지구화학│기타
2010 추계지질과학연합학술발표회 초록집 247
Svalbard Tempelfjorden 지역 내 Shewanella sp.을 이용한 자철석의 형성
박효선
1,*․박병노
1․이성근
2․노 열
11
전남대학교 지구환경과학부, [email protected]
2
충북대학교 미생물학과
최근에 다양한 환경으로부터 분리된 Shewanella sp.를 이용한 생지화학적 유기물의 산화와 금속환원에 대한 연구는 이전부터 진행되어 왔지만 극한 저온환경에서 분리한 Shewanella sp.
를 이용한 연구는 미비하다. 이에 본 연구는 극한 저온환경에서 분리된 Shewanella sp.의 철 환 원작용과 그에 따른 생광물화작용을 연구하였다.
극한저온환경에서 서식하는 미생물은 노르웨이 Svalbard Tempelfjorden 지역에서 채취한 해양퇴적물(약 섭씨 0 - 4도)로 부터 Shewanella sp.을 분리하였으며, 철 환원미생물 농화배양 을 위해 전자 공여체로 lactate와 전자 수용체로 Fe(Ⅲ)-citrate를 이용하였다. 선행연구로서 북 극 해양퇴적물 내에 서식하는 미생물의 종 다양성 분석결과에 다르면 Shewanella sp., Clostridium sp., Carnobacterium sp.등의 다양한 미생물이 존재하는 것으로 확인되었으며, 그 중 철 환원능력이 탁월한 것으로 알려진 Shewanella sp. 4종을 분리 ․ 배양하여 본 연구에 이용 하였다. 분리한 4종의 Shewanella sp.를 이용한 철 환원 및 생광물화작용에 대한 전자공여체와 전자수용체의 영향을 알아보고자, 전자 공여체로 유기물(acetate, lactate, glucose, pyruvate)을, 전자 수용체로 산화철(예: akaganeite, ferrihydrite)을 각각 주입하여 25℃의 진탕 배양기에서 한 달 동안 실험을 실시하였다. 미생물에 의해 환원 및 형성된 철 광물의 광물학적 특성을 확인 하고자 XRD, TEM-EDS 분석을 실시하였다.
미생물에 의한 철 환원은 전자 수용체로 주입된 산화철의 색이 갈색에서 검은색으로 변화되 는 것으로 확인되었으며, 전자 수용체로 산화철(예: akaganeite, ferrihydrite)을 이용한 경우 akaganeite를 이용한 경우 보다 ferrihydrite가 더 빠른 색변화를 보였다. 광물학적 특성변화를 위한 XRD와 TEM-EDS 분석 결과에 따르면 저온환경에서 분리한 4종의 Shewanella sp. 모두 3주 이내에 산화철을 환원시켜 약 15 nm 크기를 가지는 구형의 자철석(magnetite)을 형성하였 으며, 실험에 이용된 전자 공여체의 종류에 따라 환원능력에는 다소 차이를 보였다.
따라서 극한 환경에 철 환원미생물이 생존하고 분리된 철 환원 미생물인 Shewanella sp.도 탁월한 철 환원과 자철석형성 능력을 가지며 이를 통해 저온의 환경에서도 미생물이 유기물을 분해하고 철과 탄소의 생지화학적 순환 및 광물 형성에 기여하는 것으로 사료 된다.
73
