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요약문
SUMMARY
표목차
그림목차
List of Figure
List of Table
목차
1장 서론 31
1절 탄화수소의 유입원 31
1. 수송과정 중 소실 31
2. 유조선의 유출사고 33
3. 해양 유전탐사 및 생산활동 34
4. 기타 34
2절 해양유류 오염사고 추이 34
3절 유출유의 처리방법 35
1. 유류의 확산방지 35
2. 유출유 회수 37
3. 유출유의 분산처리 38
4. 유류의 현장 소각처리 38
5. 자연정화 방법에 의한 처리 38
4절 유류의 풍화특성 39
5절 유류분해 미생물제제 개발동향 43
1. 미국 44
2. 독립국가 연합국 47
3. 일본 48
6절 생물 계면활성제(Biosurfactant)에 의한 기름의 유화작용 50
1. 탄수화물함유 생물 계면활성제 53
2. 아미노산 함유 생물 계면활성제 56
3. Phospholipids 58
4. 지방산과 중성지질 59
7절 본 연구의 배경 60
2장 재료 및 방법 63
1절 유류분해 세균분리 63
1. 시료채취 63
2. 유류분해 세균의 분리방법 및 배지 64
3. 혐기성 유류분해세균 분리 65
4. 유류분해 우수세균 선발 67
5. 유류분해 세균의 동정 67
6. Gas chromatograph 방법에 의한 잔류유류 측정 68
2절 Microcosm을 이용한 유류분해 세균의 현장적용 방법 69
1. 1차 microcosm test 70
2. 2차 microcosm test 76
3절 담체를 이용한 균주보존성 실험 79
4절 유류의 풍화과정 81
1. 용매추출 81
2. 컬럼 크로마토그라프를 이용한 정제 및 분취 82
3. 기체 크로마토그라프를 이용한 지방족 탄화수소의 분석 82
3장 결과 및 고찰 84
1절 유류분해 세균 분리 84
1. 유류분해 우수세균 선발 84
2. Gas chromatography에 의한 분리세균 US1의 원유분해능 87
3. 우수 유류분해균주 US1의 동정 87
4. 혐기성 유류분해세균 분리 92
2절 Microcosm을 이용한 유류분해 세균의 현장적용 방법 94
1. 1차 microcosm test 94
2. 2차 microcosm test 100
3절 담체를 이용한 균주보존성 실험 104
4절 실험조내 유류의 풍화 107
4장 결론 117
5장 참고문헌 119
6장 위탁과제 : 난분해성 유류화합물 방제기술 개발 131
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Contents
Chapter 1. Introduction 31
Section 1. Input of hydrocarbons to the marine environment 31
1. Loss during transport 31
2. Spills from tankers 33
3. Oil well research and production in ocean 34
4. Others 34
Section 2. Trends of oil spills in marine environment 34
Section 3. Method to treating spilled oil 35
1. Prevention of the oil diffusion 35
2. Recovery 37
3. Dispersion 38
4. Burning-up on site 38
5. Natural remediation 38
Section 4. Weathering process of oil 39
Section 5. Status of art for developing oil degrading microorganism product 43
1. U.S.A. 44
2. C.I.S. 47
3. Japan 48
Section 6. Emulsification of oil by biosurfactants 50
1. Glycolipid biosurfactant 53
2. Aminolipid biosurfactant 56
4. Fatty acid and neutral lipids 59
Section 7. Background of this study 60
Chapter 2. Materials and methods 63
Section 1. Sampling and isolation 63
1. Sampling 63
2. Media and isolation methods 64
3. Isolation of the anaerobic oil degrader 65
4. Selection 67
5. Identification 67
6. Gas chromatography 68
Section 2. Microcosm test for field application 69
1. First 70
2. Second 76
Section 3. Test for preservations of bacteria 79
Section 4. Weathering process of oil 81
1. Extraction 81
2. Purify and partition by column chromatography 82
3. Analysis of aliphatic hydrocarbons by G. C. 82
Chapter 3. Results and discussion 84
Section 1. Isolation of the petroleum degrading bacteria 84
1. Selection 84
2. Degrading activity of isolated strain US1 87
3. Identification of US1 87
4. Isolation of the anaerobic oil degrader 92
Section 2. Microcosm test for field application 94
1. First 94
2. Second 100
Section 3. Test for preservations of bacteria 104
Section 4. Weathering process of oil 107
Chapter 4. Conclusion 117
Chapter 5. References 119
Chapter 6. Assigned Project : Development of control techniques for recalcitrant petroleum hydrocarbons 131
표 1. 해양에로의 주된 유류 유입원 32
표 2. 1974 - 1985년 사이에 평상적인 운항과 유조선 사고로 인한 유류오염의 비교 33
표 3. 1981년부터 1990년 사이의 한국내 유류사용량 및 그 증가율 36
표 4. 한국 주변 해역에서의 유류오염사고 추이 37
표 5. 미생물제제 Degradoilas와 Putidoil을 이용한 생물정화 연구 49
표 6. 유류분해미생물 분리를 위한 시료의 채취장소, 종류, 수 63
표 7. 원유 함유 액체배지 및 한천배지의 조성 64
