자연 분해 과정을 모사한 토양 중 옥솔린산의 분해

• Published in: Daehan hwan'gyeong gonghag hoeji pp. 1 - 12
• Main Authors: 박소윤, 김재경, 조은혜
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한환경공학회 01.01.2025
• Subjects: 환경공학
• ISSN: 1225-5025; 2383-7810
• DOI: 10.4491/KSEE.2025.47.1.1

국내 농업용 항생제 중 하나인 옥솔린산(oxolinic acid, OA)은 퀴놀론 계열의 항생제로서 생물학적 이용성이 낮아 환경에 잔류 위험성이 있다. 환경 중 잔류하는 OA는 자연분해 과정을 통해 일부 제거될 수 있고, 이러한 과정은 다양한 인자에 영향을 받는다. 본 연구에서는 다양한 환경인자(온도, 광 강도, 토양 용도, 토양 유기물 함량(organic matter content, OM))에 따른 OA의 광분해와 생물학적 분해 양상을 확인하고자 했다. 또한 토양에 대한 OA의 흡착 및 탈착 실험을 통해 OA의 분해와 흡･탈착의 관계를 확인하고자 한다. 본 연구에서는 두 가지 광 강도(2.3 및 1.5mWcm-2의)와 온도(21.8 및 35.0oC) 조건에서 OA의 분해 양상을 확인하기 위한 실험을 진행했다. 또한, 토양 용도(논, 밭)와 OM(6.4% 및 2.3%)에 따른 OA의 생물학적 분해 양상을 확인하기 위한 실험을 진행했다. 더불어 대상 토양과 OA 용액을 이용해 흡착 실험을 진행한 후, 흡착된 OA의 탈착 실험을 진행했다. 광분해 실험의 경우, 모든 조건에서 20일 후 OA 분해율은 16.6-50.8%였다. OA는 기존 연구에서 보고된 다른 항생물질에 비해 광분해가 느린 편으로 본 연구에서 사용한 환경인자 조건에서는 조건에 따른 분해율 변화가 유의하지 않았다. 생물학적 분해의 경우, 밭 토양과 논 토양에서 분해율은 비슷하였고, OM이 낮은 토양에서 더 빠르게 분해되었다. 토양 특성에 따라 다른 생물학적 분해 경향은 토양에 대한 OA의 흡･탈착 특성으로 일부 설명할 수 있었다. 광분해와 생분해와 같은 자연 분해 과정 모사를 통한 항생제 분해는 환경 요인이나 토양 특성에 따라 일관된 경향을 보이지 않았다. 이는 항생제의 분해가 환경 요인과 토양 특성을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 요인에 의해 영향을 받는 복잡한 과정임을 시사한다. 본 연구는 토양 중 잔류 항생물질의 거동을 이해하기 위한 추가 연구의 필요성을 보여준다. Oxolinic acid (OA), a quinolone-class antibiotic commonly used in domestic agriculture, exhibits low bioavailability, raising concerns about its potential environmental persistence. Residual OA in the environment can undergo partial degradation through natural processes, which are influenced by various factors. This study aimed to investigate the photodegradation and biodegradation patterns of OA under various environmental factors, including temperature, light intensity, soil usage, soil organic matter content (OM). Additionally, adsorption and desorption experiments were conducted to elucidate the relationship between OA degradation and its adsorption-desorption behavior in soil. In this study, two UV-A intensities (2.3 and 1.5mW cm-2) and two temperatures (21.8 and 35.0oC) were applied to examine the OA degradation behavior. Biodegradation tests were conducted using soil samples with varying land uses (rice paddy, field) and OM (6.4% and 2.3%). Additionally, sorption tests were performed using the soil samples and OA solutions, followed by desorption tests on the OA-sorbed soil samples. In the photodegradation experiment, the OA degradation rate ranged from 16.6% to 51% across all conditions after 20 d. Compared to other antibiotics reported in previous studies, OA exhibited relatively slow photodegradation, and the variations in degradation rates under the tested experimental conditions were not statistically significant. In the case of biodegradation, similar degradation rates were observed in the field and rice paddy soils, with faster degradation occurring in soils with lower OM. The differing biodegradation patterns observed across soil samples could be partially explained by the adsorption-desorption characteristics of OA in soils. The degradation of antibiotics through simulated natural processes such as photodegradation and biodegradation did not exhibit consistent trends depending on the environmental factors or soil properties. This suggests that the degradation of antibiotics is a complex process influenced by various factors, including, but not limited to, environmental factors and soil properties. This study highlights the need for further research to better understand the behavior of residual antibiotics in soil environments. KCI Citation Count: 0