• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.1
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• pp.79-84
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• 2008

This paper describes the application of bioluminescence stimulating agents on a genetically engineered microorganism, Pseudomonas putida mt-2 KG1206, to monitor toluene analogs using in groundwater samples from petroleum hydrocarbon contaminated sites. The maximum bioluminescent response with pure chemicals followed in the order: m-methyl benzyl alchohol > m-toluate > toluene > m-xylene > benzoate > p-xylene > o-xylene. Generally, the bioluminescence production of strain mixed with groundwater samples was dependent on the contaminated total inducer concentrations. However, few samples showed opposite results, where these phenomena may be caused by the complexicity of environmental samples. Two chemicals, SL(sodium lactate) and KNO$_3$, were tested to determine a better bioluminescence stimulant. Both chemicals stimulate the bioluminescence activity of strain KG1206, however, a slightly high bioluminescence was observed with nitrogen chemical. This selected stimulant was then tested on samples collected from contaminated groundwater samples. The bioluminescence activity of all samples mixed with the strain was stimulated with KNO$_3$ amendment. This suggests that the low bioluminescence activity exhibited by the environmental groundwater samples can be stimulated by amending the culture with a proper agent, such as nitrogen compound. These findings would be useful, especially, when strain was used to monitor the groundwater samples contaminated with low inducer contaminants. Overall, the results of this study found the ability of bioluminescence producing bacteria to biosensor a specific group of environmental contaminants, and suggest the potential for more efficient preliminary application of this engineered strain in a field-ready bioassay.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.42 no.1
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• pp.14-20
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• 2009

Classification of land uses and analysis of nitrogen isotope fractionation in groundwater nitrate were carried out to examine its contamination sources in Jeju province. ${\delta}^{15}N$ values of urea (hydrolyzed with urease), ammonium sulfate, compost, water from septic tank were -1.7, -5.8, +14.1, and +24.0‰, respectively. Urea, when it was directly distillated, showed -16.5‰. Based on these ${\delta}^{15}N$ values, sources of nitrate could be classified as originated from chemical fertilizers with ${\delta}^{15}N$ values below +5‰ and as from animal manure or municipal waste with ${\delta}^{15}N$ values over +10‰. Results of ${\delta}^{15}N$ analysis of 33 wells showed that most wells had the chemical fertilizers as their dominant contamination source. However, some wells were contaminated by other sources: animal wastes or municipal wastes. Some wells were also contaminated by the combined sources of nitrate. It was also demonstrated that ${\delta}^{15}N$ analysis could be a useful tool even in the case where no apparent contamination source is found.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.8 no.1
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• pp.57-67
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• 2003

Nitrate contamination by human activities is a serious problem to water-supply in agricultural area. Shallow groundwater is the main source of water-supply, but it is very sensitive to contamination. Study area for nitrate contamination is a region of Iljuk, Kyunggi where is an agricultural area having many livestock facilities in various scales. As a result, the points having availability of incoming of external contaminant are 77%, and the ones over the Drinking Water Limit (DWL) are 32～42%. For a nitrogen isotope analysis, all the points having availability of incoming of external contaminant have $\delta$$^{15}$ N-NO$_3$ values over 5$\textperthousand$, and the points of 59% are strongly affected by nitrogen originated from animal wastes. The major source of nitrate in this area is intensive livestock facilities. Even though a livestock facility had enclosed, it affects groundwater quality for a long time. The chemical property of contaminant source is various according to animal species in surface water, but not in groundwater since some solutes are removed by reactions during an inflow to subsurface.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.2
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• pp.177-187
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• 1998

The spatially integrated model (SIM) which can evaluate temporal variation of groundwater quality is proposed in the stream-aquifer setting entered by nonpoint source contaminants. And the developed SIM included unsaturated soil zone and was tested against the spatially distributed model (SDM) of the coupled advection-dispersion and Richards equations for the various hydrologic and aquifer simulating conditions. The result of the comparison showed that the average concentration responses of saturated aquifer and groundwater outflow between the SIM and the SDM was in good agreement, except for the case of the large dispersivity ratio and thick aquifer system. And it is shown that for the cases of the large dispersivity ratio and thick aquifer system the performance of the nonlinear SIM is better than that of the linear SIM for evaluating the average concentration of groundwater outflow response.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.417-420
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• 2004

