BACKGROUND: For Non-Point Source(NPS) loads reduction, pollutant loads need to be quantified for major farming methods. The objective of this study was to evaluate impacts of farming methods on NPS pollutant loads from a paddy rice field during the growing season. METHODS AND RESULTS: The height of drainage outlet, amount of fertilizer, irrigation water quality were considered as farming factors for scenarios development. The control was derived from conventional farming methods and four different scenarios were developed based combination of farming factors. A field scale model, CREAMS-PADDY(Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management Systems for PADDY), was used to calculate pollutant nutrient loads. The data collected from an experimental plot located downstream of the Idong reservoir were used for model calibration and validation. The simulation results agreed well with observed values during the calibration and validation periods. The calibrated model was used to evaluate farming scenarios in terms of NPS loads. Pollutant loads for T-N, T-P were reduced by 5~62%, 8~37% with increasing the height of drainage outlet from 100 mm of 100 mm, respectively. When amount of fertilizer was changed from standard to conventional, T-N, T-P pollutant loads were reduced by 0~22%, 0~24%. Irrigation water quality below water criteria IV of reservoir increased T-N of 9~65%, T-P of 9~47% in comparison with conventional. CONCLUSION(S): The results indicated that applying increased the height of drainage after midsummer drainage, standard fertilization level during non-rainy seasons, irrigation water quality below water criteria IV of reservoir were effective farming methods to reduce NPS pollutant loads from paddy in Korea.
The objective of this study was to determine temporal patterns and longitudinal gradients of water chemistry at eight artificial reservoirs and ten streams within the Han-River watershed along the main axis of the headwaters to the downstreams during 2009~2010. Also, we evaluated chemical relations and their variations among major trophic variables such as total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll-a (CHL-a) and determined intense summer monsoon and annual precipitation effects on algal growth using empirical regression model. Stream water quality of TN, TP, and other parameters degradated toward the downstreams, and especially was largely impacted by point-sources of wastewater disposal plants near Jungrang Stream. In contrast, summer river runoff and rainwater improved the stream water quality of TP, TN, and ionic contents, measured as conductivity (EC) in the downstream reach. Empirical linear regression models of log-transformed CHL-a against log-transformed TN, TP, and TN : TP mass ratios in five reservoirs indicated that the variation of TP accounted 33.8% ($R^2$=0.338, p<0.001, slope=0.710) in the variation of CHL and the variation of TN accounted only 21.4% ($R^2$=0.214, p<0.001) in the CHL-a. Overall, our study suggests that, primary productions, estimated as CHL-a, were more determined by ambient phosphorus loading rather than nitrogen in the lentic systems of artificial reservoirs, and the stream water quality as lotic ecosystems were more influenced by a point-source locations of tributary streams and intense seasonal rainfall rather than a presence of artificial dam reservoirs along the main axis of the watershed.
Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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v.34
no.6
s.119
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pp.1-9
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2007
Land use types within a watershed closely are related with the water quality characteristics of receiving water bodies. Despite of a numerous studies suggesting a strong relationship between water quality and land use, there have been increasing concerns about the geographical variation and a lack of spatial integration in that relationship, which are essential to implementing these findings into land use planning and management. In the meantime, edges mediate the material flux between adjacent systems. This mediating effect of edges is strongly related to the complexity of their shapes. Land use activities within a watershed have a direct impact on the water quality of adjacent aquatic systems, and hydrological processes carry residuals from watershed into adjacent aquatic ecosystems through the edges. Therefore, the geometry of reservoirs theoretically affects the relationship between land uses in the watershed and the quality of receiving bodies of water. In this light, this study integrates the geo-spatial dimensions of land uses in the watershed using GIS and landscape indices in order to explore the relationship between land uses and water quality. Water quality characteristics, land uses and geometry of 133 randomly sampled reservoirs were correlated, based on buffer zones and types of reservoirs. The findings showed that land uses, particularly urban land uses, significantly affect water quality characteristics including BOD, COD, TN and TP, and geometry of reservoirs reduces the concentration of pollutant and nutrients in reservoirs. One of results indicates that the relationship between land use and water quality and effects of spatial dimension may vary with types of reservoirs and pollutants. These results suggest that lakeshore areas are important, particularly for TN reduction and call for a caution to land use activities nearby shoreline areas for sustaining better water quality.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.22
no.7
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pp.1295-1305
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2000
Status of the contaminated sediments in Lake Paldang was investigated. Sediment samples were taken at 34 points and analyzed in terms of ignition loss, CODer, total P and total N. The contamination level did not show any significant variation with depth of the sediments, which indicated the contaminants were recalcitrant. The type of P in the sediment was analyzed, and the sum of adsorbed P and NAI-P, that can be re-solubilized under the reductive condition, was found to be 20-30% of the total P. From the analysis of the water quality change along with the flowing path, it would be concluded that the effect of the sediments on the water quality is insignificant yet in Lake Paldang. However, long term analysis covering at least four seasons should be continued in order to get a more reliable conclusion. A depth profile map of the sediment in Lake Paldang was provided.
Stable isotope tracers were first applied to evaluate the Microcystis cell assimilation efficiency of bivalves, since the past identification method has been limited to tracking the changes of each chl-a, clearity, and nutrient. The filter-feeders (Sinanodonta woodiana and Unio douglasiae) were assessed under the condition of cyanobacteria (Microcystis aeruginosa) blooms through an in mesocosm experiment using $^{13}C$ and $^{15}N$ dual isotope tracers. chl-a concentration in the treatment mesocosm was dramatically decreased after the beginning of the second day, ranging from 116 to $66{\mu}g\;L^{-1}$. In addition, the incorporated $^{13}C$ and $^{15}N$ atom % in the S. woodiana bivalve showed higher values than U. douglasiae bivalves. The results demonstrate that U. douglasiae has less capacity to assimilate toxic cyanobacteria derived from diet. Our results therefore also indicate that S. woodiana can eliminate the toxin more rapidly than U. douglasiae, having a larger detoxification capacity.
Kim, Tae-Hoon;Ahn, Tae-Woong;Jung, Jae-Hoon;Choi, I-Song;Oh, Jong-Min
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2010.05a
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pp.1902-1905
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2010
일반적으로 퇴적물로부터 인의 용출은, 산소조건, 수온, 유속 등 여러 환경의 변화에 의해서 이루어지며, 환경에 따라 용출되는 인의 형태 또한 다르다. 따라서 어떠한 기작을 통해 얼마나 많은 양의 인이 용출되는지는 수체의 물리 화학적 조건과 퇴적물에 포함된 인의 존재형태에 의해 결정된다. 따라서 본 연구에서는 담수호의 부영양화 원인물질이면서 부영양화 발생을 제어할 수 있는 가장 중요한 인자로 작용하는 인의 거동특성을 파악하기 위하여 이루어 졌다. 본 연구는 경기도 화성시에 위치한 화성호에서 이루어 졌으며, 대표성을 나타낼 수 있는 3개의 지점을 선별하였다. 퇴적물은 Grap sampler를 이용하여 채취하였으며. Methods for P Analysis, G. M. Pierzynski(2009, G,m Pierzynski)에 의거하여 무기태 인을 loosely and soluble P, Al-P, Fe-P, Reductant soluble-P, Ca-P 5가지 형태로 분류하여 진행하였다. 화성호 퇴적물의 인의 형태별 분류를 실시하여 화성호 퇴적물 내의 무기태 인의 형태 분류와 이를 분석함으로서 인 용출에 의한 수질오염 가능성을 평가해보고자 하였다. 무기태 인의 형태는 세지점 모두 Fe-P > Al-P > Loosely and soluble-P > Reductant Soluble-P > Ca-P 비율로 나타났다. 가장 높은 비율을 차지하고 있는 Al-P 및 Fe-P의 경우, 호소수의 pH에 영향을 크게 받으며 특히 높은 pH에서 수층으로 용출이 활발히 일어날 수 있고, 호소의 물질순환에 있어서 다른 형태의 인보다 식물체에 단기간 이용될 수 있다는 점 때문에 관심이 높은 형태이다. 주로 이들 형태는 도시하수 및 산업폐수의 유입으로 인하여 영향을 받는다. 본 조사결과에서 화성호의 pH는 모든 지점에서 중성인 것으로 조사되었기 때문에 용출가능성은 상대적으로 적다고 판단된다.
