바이오차, 토양 내 항생제 이동 조절

바이오차 개량은 토양 내 매크로포어 흐름으로 인한 항생제 이동 가속화를 완화할 잠재력이 있지만, 매크로포어 흐름과 토양 매트릭스 침투 간 바이오차의 역할 차이에 대한 직접적인 증거가 부족하여 그 효과는 제대로 이해되지 못했습니다. 본 연구는 이중 도메인 분리 장치를 사용하여 수력학적으로 고립되거나 연결된 조건에서 바이오차 첨가가 약한 소수성 항생제(설파다이아진, 플로르페니콜)의 이동에 미치는 영향을 정량화했습니다. 연구 결과, 이중 도메인 간 수력학적 연결성이 존재할 때 바이오차의 효능이 크게 증폭됨을 확인했습니다. 이 조건에서 바이오차는 항생제를 매크로포어 흐름에서 토양 매트릭스 침투로 적극적으로 전환시켜, 설파다이아진의 총 누적 질량 플럭스(CMF)를 0.72 ± 0.01에서 0.61 ± 0.00으로, 플로르페니콜은 0.81 ± 0.04에서 0.72 ± 0.02로 유의미하게 감소시켰습니다(p < 0.05). 부분 최소 제곱 구조 방정식 모델링(PLS-SEM) 분석 결과, 바이오차가 시스템의 인과 경로를 재구성하는 것으로 나타났습니다. 바이오차는 이동성 운반체(용존 유기물 및 콜로이드)를 활용하여 매트릭스 내에 강력한 고정 흡착원을 형성하며, Br- 추적자로 확인된 대류 플럭스를 상쇄합니다. 이러한 발견은 바이오차가 동적인 “바이오차 흡착 펌프(BSP)”로 기능한다는 새로운 가설을 뒷받침합니다. 본 연구는 바이오차를 수동적인 흡착원에서 능동적인 플럭스 조절자로 재정의하며, 취약한 수생 생태계를 보호하기 위한 토양 수력학적 특성에 기반한 정밀한 정화 전략 설계의 기초를 제공합니다.