토양 박테리아는 과불소화화 및 폴리플루오르화 탄화수소를 분해한다

독성물질을 먹어 치우는 미생물 

▲  실험실 테스트는 토양 미생물이 퍼플 루오로 옥 탄산 (PFOA)과 같은 장기 오염 물질을 분해 할 수 있음을 입증한다. © David Kelly Crow

토양 박테리아는 과불소화화 및 폴리플루오르화 탄화수소를 분해한다.

미생물 환경 조력자 :

연구원들이 특히 오래 지속되는 유기 오염 물질인 과불소화 및 폴리불소화 알킬물질 (PFAS)을 분해 할 수 있는 박테리아 종을 발견했다. 실험에서, 미생물은 100일 후에 이들 불소 함유 탄화수소의 100%를 제거했다. 따라서 이러한 박테리아는 오염 제거를 위해 특정 토양과 폐수처리에 기여 할 수 있을 것이다.

과불화화합물 PFAS (Polyfluorinated and Perfluorinated Alkyl Substances)는 널리 사용된다. 비 점착성 코팅, 아웃도어 의류 및 기타 여러 소비자 제품에서 발견된다. 이 플루오르 화 탄화수소의 화학적 구조는 물과 먼지의 발수성과 극히 강한 저항성을 만든니다. 그러나 무엇보다도, 퍼플루오로옥탄산 (PFOA) 및 퍼플루오로옥탄술폰산 (PFOS)은 호르몬 유사 효과를 가지며 잠재적으로 발암성 물질로 간주된다.

문제는 이 오래 지속되는 화학 물질이 생분해성이 거의 없기 때문에 수십 년 동안 물과 토양에 남아 있다는 것이다. 또한 먹이 사슬에서 이러한 불소화된 오염 물질이 축적될 수 있다. 연구원들은 이미 남극에서 그것들을 발견했다. 프린스턴 대학의 Shan Huang과 Peter Jaffe는 “PFOA와 PFOS는 광범위한 분포, 수명 및 잠재적 독성 영향으로 인해 환경과 인간 건강에 중대한 위협이 되고 있다.

PFAS의 제거 보조제로서 암모늄 먹는 미생물?

이러한 오염 물질을 어떻게 제거할까?

Huang과 Jaffe는 해결책을 찾기 위해 미생물 왕국에서 잠재적인 채굴 작업자를 검색했다.

몇몇 박테리아, 곰팡이 그리고 고세균조차도 토양에서 독성 중금속을 분해 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 두 연구원은 최근에 발견된 박테리아를 자세히 살펴 보았다.

*고세균: 박테리아와 유사하게, 세포핵이 없는 원핵생물의 한 유형. 세균과 비슷하지만 현재는 독립적인 분류군으로 간주 된다.

미생물 액시드마이크로비움 Acidimicrobium 박테리아 A6는 주로 산성 및 철 토양에서 발생한다.암모늄 (NH4 +)을 아질산염으로 산화시키면서 혐기성 조건에서 철에 대한 녹을 줄일 수 있다. 그러나 실험 결과에 따르면 Acidimicrobium은 특수 대사 경로 덕분에 단쇄(짧은사슬) 불소화탄화수소도 분해 할 수 있다. 

100일 후 오염 물질 60% 감소

이 미생물들은 더 긴 사슬 PFOA와 PFOS도 분해 할 수 있을까?

이 시점에서 연구원들은 시작했다. 실험을 위해 A6 박테리아의 액체 배양물을 시험관에 넣고 PFOA 또는 PFOS 리터당 0.1 또는 100밀리그램을 첨가했다. 전자를 전송하는 철 대신 전극을 사용했다. 100일 동안 모든 박테리아를 공기없이 배양한 후 과학자들은 화학 성분을 재분석했다.

결과 :

박테리아는 100일 동안 PFOA와 PFOS의 60%까지 분해되었다고 연구자들은 밝혔다. 미생물은 불소의 결합을 탄화수소로 분할 해, 플루오르화된 화학 물질로부터 플루오라이드, 아세테이트 및 다른 유기 탄화수소를 생성한다.

현장 및 생물 반응기에서의 응용

Huang과 Jaffe는 “이 결과는 A6가 PFOA와 PFO를 탈플루오르화할 수 있음을 보여준다. 박테리아는 분명히 산성 환경, 철 및 다소 낮은 산소 환경만 필요하다. 연구원들은 이 미생물이 토양과 물에서 오래 지속되는 오염 물질에 대한 생물학적 조력자로서 유용 할 수 있다고 믿고 있다.

Jaffe는 "이것은 타당성에 대한 일반적인 증거일 뿐"이라고 말한다. 연구진이 설명하듯 이 일부 습지 나 오염된 폐수 A6 박테리아는 자연적으로 적절한 채굴 조건을 찾을 수 있다고 한다. 또한, 오염된 토양은 나중에 미생물 분해 작업자와 함께 생물 반응기에서 처리될 수 있다. 

Environmental Science & Technology¸2019; doi: 10.1021/acs.est.9b04047
출처 : Princeton University, American Chemical Society

 

[더사이언스플러스=편집국 김지연 기자]  

 

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