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오염물질의 산화환원 (생물)전환에 주는 전자 운반체의 영향과 응용

전문가 제언: ○ 세계의 화학과 석유화학 공업은 매년 수천종의 화합물을 생산한다. 이들 공업은 큰 이익을 창출하지만 생산과정에서 여러 가지 독성물질과 난분해성 오염물질을 함유한 막대한 양의 폐수를 배출하여 지하수와 하천, 토양 등을 오염시킨다.

○ 오염물질 중에는 전자-끄는 화합물인 아조염료, 니트로방향족, 할로겐화지방족, 할로겐화방향족 화합물 그리고 금속류 등이 들어 있다. 이런 오염물질은 통상적인 호기성 배수처리에서는 제거되지 않고, 혐기성 조건에서 환원성 전환에 의해 제거된다. 그런데 난분해성 오염물질의 환원성 전환은 전자전달의 제한 때문에 대단히 느리게 일어난다.

○ 그런데 산화환원 매개물질(Redox Mediator, RM)은 여러 가지 무기물질들과 유기물질들 사이의 산화환원 반응에서 전자를 전달하는 운반체로 작용하고 반응속도를 촉진시킨다. 환원된 RM은 아조염료, 니트로방향족 화합물, 폴리할겐화된 오염물질 그리고 U(VI)에 전자를 줄 수 있다. RM으로 가장 많이 연구된 물질은 코발라민, 주글론, 라우손 등의 퀴논류이고 이 밖에 값싼 RM으로 쓸 수 있는 부식질(humic substances)이 있다.

○ 난분해성 오염물질은 환원되어 환원생성물로 전환되고 이어 생물분해, 자기산화 그리고 흡착의 복합적 작용을 통해 제거된다. 예컨대 아조염료는 환원되어 방향족아민이 되고 이것은 호기성 처리로 제거된다. 다염소화된 화합물은 환원에 의해 탈염소화되어 덜 염소화된 화합물로 전환되고 이것은 쉽게 호기성 분해를 일으킨다. 니트로방향족 화합물은 환원되어 방향족 아민으로 전환된다.

○ RM은 환원속도를 증진시키며 RM의 효과를 확대하기 위해서는 pH와 온도를 최적화하여야 한다. 그리고 RM의 산화환원 전위는 전자주개와 전자받개의 전위에 따라 결정된다. 그리고 미생물 존재 하에서 생물분해가 일어나는 만큼 전자주개도 적절한 물질을 선택하여야 한다. 본고에서 저자들은 환원반응조건에 대한 많은 연구결과들을 요약?설명하였다.

저자: Frank P. Van der ZEE, Francisco J. Cervantes
자료유형: 학술정보