이 연구는 안정동위원소를 이용하여 제주도 한림 지역의 지하수 환경 및 오염 특성을 규명하고자 시행되었다. 이를 위해 2002년 8월, 11월과 2003년 4월, 8월 네 차례에 걸쳐 39개 지점에서 지하수 및 용천수 시료를 채취하였다. 연구지역은 농촌지역의 대표적 오염특성인 질산성 질소의 오염이 심각하게 나타났으며, 고도 100m 내외에서 급증하는 특성을 보인다. 특히, 집중 강수가 있었던 8월에는 이러한 현상이 심화되었다. 질소 동위원소를 이용한 오염원 추정 결과, 대부분 화학비료의 영향으로 나타났으며, 이는 토지 이용 특성과 일치한다. 강수의 산소ㆍ수소 동위원소 조성은 '우량효과'를 반영하였으며, 지하수 시료들의 경우 함양에서 배출까지 순환이 매우 빠른 지하수 환경을 나타낸다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.72-75
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• 2005

본 연구에서는 야외규모 TCE (trichloroethylene) 질량전이역학을 평가하기 위해 TCE의 대수층 내 유입 및 용해상 거동을 고해상도 수치 모사를 실시하였다. 공간적으로 불균질한 대수층 $10{\times}10{\times}10m$ 도메인 내부의 유입된 TCE 분포를 모사하기 위해 본 연구를 통해 개발된 정성적 침투모델(percolation model)이 이용되었다. 이를 기초로 하여 연계되어진 (coupled) 지하수 유동 및 용해상 거동 장기 (long-term) 모사를 실시하였다. 지엽적으로 일어나는 질량전이는 기존 연구를 통하여 발표되어진 실험실규모 연구에 기초하였다. 지하수가 도메인을 지나 흘러나가는 경계면에서 측정되어진 용해상 (aqueous phase) TCE의 질량선속 (mass flux)을 통해 실질 야외규모 질량전이 상수가 계산되었다. 관찰된 바 야외규모 질량전이 상수는 실험실 연구를 통해 측정된 값에 비하여 휠씬 작은 값을 보였으며 이는 지하수 유속 및 TCE의 불균질한 분포에 기인한다. 야외규모 질량전이 상수는 평균 지하수 유속에 직접 비례하는 것으로 관찰되었고 이는 기존 실험실 연구를 통해 알려진 평균 지하수 유속의 0.7승이라는 결과와 대조되는 것이다. 또한 모사를 통해 관찰된 야외규모 질량전이 상수는 상대 TCE 질량의 고갈상수 승에 비례함을 보였다. 이러한 고갈상수는 TCE가 측방으로 퍼지는 현상이 강한 대수층, 즉 저투수성 층의 발달이 양호한 대수층, 에서는 1보다 작은 값을 갖고 그렇지 않은 대수층, 즉 저투수성 층의 발달이 미약한 대수층, 에서는 대체적으로 1보다 높은 값을 갖는 것으로 관측되었다. 이는 DNAPL의 측방 퍼짐이 강한 대수층에서는 용해로 인한 시간에 따른 오염원 부근에서의 농도 감소가 미약하기 때문인 것이며, 그와 반대로 DNAPL의 측방 퍼짐이 약한 대수층에서는 시간이 지남에 따라 용해에 의해 지속적으로 오염원 부근에서의 농도가 감소 또는 소멸함으로 인하여 측정되는 용해상 DNAPL의 질량 선속 역시 계속적으로 감소되는 것으로 밝혀졌다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.434-437
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• 2004

본 반층벽체 적용지역의 경우, 침출수의 영향으로 암모니아성 질소의 농도가 최대 29.12mg/L까지 검출되고 있으며 반응물질은 암모니아성 질소제거에 적합한 제올라이트를 선정하였다. 투수성 및 다짐강도를 고려하여 왕사와 50:50의 비율로 혼합, 적용하였으며 지하수 평균유속은 0.0864m/d이고 평균지하수위는 원지반 기준 - 4.0m의 분포를 나타내었다. 지질조사 결과, 적용구간의 지질구조는 매립층, 풍화토, 풍차암, 연암의 순서로 분포하고 있으며, 반응벽체의 설계깊이는 현장 시추조사 결과를 바탕으로 지하수의 Under-pass를 방지하기 위하여 연암층 50cm까지 관입시키도록 설계하였다. 최종적으로 선정된 반응벽체의 규모는 35m(길이) $\times$ 1.2m(두께) $\times$ 8.5 ～ 9.42m(구간별 깊이)로 설계에 반영되었다. 현재, 지하수감시정을 이용한 모니터링 결과, 상부지하수 감시정에서의 오염원은 우기의 영향으로 간헐적으로 발생하고 있으나 하부 지하수 감시정에서의 암모니아성 질소농도는 불검출 되거나 0.5 mg/L 이하로 유지되고 있다.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.6 no.3
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• pp.107-110
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• 1999

