혐기성 해양환경에서 철 환원세균에 의한 유기물 분해 및 생물정화

Abstract

산소가 고갈된 혐기성 환경의 유기물 분해 및 물질순환에서 철 환원반응의 생태/환경적 중요성에 대해 고찰하였 다. 다양한 해양환경에서 유기물 분해 시 철 환원이 차지하는 중요성은 미약한 수준에서 거의 100%에 이르기까지 그 범위가 극단적으로 다양하게 나타났다. 일반적으로 철 환원은 Fe(III)의 농도가 높은 곳에서 황산염 환원보다 중 요한 유기물 분해 경로로 나타나, 유기물 분해에서 철 환원의 중요성은 철 환원세균이 이용 가능한 Fe(III)의 공급 정도에 의해 결정되는 것으로 인식되었다. 산소공급이 미약한 연안혐기성 퇴적토 내에서 Fe(III)의 공급은: (1) 조석 에 의한 퇴적물 내 공극수의 교환(tidal flushing); (2) 저서동물에 의한 생물교란; (3) 식생의 유무에 따른 퇴적물의 산화/환원 상태의 변화 등에 의해 주로 영향을 받는 것으로 나타났다. 철 환원세균에 의한 유기물 분해 및 다양한 금속원소의 전환기능을 이용한 특정 유기오염원과 금속오염원의 생물정화는 우리나라와 같이 부영양화된 연안생태 환경의 개선 및 독성 유/무기 오염원의 생물정화 등 연안역의 환경친화적 관리가 절실히 요구되는 환경에서 생태/환 경공학 분야의 유용한 해결수단으로 간주된다.

I reviewed an ecological and environmental significance of microbial carbon respiration coupled to dissimilatory reduction of Fe(III) to Fe(II) which is one of the major processes controlling mineralization of organic matter and behavior of metals and nutrients in various anaerobic environments. Relative significance of Fe(III) reduction in the mineralization of organic matter in diverse marine environments appeared to be extremely variable, ranging from negligible up to 100%. Generally, Fe(III) reduction dominated anaerobic carbon mineralization when concentrations of reactive Fe(III) were higher, indicating that availability of reactive Fe(III) was a major factor determining the relative significance of Fe(III) reduction in anaerobic carbon mineralization. In anaerobic coastal sediments where O2 supply is limited, tidal flushing, bioturbation and vegetation were most likely responsible for regulating the availability of Fe(III) for Fe(III) reducing bacteria (FeRB). Capabilities of FeRB in mineralization of organic matter and conversion of metals implied that FeRB may function as a useful eco-technological tool for the bioremediation of anoxic coastal environments contaminated by toxic organic and metal pollutants.