스와넬라균(Shewanella p.)에 의한 용존우라늄 제거 특성 및 방사성폐기물 처분에의 응용

Removal Characteristics of Dissolved Uranium by Shewanella p. and Application to Radioactive Waste Disposal

물속에 우라닐이온(UO22+) 형태로 존재하는 산화우라늄을 철환원세균인 스와넬라균(Shewanella p.)을 이용하여 제거하는 실험을 수행하였다. 용액상의 우라늄 초기농도는 50 μM 이었으며 미생물과의 반응에 의해 점차 그 농도가 감소하였고, 약 2주 후에 거의 대부분의 우라늄이 제거되었다. 우라늄이 제거된 기작은 대부분 미생물 표면에 대한 흡착, 침전 및 광물화에 의한 것이었다. 투과전자현미경으로 관찰한 결과로는 미생물 표면에 흡착되어 점차 결정화되어가는 우라늄이 큰 광물로 성장하고 여러 미생물개체 및 유기분비물과의 결합을 통해 그 크기가 수 μm 이상으로 커져가는 것을 확인하였다. 이러한 미생물에 의한 우라늄 광물의 성장 및 결합은 방사성폐기물처분장의 우라늄 거동에 큰 영향을 끼칠 수 있으며, 특별히 본 실험에서 관찰한 생지화학적인 금속환원미생물의 역할에 의해 지하 우라늄의 이동이 상당히 지연되는 효과를 거둘 수 있을 것으로 사료된다.

An experimental removal of dissolved uranium (U) exsiting as uranyl ion (UO22+) was carried out using Shewanella p., iron-reducing bacterium. By the microbial reductive reaction, initial U concentration (50 μM) was constantly decreased, and most U were removed from solution after 2 weeks. Major mechanism that U was removed from the solution was adsorption, precipitation and mineralization on the microbe surface. Under the transmission electron microscopy, the U adsorbed on the microbe was observed as being crystallized and eventually enlarged to several μm sizes of minerals by combining with individual microbes and organic exudates. It seems that such U growth and mineralization on the microbial surface could affect the U behavior in a radioactive waste disposal site. Thus, the biogechemical reaction of metal-reducing bacteria observed in this experiment could give an affirmative measure that the microbial activity may retard U movement in subsurface environment.