배양시간에 따른 각 반응기의 \( \mathrm{pH} \) 변화를 조사하였다.Abiotic control은 배양시간이 지남에 따라 \( \mathrm{pH} \)가 점차 증가하여 배양 \( 168 \mathrm{hr} \)에는 배양액의 초기 \( \mathrm{pH} 8.06 \)보다 \( \mathrm{pH} 1.15 \)가 증가된 \( \mathrm{pH} \) 9.21을 나타내었다(Fig. 3). 이것은 ZVI가 산화하면서 생성된 \( \mathrm{OH} \) 에 의해 \( \mathrm{pH} \) 가 증가하는 것을 여겨진다.한편 biotic control의 경우는 약간의 \( \mathrm{pH} \) 감소가 관찰되었다. 그러나 medium control과 AS-ZVI의 경우는 배양기간 동안 큰 \( \mathrm{pH} \) 변화가 관찰되지 않았다. SEM으로 비교 관찰한 결과, \(200 \times\) 확대한 이미지에서 철 입자들은 표면에 굴곡이 많은 다양한 형태의 입자상을 나타냈다. 사용하지 않은 철과 abiotic control에서 채취한 철은 거의 비슷한 표면구조를 나타내었다. 그러나 AS-ZVI 반응기에서 취한 철 입자는 굴곡의 골이 거의 매워진 형태를 나타내었으며 일부는 거친 표면이 관찰되었다. 본 연구의 회분반응실험과 SEM관찰을 통해 철 입자는 PRB가 \(\mathrm{ClO}_{4}{ }^{-}\)를 환원하는데 필요한 전자 공여체로 사용할 수소기체의 발생원으로 작용할 뿐만 아니라 PRB들이 정착하여 생물막을 형성하기 위한 담체로도 작용할 수 있다는 것을 알 수있었다. DGGE 결과 나타난 band pattern에 근거하여 농화배양된 미생물군집은 식종에 사용된 활성슬러지의 미생물군집과 그 조성이 다른 것으로 나타났다.
<h2>퍼클로레이트 생분해 동안의 \( \mathrm{pH} \) 변화</h2> <p>배양시간에 따른 각 반응기의 \( \mathrm{pH} \) 변화를 조사하였다.Abiotic control은 배양시간이 지남에 따라 \( \mathrm{pH} \)가 점차 증가하여 배양 \( 168 \mathrm{hr} \)에는 배양액의 초기 \( \mathrm{pH} 8.06 \)보다 \( \mathrm{pH} 1.15 \)가 증가된 \( \mathrm{pH} \) 9.21을 나타내었다(Fig. 3). 이것은 ZVI가 산화하면서 생성된 \( \mathrm{OH} \) 에 의해 \( \mathrm{pH} \) 가 증가하는 것을 여겨진다.한편 biotic control의 경우는 약간의 \( \mathrm{pH} \) 감소가 관찰되었다.그러나 medium control과 AS-ZVI의 경우는 배양기간 동안 큰 \( \mathrm{pH} \) 변화가 관찰되지 않았다.</p> <h2>철 가루 입자표면의 미생물 관찰</h2> <p>SEM으로 비교 관찰한 결과, \( 200 \times \) 확대한 이미지에서 철 입자들은 표면에 굴곡이 많은 다양한 형태의 입자상을 나타냈다. 사용하지 않은 철과 abiotic control에서 채취한 철은 거의 비슷한 표면구조를 나타내었다. 그러나 AS-ZVI 반응기에서 취한 철 입자는 굴곡의 골이 거의 매워진 형태를 나타내었으며 일부는 거친 표면이 관찰되었다.</p> <p>철 입자의 표면을 더 잘 비교분석하기 위해 2,000배로 확대해서 관찰한 이미지를 통해 3 시료의 차이점이 더 잘 나타났다. 