The purpose of this study was to evaluate the ecosystem of Yeongsan Lake using physical, chemical, and biological indicators. We evaluated the integrative ecosystem health using Lentie Ecosystem Health Assessment (LEHA) model, Qualitative Health Evaluation Index (QHEI) model, and chemical water quality. The models of LEHA and QHEI were modified as 10 and 7 metries attributes, respectively. Also, we analyzed bioaccumulation of total mercury on various fish tissues by method of U.S. EPA 7473 using Direct Mercury Analyzer (Model DMA-80). Model values of LEHA model averaged 19 (range: $14{\sim}26$, n=15), which indicated a "poor" condition, and had slightly spatial variations. Values of the QHEI in the all sites averaged 72, which were judged as a "fair" to "good" condition. The QHEI values varied from 48 (fair condition) to 99 (good condition) and showed large longitudinal gradients between the upper and lower reach. Conductivity and salinity were increased from the up-lake to downlake reach. Analysis of total mercury in fish tissues showed that levels of total Hg ranged between 0.002 and $0.087\;mg\;L^{-1}$ depending on the types of tissues. Overall, the ecosystem health in the Yeongsan Lake was judged as a "poor" and the effects of bioaccumulation on the fish tissues were minor. Therefore, it is necessary to keep an efficient management for the lake environment to maintain their ecological health.
We need to analyze the ecological characteristics in the basin of agricultural reservoir that include urbanized area, agricultural area and fringe area, etc. The purpose of this study is not only that presenting the methods of basin ecosystem management but also suggesting ecosystem management plan proposals for the water quality based on analysis of ecological characteristics. As the results of analysis, the urbanized area(the ratio of area(ROA): 14.0%) is most likely to possibility of water pollution, then followed by paddy fields(ROA: 65.5%) where a wide spread up-basin(or up-stream), farmlands(ROA: 11.3%), farm buildings(ROA: 5.7%) and orchard(ROA: 3.9%). According to those, we investigated the impact degree of water pollutants. Thus, we were able to classify 5 types through considering the biotope assessment and the hydrosphere basin assessment, i.e. the level of priority control for source pollution. As a result, the source pollution intensive management area(11.3%) where are adjacent waterfront has caused water pollution, however, most importantly, it is necessary to control in source pollution management area(0.6%) that are away from waterfront. In conclusion, according to the these results, the plan of basin ecosystem management for the water quality should be included the plan of ecosystem conservation and restoration such as improving inhabitants function, controling environmentally sound basin management, promoting biodiversity.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2011.05a
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pp.470-470
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2011
