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하·폐수처리 공정효율 저하, 미세플라스틱도 영향 있어 

미세플라스틱의 생태영향 기작에 대한 새로운 해석

환경과학 분야 국제학술지 Journal of Harzardous Materials 게재
 

지구촌이 미세플라스틱 문제로 골머리를 앓고 있는 가운데, 생물학적 하？폐수 처리공정에 있어 미세플라스틱과 질소 제거에 관여하는 질산화 미생물의 상호작용을 규명함에 따라, 하수처리시설의 미세플라스틱 정화기술 개발에 탄력이 붙을 것으로 전망된다.    

 한국기초과학지원연구원(원장 신형식, 이하 KBSI)은 서울센터 정슬기 박사 연구팀과 컬럼비아대학교 Kartik Chandran 교수 연구팀이 공동으로 미세플라스틱이 질산화 공정*의 효율 및 미생물의 기능성 유전자 발현에 미치는 효과를 확인하는데 성공했다고 12일(수) 밝혔다.

 * 질산화 공정 : 암모니아 산화세균(ammonia oxidizing bacteria, AOB) 또는 암모니아 산화 고세균(ammonia-oxidizing archaea, AOA)에 의해 암모늄(NH4+)에서 아질산염(NO2？)으로 산화되며, 아질산염 산화세균(nitrite oxidizing bacteria, NOB)에 의해 아질산염에서 질산염(NO3？)로 산화되는 과정을 뜻함. 하·폐수 중 질소성분은 수생태계의 부영양화 등 다양한 수질오염을 야기하고 있는데, 미생물을 이용하여 하·폐수 중 질소의 제거를 목적으로 하는 생물학적인 고도처리 방법을 말함. 

 전 세계적으로 바다에 존재하는 미세플라스틱이 해양 생태계에 미치는 위해성 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 20㎛ 이상의 미세플라스틱과 이로 인해 발생되는 해양생물의 산화스트레스, 성장과 번식 장애는 이미 널리 알려져 있다. 일상생활, 산업공장 등에서 발생한 미세플라스틱은 하수처리장을 통해 강을 거쳐 바다로 배출되기 때문에, 미세플라스틱이 하？폐수 처리과정에서 얼마나 공정에 영향을 미치는지 파악하는 연구는 매우 중요하다. 
 

 KBSI 정슬기 박사 연구팀은 회전 디스크 공초점 현미경(spinning disk confocal microscope)을 활용해 미세플라스틱과 질산화 미생물의 상호작용을 관찰했다. 플라스틱의 크기에 따른 차이를 확인하기 위해 50nm와 500nm 두 가지 크기의 폴리스티렌(PS)을 생물반응조에서 배양한 질산화 미생물에 노출시켰다. 그리고, 암모늄(NH4+)에서 아질산염(NO2-)→질산염(NO3-)으로의 산화과정은 물론, 질산화를 일으키는 미생물이 갖고 있는 특정 암모니아 산화 유전자인 amoA*의 발현 정도를 관찰했다. 

 * amoA(ammonia monooxygenase subunit A) :　질산화 과정에 영향을 주는 주요 효소 중의 하나로, 암모니아를 하리드록실아민(NH2OH)으로 산화시키는 과정에 관여하는 중요한 마커 유전자로 활용되고 있음.

공동연구
한국기초과학지원연구원(원장 신형식, 이하 KBSI) 서울센터 정슬기 박사 연구팀 : 미세플라스틱과 질산화 미생물의 상호작용 관찰 실험을 담당
컬럼비아대 Kartik Chandran 교수 연구팀: 미생물 배양 및 기능성 유전자 발현 실험을 진행

논문명
Size dependent impacts of a model microplastic on nitrification induced by interaction with nitrifying bacteria, IF=10.588, JCR 상위 3.65%

저자
KBSI 정슬기(공동제1저자 및 교신저자)
컬럼비아대 Kartik Chandran 교수(공동교신저자)]

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