즉 사용하지 않은 철 입자의 표면은 비교적 매끈하였으며, abiotic control에서 채취한 철은 표면이 비교적 거칠어 보였고 표면의 일부가 떨어져 생긴 것과 같은 판상의 조각들도 관찰되었다. 한편 AS-ZVI 반응기에서 취한철 입자에서는 표면이 비교적 가장 거칠게 보였고 판상의 조각들도 많이 관찰되었다. 게다가 이 시료에서는 세균 형태의 것으로 구성 된 생물막(biofilm)이나 미세집락(microcolony) 들로 보이는 것이 표면의 움푹 팬 골, 판상구조 위 등에서 관찰되었다. 생물막이나 미세집락에는 존재하는 미생물들은 주로 간균의 형태를 나타내었다.</p> <p>SEM을 통한 철 입자의 표면 관찰을 통해 AS-ZVI 반응기내의 철 입자가 부식이 가장 심하다는 것을 알 수 있었다. 철입자 표면에서 관찰된 세균형태는 PRB로 여겨지며 이들은 철입자에 부착하여 서식함으로써 철의 부식으로 생성되는 \( \mathrm{H}_{2} \)를 쉽게 얻을 수 있으므로 물질전달 면에서 이점이 있는 것으로 여겨진다. 즉 현탁된 PRB 보다는 생물막을 형성하는 PRB가 전자공여체를 쉽게 이용할 수 있는 이점이 있어 생물막을 형성하는 것으로 여겨진다.</p> <p>Fig. 5는 2달 배양된 AS-ZVI에서 취한 철 입자 표면에 형성된 생물막 또는 미세집락을 보여줌과 더불어 철의 부식에 미생물이 적극 관여됨을 암시하는 SEM 이미지들이다. Fig. 5에서 관찰되는 철 입자 표면의 판상구조에 있는 세균 주위에난 구멍(Fig. 5B와 5C, \( \rightarrow \) 표시)과 홈(Fig. 5B, \( O \) 표시)은 철 입자 표면의 세균들이 철 표면의 부식에 적극적으로 관여하여 생긴것으로 여겨진다. Fig.5B의 화살표(O)는 간형의 세균이 존재했던 흔적으로 추측된다.</p> <p>본 연구의 회분반응실험과 SEM관찰을 통해 철 입자는 PRB가 \( \mathrm{ClO}_{4}{ }^{-} \)를 환원하는데 필요한 전자 공여체로 사용할 수소기체의 발생원으로 작용할 뿐만 아니라 PRB들이 정착하여 생물막을 형성하기 위한 담체로도 작용할 수 있다는 것을 알 수있었다. 철입자 자체가 담체로 사용될 수 있다는 것은 \( \mathrm{ClO}_{4} \)로 오염된 폐수나 지하수를 처리할 때 영가철 입자를 이용할 경우 반응기내에 따로 담체를 넣어주지 않아도 biomass를 확보 또는 유지할 수 있다는 장점이 있다.</p> <h2>PCR-DGGE에 의한 미생물 군집 비교분석</h2> <p>DGGE 결과 나타난 band pattern에 근거하여 농화배양된 미생물군집은 식종에 사용된 활성슬러지의 미생물군집과 그 조성이 다른 것으로 나타났다. 이는 식종된 미생물군집이 2달 동안 농화배양 되는 동안 그 환경조건에 잘 성장하는 미생물들로 군집이 바꿘 것으로 여겨진다. 두 달 AS를 식종하여 농화배양된 시료에서 나타난 가장 진한 band인 A2-1는 GenBank 검색 걸과 Clostridia 강에 속하며, PCB를 분해하는 배양액에 존재하는 배양이 되지 않은 세균의 \( 16 \mathrm{~S} \mathrm{rRNA} \) 유전자(등록번호 AB259669)와 계통발 생학적으로 가장 관련(염기서열 유사성 \( 100 \%) \)이 있는 것으로 나타났다.</p>