표 8. 혐기성 세균 배양을 위한 Bacto Brewer Thioglycollate medium (Difco 0236-01-5, pH 7.2)의 조성 65
표 9. 혐기성 유류분해세균 배양을 위한 PDB 기초배지 및 원유-한천배지의 조성 66
표 10. 잔류유류 분석을 위한 기체 Chromatography의 조건 69
표 11. 1차 microcosm 실험시의 각 microcosm의 조건 70
표 12. 1차 microcosm의 잔류유류 분석을 위한 기체 Chromatography의 조건 76
표 13. 풍화 유류분석을 위한 기체 chromatography의 조건 83
표 14. 유류분해세균 배양에 따른 원유-액체배지의 표면장력 값 85
표 15. 분리균주 US1의 유류분해능 90
표 16. 분리균주 US1의 형태, 생리, 생화학적 특성 91
표 17. 4 ℃에서 6개월동안 집적배양한 인천시료의 혐기성 세균에 의한 지방족 탄화수소의 성분별 분해율 93
그림 1. 1차 microcosm 준비과정 도해 71
그림 2. 1차 microcosm 시료의 분석 절차 73
그림 3. 잔류 유류 추출 및 분획 과정 75
그림 4. 2차 microcosm 준비과정 도해 77
그림 5. 25℃, 120 rpm에서 3일간 배양한 US1균주에 의해 분해된 쿠웨이트 원유의 기체 chromatogram 88
그림 6. 25℃, 120 rpm에서 5일간 배양한 US1균주에 의해 분해된 쿠웨이트 원유의 기체 chromatogram 89
그림 7. 1차 microcosm 실험기간 동안 각 microcosm의 잔류 유류량의 변화 95
그림 8. 1차 microcosm 실험기간 동안 각 microcosm의 C-17/Rristane 비율의 변화 96
그림 9. 1차 microcosm 실험기간 동안 각 microcosm의 C-18/Phytane 비율의 변화 97
그림 10. 1차 microcosm 실험기간 중 각 microcosm의 유류분해 세균수의 비교 98
그림 11. 1차 microcosm 실험기간 중 15일차와 22일차의 14C-glucose로 부터 발생한 14CO₂의 양(이미지참조) 99
그림 12. 2차 microcosm 실험기간 동안 각 microcosm의 잔류 유류량의 변화 100
그림 13. 2차 microcosm 실험기간 동안 각 microcosm의 C-17/pristane 비율의 변화 101
그림 14. 2차 microcosm 실험기간 동안 각 microcosm의 C-18/phytane 비율의 변화 102
그림 15. 2차 microcosm 실험기간 중 각 microcosm의 유류분해 세균수의 변화 103
그림 16. 실온에서 보관한 담체로 부터 재성장한 세균수의 변화 104
그림 17. 4℃에서 보관한 담체로 부터 재성장한 세균수의 변화 105
그림 18. 실온에서 보관한 담체로 부터 재성장한 세균에 의한 표면장력값의 비교 106
그림 19. 4℃에서 보관한 담체로 부터 재성장한 세균에 의한 표면장력값의 비교 107
그림 20. 풍화과정 연구기간동안의 Brega oil의 Alkane/Pristane 비율 (영양염, 세균투여, 실험중 혼합이 모두 없음) 108
그림 21. 풍화과정 연구기간동안의 Brega oil의 Alkane/Pristane 비율(영양염 및 세균투여 없음, 실험중 혼합) 110
그림 22. 풍화과정 연구기간동안의 Brega oil의 Alkane/Pristane 비율(영양염 투여, 세균투여 및 실험중 혼합 없음) 111
그림 23. 풍화과정 연구기간동안의 Brega oil의 Alkane/Pristane 비율(영양염 투여, 실험중 혼합, 세균투여 없음) 112
그림 24. 풍화과정 연구기간동안의 Brega oil의 Alkane/Pristane 비율(영양염 및 세균 투여, 실험중 혼합 없음) 113
그림 25. 풍화과정 연구기간동안의 Brega oil의 Alkane/Pristane 비율(영양염 및 세균 투여, 실험중 혼합) 114
그림 26. 풍화과정 연구기간동안의 Walio oil의 Alkane/Pristane 비율 115
Table 1. Major inputs of petroleum to the marine environment. 32
Table 2. Comparison of incidence of world oil spills from tankers resulting from routine operations and major accidents during 1974-1985. 33
Table 3. The amounts and rates of oil consumption between 1981 and 1990 in Korea. 36
Table 4. Comparison of incidence of marine oil spills in Korea. 37
Table 5. Bioremediation-cases using bacterial preparations, Degradoilas and Putidoil. 49
Table 6. Site, type and number of collected samples for the isolation of oil degrading microorganisms. 63
Table 7. The composition of liquid medium and agar medium containing crude-oil(pH: 7.5). 64
Table 8. The composition of Bacto Brewer Thioglycollate medium (Difco 0236-01-5, pH 7.2) for anaerobic bacterial cultivation. 65
Table 9. The composition of PDB basal medium(pH 7.2) and Oil agar(pH 7.5) medium for anaerobic petroleum degrader. 66
Table 10. Analysis condition of gas chromatography for the detection of remaining aliphatic hydrocarbons. 69
Table 11. The experimental conditions of each microcosm at first microcosm test. 70
Table 12. Analysis condition of gas chromatography for the measurement of remaining hydrocarbon at the first microcosm test. 76
Table 13. Analysis condition of gas chromatography for the measurement of weathered aliphatic hydrocarbons. 83
Table 14. Surface tension values of liquid medium(mediun) containing crude oil after 3 days incubation with isolated bacterial strains. 85
