오염 토양을 넣은 첫째 단에 윗부분 가운데에 \( 4 \mathrm{~cm} \) 정도의 빈 공간으로 만들어 비오염 토양을 넣은 후 옥수수 씨앗을 3알씩 심었다. 오염 토양에 식물만 식재한 조건(\( \mathrm{DHM}+\mathrm{P} \)) 및 오염 토양에 식물과 근권세균을 함께 접종한 조건(\( \mathrm{DHM} + \mathrm{P} + \mathrm{B} \))으로 mesocosm 실험을 4반복으로 하였다. 실험은 기온이 약 \( 20-35^{\circ} \mathrm{C} \)인 온실에서 51일간 수행하였으며, 재배 초기 20일 동안은 하루에 한번씩, 그 이후에는 이틀에 한번씩 물을 주었다.</p> <p>근권세균을 미접종 혹은 접종한 오염토양에서 옥수수를 51일 동안 재배한 후, 토양의 특성 변화 및 잔류 오염물질 농도를 분석하여 비교하였다. 각 mesocosm 상단층에서 옥수수의 뿌리가 손상되지 않도록 조심스럽게 옥수수를 채취한 후, 상단층 토양을 전부 꺼내 손으로 잘 혼합하였다. 토양의 \( \mathrm{pH} \)는 토양 \( 5 \mathrm{~g} \)에 증류수 \( 25 \mathrm{~mL} \)을 넣고 교반기 안에서 한 시간 동안 혼합한 뒤, 30분간 정치한 후 상등액의 \( \mathrm{pH} \)를 \( \mathrm{pH} \) meter(420A, Orion Research Inc., USA)를 이용하여 측정하였다. 일정량의 토양을 \( 110^{\circ} \mathrm{C} \)에서 24시간 건조시킨 후, 전후의 무게 차를 이용하여 수분함량을 구하였다. 이렇게 건조한 토양을 다시 \( 650^{\circ} \mathrm{C} \)에서 30분간 강열감량 하였으며, 전후의 무게 차를 이용하여 유기물함량을 구하였다. 토양 미생물 활성을 비교하기 위해 탈수소 효소 활성을 측정하였다. 토양의 잔류 \( \mathrm{TPH} \) 농도를 분석하기 위해, 토양 \( 5 \mathrm{~g} \)(습중량)을 test tube에 넣고, hexane-acetone solution \( (1:1, \mathrm{v} / \mathrm{v}) \)을 \( 5 \mathrm{~mL} \) 넣어 준 후 \( 30^{\circ} \mathrm{C}, 200 \mathrm{~rpm} \)의 교반기에서 30분간 교반하였다. 그 후 test tubes를 실온에서 30분간 정치한 후 상등액을 채취하여 용매 속에 녹아있는 잔류 \( \mathrm{TPH} \)의 농도를 gas chromatography(GC, 5890 series Ⅱ, Hewlett Packard, USA)를 이용하여 분석하였다. GC 분석 조건은 오븐 온도가 초기 \( 40^{\circ} \mathrm{C} \)에서 3분간 유지한 후, \( 4^{\circ} \mathrm{C} \cdot \mathrm{min}^{-1} \)으로 \( 70^{\circ} \mathrm{C} \)까지 승온, \( 10^{\circ} \mathrm{C} \cdot \mathrm{min}^{-1} \)으로 \( 200^{\circ} \mathrm{C} \)까지 승온, 그리고 \( 8^{\circ} \mathrm{C} \cdot \mathrm{min}^{-1} \)으로 \( 300^{\circ} \mathrm{C} \)까지 승온 한 후 15분간 유지하였다. 시료 주입부와 검출기 온도는 각각 \( 300, 320^{\circ} \mathrm{C} \)이고, column은 HP-5 capillary column\( (0.25 \mathrm{~mm} \times 30 \mathrm{~m}, 0.25 ~\mu \mathrm{m}) \)을 사용하였으며, carrier gas는 \( \mathrm{N}_{2} \)를 사용하였다. 디젤의 농도가 0, 312.5, 625, 1,250, 10,000, 20,000, 그리고 \( 40,000 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \)로 하여 검량선을 작성한 후, 검량식으로부터 \( \mathrm{TPH} \)농도를 환산하였다. 또한, 토양의 중금속 농도를 분석하기 위해, 풍건 토양 \( 0.5 \mathrm{~g} \)에 왕수\( (65 \% \mathrm{~HCl} ~1.8 \mathrm{~mL}+37 \% \mathrm{~HNO}_{3} ~0.6 \mathrm{~mL}) ~2.4 \mathrm{~mL} \)를 가한 후 가열하여 시료를 산 분해하여, 증류수 \( 10 \mathrm{~mL} \)로 희석하고 여과지(Whatman, No.44, USA)로 여과하였다. 이 시료를 Atomic Absorption Spectrophotometer(AAS analysis 100, Perkin Elmer, USA)로 측정하였다. 토양 중금속 분석법의 신뢰도는 캐나다의 CNRC(National Research Council of Canada)에서 공인된 표준물질인 MESS-2(Marine Sediment)의 분석을 통해 확인하였다. 위의 모든 실험의 결과는 SPSS(12.0K)을 이용하여 통계분석(Anova, two sample t-test)을 하였다.</p>