18 boreholes with nitrate contaminated were selected. Samples were collected 4 times between both 1995 and 1996. Stable nitrogen isotope ratio for them all was measured and the contribution to contamination from several sources like fertilizer, sewage, cropland. and landfill was analysed. Nitrogen source for 11 sampling sites of T-3, L-1. O-1∼O-4, F-2∼F-5, and G-2 considered to come from chemical fertilizer and its contribution was around 60% or more. T-4. T-5 were located downward the downtown, which were influenced bydomestic sewage and its contribution were 70.7% and 54.7%. Nitrate concentration of G-2 was 17.7 mg/L, among which 60.7% was estimated to come from landfill leachate. T-1 and T-2 were located in the small village, in which 42.2 and 43.4% of nitrogen was to come from domestic sewage but 52.8% and 56.0% were from fertilizer sprayed in the cropland. L-2 was near livestock by which it was estimated to be influenced, in which 59.9% of nitrogen was from cropland. F-1 was in the cropland, by which 50.0% was influenced and 49.5% was estimated from organic matter of animals.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2001.09a
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• pp.139-142
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• 2001

서울시 대도시 지하수의 수리지구화학 및 오염 특성을 토지 이용 특성(청정지역, 주거지역, 농업지역, 교통혼잡지역, 공단지역)과 관련하여 고찰함으로써 대도시 지하수 수질의 효율적 관리에 활용하기 위한 3개년 모니터링 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 현재까지의 연구 결과를 요약하여 소개한다. 총용존고체 함량(TDS)은 지하수 수질 특성 파악에 손쉽고 효과적으로 활용할 수 있는 파라미터임이 확인되며, 청정지역, 주거지역, 농업지역, 교통혼잡지역, 공단지역의 순으로 증가하는 경향이 뚜렷하다. 따라서, 서울 도시 지하수 수질은 일차적으로 부근의 도시화 특성과 밀접한 상관성을 가짐을 확인하였다. 한편, 청정지역의 수질 특성 자료를 제시하여 지하수 오염도 평가의 기준(배경 수질) 자료로 활용토록 하였다. 서울 동부 지역 암반 지하수의 수질 특성을 보면, 강북, 노원, 도봉 등 중랑천 상류 지역의 지하수가 동대문, 성동, 송파구 등 하류쪽의 지하수에 비해 낮은 TDS 함량을 갖는 경향이 있다. 서부 지역 지하수는 동부 지역에 비해 높은 TDS 값을 보이며, 공단부지 면적이 큰 영등포, 금천, 구로구 일대 및 종로, 중구 등 교통혼잡지역 등에서 매우 높은 TDS 함량을 나타내었다. 결국, 서울시 지하수의 TDS 함량은 수-암 반응보다는 인위적인 오염원에 의해 크게 지배되는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2006.04a
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• pp.255-258
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• 2006

인위적인 오염원이 존재하지 않는 농촌지역 지하수공에서 검출빈도가 매우 낮은 세레늄 성분에 대하여 양수조건에 따른 세레늄의 농도변화를 연구하였다. 양수에 따른 세레늄 농도변화의 연구는 현장지하수 수질이 지하수 먹는물 수질기준보다. 높은 2개의 지하수공에서 수행되었다. 본 연구를 통해, 세레늄 성분이 먹는물 수질기준을 초과한 지하수공의 지속적인 이용여부를 판단하였다. 또한, 양수시험공 주변의 세레늄 농도를 측정하여 배경농도를 파악하였으며, 시험공 내에서 구간별 채수를 수행하여 세레늄 성분이 산출되는 주대수층 구간을 파악하였다. 양수조건에 따른 세레늄의 농도변화를 연구하기 위한 방법은 하루 8시간을 기준으로 양수하는 단기적인 방법과, $4,950m^3$을 594시간 동안 장기양수하면서 농도변화를 측정하였다. 본 연구를 통해, 지하수 내 세레늄 성분의 농도변화는 장기양수에 의해 변화함을 알 수 있었다.