오염지 선발 미생물의 휘발성 유기화합물 저감 능력 평가

변시연1*, 이일환1

(1국립산림과학원 임목자원연구과)

Evaluation of Volatile Organic Compound Reduction Ability of Microorganisms isolated from AVOCs Contaminated Sites

Siyeon Byeon1*, Il Hwan Lee1

(1Department of Forest Bioresources, National Institute of Forest Science)

요약: 본 연구는 인위적 휘발성 유기화합물 (AVOCs) 오염지 및 경유 처리 식물로부터 분리·동정한 미생물의 AVOCs 저감능 평가를 위해 수행되었다. AVOCs 오염지 자생식물 및 토양으로부터 분리한 미생물 2종 (HPWF, JASO-S), 한강 수변지 자생 버드나무의 지상부와 지하부에서 분리한 미생물 2종 (S2R-2, S2S-6), 경유 처리 이태리포플러 (Dorskamp)로부터 분리한 미생물 1종 (Dos2R-4)에 대해서 AVOCs 저감능을 평가하였다. 각 미생물은  10ppm의 AVOCs (벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠)가 포함된 carbon-free M9 배지에 동일 농도로 접종한 후 72시간 동안 배양하였다. 72시간 배양 후, headspace-SPME 방법을 통해 VOCs를 흡착하였으며, 가스크로마토그래피 질량분석기를 이용해 AVOCs 잔존량을 정량분석 하였다. 벤젠의 경우, 미생물을 접종하지 않은 대조구에 비해 Dos2R-4(68.7%, p < 0.001), S2R-2(48.9%, p < 0.001), S2S-6(26.1%, p = 0.004)에서 벤젠 잔존량이 감소하였다. 톨루엔의 경우, 대조구에 비해 S2R-2(36.6%, p = 0.008) 접종구에서 잔존량이 감소하였다. 에틸벤젠의 경우, 대조구에 비해 S2S-6(21.2%, p = 0.010), Dos2R-4(26.7%, p < 0.001), HPWF(19.8%, p = 0.018), JASO-S(61.4%, p < 0.001), S2R-2(70.3%, p < 0.001) 접종구에서 에텔벤젠의 잔존량이 감소하는 것을 확인하였다. 한강 수변지 자생 버드나무 지하부에서 분리한 S2R-2 (Pseudomonas plecoglossicida) 균주가 벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔에 대해 공통적으로 우수한 저감능을 보이는 것으로 나타났다.

Abstract: The present study was conducted to evaluate the artificial volatile organic compounds (AVOCs) reducing ability of microorganisms isolated from AVOCs contaminated sites and diesel treated plants. AVOCs reduction ability of five bacterial strains were evaluated: two bacterial strains (HPWF, JASO-S) isolated from AVOCs contaminated sites, two strains (S2R-2, S2S-6) isolated from willow trees in the Han River area, and one strains (Dos2R-4) isolated from diesel treated willow trees. Each microorganism was inoculated into a sealed vial containing carbon-free M9 medium with 10ppm AVOCs(benzene, toluene, and ethylbenzene, respectively). The inoculated vials were placed in shaking incubators for 72 hours, and the remaining amounts of AVOCs were analyzed by headspace-SPME-GC/MS methods. For benzene, the concentrations decreased significantly compared to the control (media without inoculation): Dos2R-4 (68.7%, p < 0.001), S2R-2 (48.9%, p < 0.001), and S2S-6 (26.1%, p = 0.004). In the case of toluene, a significant reduction was observed for S2R-2 (36.6%, p = 0.008) compared to the control. For ethylbenzene, the concentrations decreased in comparison to the control with S2S-6 (21.2%, p = 0.010), Dos2R-4 (26.7%, p < 0.001), HPWF (19.8%, p = 0.018), JASO-S (61.4%, p < 0.001), and S2R-2 (70.3%, p < 0.001). Among these, S2R-2 (Pseudomonas plecoglossicida) isolated from the willow trees exhibited excellent reduction capability for benzene, toluene, and ethylbenzene.

Keywords: microorganisms, volatile organic compounds, gas chromatography, benzene, toluene, ethylbenzene

사사: 본 연구는 국립산림과학원(no. FG0501-2021-01-2025)의 지원에 의해 수행된 연구임.