환경부 하수재이용사업은 2007년도 하수도법 개정을 통해 공공하수처리시설 처리수의 재이용 의무화를 시작으로 2010년도 "물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률"의 시행으로 전국적으로 사업이 확대되고 있다. 제주도 월정하수처리장은 2009년도 하수재이용사업지구로 선정이 되어 2010년도부터 농업용목적의 재이용으로 구체적인 설계와 시공이 추진되고 있는 사업지구이다. 제주도에서는 지하수보존을 위해 대체수자원 개발 방안을 시급히 마련중에 있다. 특히, 제주도 농업용수 종합계획수립(제주도, 2004)에는 하수처리수를 농업용수로 이용하기 위한 계획을 수립할 정도로 지하수 사용량을 줄이기 위한 노력을 진행중에 있으며, 그 일환으로 하수재이용사업을 지속적으로 추진하고 있다. 하수처리수의 농업용수 재이용은 사용된 물을 재이용함으로써 물과 에너지를 절약할 수 있고, 유역 또는 해양으로 배출되는 오염원을 억제하는 장점이 있는 반면에 농산물 생육에 직접 영향을 줄뿐만 아니라 주변의 수질 생태 토양 환경 및 영농인의 보건에도 영향을 주기 때문에 장기적인 관찰과 검증작업이 필요하다. 이 에 서울대와 한국농어촌공사는 안전한 농업용수 재이용기술을 개발하기 위해 장기간 현장시험을 통해 재이용 재배기술과 함께 보건환경에 미치는 영향을 검증하였고 그 개발기술을 월정사업지구에 적용하게 되었다. 월정하수처리장이 위치한 제주 동부의 월정지역은 농지면적이 밭(374ha)과 과수(12ha)등 제주도의 전형적인 농촌마을으로 주요 재배작물은 마늘과 당근, 쪽파, 콩 등으로서 농업기반시설의 미비로 영농에 어려움을 호소하고 있으며, 2006년도에 발생한 가뭄으로 그 해 평균 수학량의 30%가 감소된 바 있는 지역이다. 제주도 농업용수 종합계획수립(2004, 제주도)에서는 10년에 한발을 기준 으로 $43,000m^3$/일의 용수가 부족할 것으로 분석하였으며 최근 $35,000m^3$/day 규모의 상수도 확보사업 계획 수립하였으나 여전히 농업용수가 부족하다. 방류수의 수질은 방류수수질기준을 만족하지만 염분함량이 높아 직접 농업용으로 사용하기에는 적당하기 않고, 농업용재이용방류수 수질기준에 맞도록 재이용시스템을 통해 재처리하여 농업용수로 사용해야 한다. 제주도에서는 이미 제주 서부하수처리장 농업용수 재이용사업(이하 판포재이용사업)'이 완료되어 재이용수를 농업용수로 공급하고 있으며 향후 지속적으로 하수재이용사업이 확대될 것으로 판단된다.
Park, Chae-Hong;Park, Myung-Hwan;Choi, Dong-Ho;Choi, Hyung-Joo;Lee, Joon-Heon;Lee, Myung-Hoon;Hwang, Soon-Jin
Korean Journal of Ecology and Environment
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v.46
no.1
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pp.116-127
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2013
At weekly intervals, we monitored continuous changes in water quality by constructed floating wetland equipped with the four different filter media (sponge, volcanic stone, activated carbon and magnesium hydroxide) in a eutrophic lake from March 2011 to May 2012. We also investigated phyto- and zooplankton communities both in the influent and the effluent water through the floating wetland. Over a 10-month time period, average turbidity (66%), suspended solids (79%) and chlorophyll-a (80%) concentrations were remarkably reduced in the effluent water compared to the influent (P<0.001). The average removal rates of $NO_2-N$ and $NH_3-N$ were 24% and 20%, respectively (P<0.05). The average removal rates of $NO_3-N$ and TN were less than 10% (P>0.05). On the other hand, the average removal rates of $PO_4-P$ and TP were more than 65% (P<0.01). Interestingly, the abundance of phytoplankton in the effluent was decreased about 2.6 times compared to that of the influent, whereas the abundance of zooplankton in the effluent was increased about 3.5 times compared to that of the influent. Overall, particulate matters (SS, Chl-a and TP) and dissolved nutrients ($NO_2-N$, $NH_3-N$ and $PO_4-P$) were particularly reduced at high rates. Therefore, application of our constructed floating wetland in a eutrophic lake improved the water quality and demonstrated a potential for algal bloom mitigation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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