지하심부 금속환원미생물과 용존우라늄과의 반응 및 철함유 광물의 영향 (The effects of Fe-bearing minerals on the interaction between underground dissimilatory metal-reducing bacteria and dissolved uranium)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질학회
· 수록지 정보 : 지질학회지 / 46권 / 4호 / 357 ~ 366페이지
· 저자명 : 이승엽, 백민훈, 노열, 오종민

초록

한국원자력연구원 지하처분연구시설의 지하심부에 생존하고 있는 금속환원미생물을 채취하여 우라늄과의 반응 관계를 살펴보았고, 흑운모와 침철석을 첨가하여 철함유 광물이 미생물에 의한 우라늄 환원 및 흡착에 미치는 영향을 조사하였다. 채취된 지하미생물은 각기 다른 조건에서 배양하여 사용하였는데, 철산화물을 전자수용체로 이용하는 미생물(M1)과 망간산화물을 활용하는 미생물(M2)로 구분하여 배양하였고, 비교미생물로 스와넬라균이 사용되었다. 흑운모-미생물-우라늄이 공존할 때, 스와넬라균과 M2 미생물은 용존우라늄을 환원시켜 비교적 잘 제거하였으나 M1 미생물의 경우 우라늄의 제거 속도가 매우 느렸다. 그리고, 환원된 우라늄은 수 nm 크기의 입자로 서로 응집되어 침전 및 흡착 형태로 존재하였다. 침철석-미생물-우라늄의 상호반응에서는 초기 대부분의 우라늄이 침철석 표면에 흡착되었으며, M1 미생물에 의해 일부 철이온이 용해되고 흡착된 우라늄도 같이 해리되어 우라늄의 농도가 시간에 따라 증가하였다. 이러한 현상은 산화철을 선택적으로 환원하는 M1 미생물이 침철석과 같은 철함유 광물을 적극적으로 환원시켜 같이 흡착된 우라늄의 탈착을 유도한 것으로 보인다. 반면, 동일하게 산화철을 환원시킬 수 있는 스와넬라균은 M1 미생물과는 다르게 침철석에 흡착된 우라늄의 액상 농도를 거의 증가시키지 않았다. 이러한 결과로부터 우리가 알 수 있는 사실은 국내 지하심부 금속환원미생물들 중에 특정 광물들과 밀접하게 상호작용하는 지하미생물들이 있으며, 이러한 미생물-광물간의 상호반응에 의해 주위 용존핵종들의 지화학적 거동이 직․간접적으로 영향을 받을 수 있음을 알 수 있었다.

영어초록

We observed the interaction between uranium and dissimilatory metal-reducing bacteria which were obtained from underground of KURT (KAERI underground research tunnel). Additionally, we investigated an effect of iron-bearing minerals such as biotite and goethite onto microbial reduction and sorption of uranium. The KURT bacteria were enriched using iron oxides (M1) and manganese oxides (M2) as electron acceptors, respectively. Shewanella putrefaciens was used as another bacterium to compare with the role of KURT bacteria. As biotite-bacteria-uranium coexisted, aqueous uranium was effectively reduced and removed by Shewanella and M2, but slowly decreased by M1. The reduced uranium was precipitated as an aggregated form of several nm particle size. In the case of goethite-bacteria-uranium interaction, most aqueous uranium was adsorbed onto goethite surface in the initial stage, but some iron and uranium were slowly dissolved from goethite by M1 respiration and their aqueous concentrations increased steadily. These phenomena by the M1 bioreduction for goethite caused a significant uranium desorption from goethite surface. By contrast, Shewanella, which is a dissimilatory iron- reducing bacterium similar to M1 bacteria, did not make an increase of aqueous uranium concentration in the same condition. As a result, it seems that there may be lots of underground bacteria strongly interacting with some specific minerals, which would affect geochemical behaviors of dissolved radionuclides directly or indirectly.

참고자료

· 없음