산업 활동으로 인한 중금속 및 유류에 의한 토양 오염은 주요 환경 이슈로 존재한다. 이를 해결하기 위해 미생물과 식물을 활용하는 생물정화 방법이 경제적이고 환경 친화적인 대안으로 각광받고 있다. 특히, 중금속을 과축적하는 식물과 이를 돕는 미생물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이 두 요소를 함께 활용한 복합오염 토양의 정화 특성을 조사하였다.
<p>광석의 제련 및 정련 과정 등 각종 산업활동과정에서 배출된 유류와 중금속에 의한 토양오염은 주요 환경문제로 대두되고 있다. 중금속과 유류로 오염된 토양을 정화하기 위해 미생물과 식물을 이용하는 생물정화방법은 경제적이고 환경친화적인 방법으로 최근 들어 상용화되고 있다. 유류 오염 토양 정화를 위해 이용될 수 있는 유류 분해 미생물로 Pseudomonas, Arthrobacter, Alcaligenes, Rhodococcus, Bacillus 등이 있다. 또한, 유류 오염 토양 정화에 이용될 수 있는 식물로는 쥐보리, 콩과식물, 포플러, 소나무, 톨 페스큐, 옥수수 등이 보고 되고 있다.</p> <p>일반적으로 중금속은 식물에 의해 분해되는 것이 아니라, 토양으로부터 식물체내로 축적되어 제거되기 때문에, 식물 근권의 발달은 중금속 제거에 매우 중요하다. 중금속 과축적 식물과 식물이 중금속을 잘 축적할 수 있게 돕는 미생물에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 지금까지 연구된 중금속과축적식물(Metal-hyperaccumulator)은 국화과(Asteraceae), 십자화과(Brassicaceae), 석죽과(Caryo-phyllaceae), 사초과(Cyperaceae), 콩과(Fabaceae), 이나무과(lacourtiaceae), 꿀풀과(Lamiaceae), 벼과(Poaceae), 그리고 제비꽃과(Violaceae)등이 있고, 중금속에 내성이 강한 미생물로는 Bacillus sp., Pityrogramma calomelanos, 그리고 Serratia sp. 등이 알려져 있다.</p> <p>지금까지 진행된 대부분의 연구는 유류 혹은 중금속을 미생물이나 식물을 이용하여 제거하는 것에 초점이 맞추어져 있다. 유류와 중금속으로 복합 오염된 토양은 한 종류의 오염물질로 오염된 토양보다 오염물질을 제거하는 것이 휠씬 어려워지는 경우가 많다. 따라서, 2종 이상의 오염물질로 오염된 토양정화에 대한 연구를 통해 관련 정보를 구축하는 것이 필요하다.</p> <p>본 연구에서는 미생물과 식물을 동시에 이용한 mesocosm 실험을 통해 복합오염 토양의 정화 특성을 조사하였다. 즉, 유류 분해능이 있고 식물 성장 촉진능력을 가진 Gordonia sp. S2RP-17, 중금속에 내성을 가지며 식물성장촉진 능력이 있는 Serratia sp. SY5 및 옥수수를 이용하여 유류 및 중금속 오염 토양의 정화 특성을 조사하였다.</p> <p>토양 시료 준비 및 미생물 배양은 다음과 같이 하였다. 이화여자대학교에서 채취한 토양을 \( 2 \mathrm{~mm} \) 체로 친 후, 마사와 \( 2:1(\mathrm{w} / \mathrm{w}) \)비율로 섞었다. 이 혼합토양에 비료를 \( 50 : 3(\mathrm{w} / \mathrm{w}) \) 비율로 섞었는데, 비료는 돈분 \( 25 \% \), 계분 \( 35 \% \), 우분 \( 5 \% \), 톱밥 \( 25 \% \)로 섞어 \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비가 50 이하가 되도록 숙성시킨 것이다. 이렇게 준비한 토양시료를 인위적으로 오염시키기 위해 디젤을 \( 20,000 \mathrm{~mg} \cdot \mathrm{kg}-\mathrm{wet~soil}^{-1} \)이 되도록 첨가하였고, \( \mathrm{Pb}, \mathrm{Cu} \) 및 \( \mathrm{Cd} \)는 각각 500,50 및 \( 30 \mathrm{~mg} \cdot \mathrm{kg}-\mathrm{wet~soil}^{-1} \)이 되도록 첨가한 후 잘 혼합하였다. 중금속은 \( \mathrm{CuCl}_{2} \cdot 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \)(Duksan pure chemical Co., LTD, Korea, \( 97 \% \)), \( \mathrm{Pb}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2} \)(Duksan pure chemical Co., LTD, Korea, \( 99 \% \)), 그리고 \( \mathrm{CdCl}_{2} \)(Farco chemical Co., LTD, China, \( 99 \% \)) 시약으로 stock 용액을 만들어서 토양에 첨가하였다. 중금속 첨가량\( \left(30-500 \mathrm{~mg} \cdot \mathrm{kg}-\mathrm{wet~soil}^{-1}\right) \)이 미량이므로, 중금속 용액에 함유된 염소와 질산염은 토양미생물과 식물에 영향을 미치는 않는다. 오염시킨 토양을 4일간 서늘한 곳에 두고, 하루에 한번씩 토양을 완전히 섞어 주었다. 이렇게 준비한 오염토양 시료의 \( \mathrm{pH} \), 수분함량, 유기물함량 및 탈수소효소 활성은 각각 \( 5.7 \pm 0.01, 8.2 \pm 0.6 \%, 3.5 \pm 0.02 \% \) 및 \( 124 \pm 21 ~\mu \mathrm{g}-\mathrm{TPF} \cdot \mathrm{g}- \mathrm{dry~soil}^{-1} \cdot \mathrm{d}^{-1} \)이었다.</p>