Table 15. Crude-oil degrading activity of the isolated bacterial strain US1. 90
Table 16. Morphological, physiological and biochemical characters of the isolated strain US1. 91
Table 17. Degradation rate(%) of each fraction of aliphatic hydrocarbon by anaerobic microorganisms enriched from Incheon sample after 6 months incubation at 4 ℃. 93
Figure 1. Diagram for the preparation of the first microcosm. 71
Figure 2. Analysis scheme of samples collected from the first microcosms. 73
Figure 3. Scheme of the extraction and fractionation procedure for remaining oil. 75
Figure 4. Diagram for the preparation of the second microcosm. 77
Figure 5. Gas chromatogram of Kuwait crude oil degraded by the isolated strain US1 after 3 days incubation with shaking at 120 rpm 25℃(Phen : Phenanthrene. SQ : Squalane). A) Weathered oil B) Remaining oil 88
Figure 6. Gas chromatogram of Kuwait crude oil degraded by the isolated strain US1 after 5 days incubation with shaking at 120 rpm 25℃(Phen : Phenanthrene. SQ : Squalane). A) Weathered oil B) Remaining oil 89
Figure 7. Changes of the remaining hydrocarbons in each microcosm during the first microcosm test. 95
Figure 8. Changes of the C-17/Pristane ratio in each microcosm during the first microcosm test. 96
Figure 9. Changes of the C-18/Phytane ratio in each microcosm during the first microcosm test. 97
Figure 10. Comparisons of the petroleum degrading bacterial number during the first microcosm test(u : upper layer, b : bottom layer). 98
Figure 11. The amount of CO₂ evolved from 14C-glucose(이미지참조) after 15 days and 22 days incubation in the first microcosm experiment. 99
Figure 12. Changes of the remaining aliphatic hydrocarbons in each microcosm during the second microcosm test. 100
Figure 13. Changes of the C-17/Pristane ratio in each microcosm during the second microcosm test. 101
Figure 14. Changes of the C-18/Phytane ratio in each microcosm during the second microcosm test. 102
Figure 15. Fluctuations of the bacterial number during the second microcosm test. 103
Figure 16. Changes of the number of bacteria resurrected from clay minerals preserved at room temperature. 104
Figure 17. Changes of the number of bacteria resurrected from clay minerals preserved at 4 ℃. 105
Figure 18. Comparisons for surface tension value of the bacteria revived from different clay minerals preserved at room temperature. 106
Figure 19. Comparisons for surface tension value of the bacteria revived from different clay minerals preserved at 4 ℃. 107
Figure 20. Alkane/Pristane ratio of Brega oil during the weathering experiment (without nutrients, bacteria and mixing). 108
Figure 21. Alkane/Pristane ratio of Brega oil during the weathering experiment (without nutrients and bacteria but mixed regularly). 110
Figure 22. Alkane/Pristane ratio of Brega oil during the weathering experiment (with nutrients but without bacteria and mixing). 111
Figure 23. Alkane/Pristane ratio of Brega oil during the weathering experiment (with nutrients and mixing but without bacteria). 112
Figure 24. Alkane/Pristane ratio of Brega oil during the weathering experiment (with nutrients and bacteria but without mixing). 113
Figure 25. Alkane/Pristane ratio of Brega oil during the weathering experiment (with nutrients, bacteria and mixing). 114
Figure 26. Alkane/Pristane ratio of Walio oil during the weathering experiment (without nutrients, bacteria and mixing). 115