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블랙코어 형성 메커니즘 (The mechanism of black core formation)

  • 박지윤;김유택;이기강;강승구;김정환
    • 한국결정성장학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.208-215
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    • 2005
  • 골재를 제조할 때 골재의 중앙에 만들어지는 블랙코어(black core)의 형성 메커니즘을 살펴보기 위해 적점토, 탄소(carbon), 산화철$(Fe_2O_3)$이 혼합된 직경 10mm 구형골재의 조성, 소성온도, 소성시간, 소성분위기, 소성방법을 변화시키면서 각각의 비중, 흡수율, 블랙코어 면적비$(\%)$, 파괴강도, Fe 총량분석, XRF를 측정하고 비교하였다. 소량의 산화철 첨가는 골재의 물성에 큰 영향을 미치지 않는 반면 탄소는 많이 첨가될수록, 소성온도가 증가할수록 블랙코어가 더 많이 형성되었고, 블랙코어의 비율이 증가하면 그만큼 비중은 감소하고 흡수율은 증가하였다 산화분위기에서 소성시킨 골재는 껍질 (shell)과 블랙코어가 뚜렷하게 구분되는 반면 환원분위기에서 소성한 시편에서는 시편의 단면전체에 블랙코어가 형성되었고, 산화분위기와 중성분위기와는 달리 환원분위기에서 소성된 시편에서는 탄소첨가량이 증가할수록 비중이 증가했으며, 전반적인 비중은 가장 낮았다. 흡수율은 모든 분위기에서 탄소 첨가량이 증가할수록 증가했다. 소성방법을 달리하여 실험한 결과 직화소성한 시편에서는 블랙코어가 잘 형성되었고, 승온소성한 시편에 비해 비중은 작고 흡수율은 높았다. 또한 파괴강도의 측정결과를 통해 블랙코어가 형성되지 않은 골재시편의 강도가 블랙코어가 형성된 시편보다 다소 크다는 사실을 알 수 있었다. Fe총량분석결과 블랙코어에서 껍질보다 많은 Fe와 FeO가 분포하였고, 껍질에는 적색을 띠는 $Fe_2O_3$가 많이 분포되어 있었다. XRF 분석 결과를 통해 탄소는 블랙코어 형성부위에서만 존재한다는 것을 알 수 있었다.사 결과 외형은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 3.64으로 높게 나타났으며 YM03 $0.1\%$ 처리구가 3.00으로 가장 낮았다(P>0.05). 색은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 4.00으로 높았으며 YF04 $0.1\%$ 처리구는 2.93으로 가장 낮았다(P<0.05). 다즙성은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 3.50으로 가장 높게 나타났으며 YM03 $0.1\%$와 YM03 $1.0\%$ 처리구가 각각 3.07로 낮았다 (P>0.05).구보다 약간 증가하였으나 큰 차이를 나타내지 않았다.다리살의 콜레스테롤 함량도 감소하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다.적으로 작용하였다.있다.>16$\%$>0$\%$ 순으로 좋게 평가되었다. 결론적으로 감농축액의 첨가는 당과 탄닌성분을 함유함으로써 인절미의 노화를 지연시키고 저장성을 높이는데 효과가 있는 것으로 생각된다. 또한 인절미를 제조할 때 찹쌀가루에 8$\%$의 감농축액을 첨가하는 것이 감인절미의 색, 향, 단맛, 씹힘성이 적당하고 쓴맛과 떫은맛은 약하게 느끼면서 촉촉한 정도와 부드러운 정도는 강하게 느낄수 있어서 전반적인 기호도에서 가장 적절한 방법으로 사료된다.비위생 점수가 유의적으로 높은 점수를 나타내었다. 조리종사자의 위생지식 점수와 위생관리 수행수준의 상관관계를 조사한 결과, 위생지식의 기기설비위생은 위생관리 수행수준의 합계(p<0.01)에서 유의적인 상관관계(p<0.01)를 나타내었으며, 위생지식의 식중독 및 미생물은

고성능 리튬-황 전지를 위한 금속산화물을 첨가한 탄소나노튜브 프리스탠딩 전극 (Metal Oxides Decorated Carbon Nanotube Freestanding Electrodes for High Performance of Lithium-sulfur Batteries)

  • 신윤정;정현서;김은미;김태윤;정상문
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권3호
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    • pp.426-438
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    • 2023
  • 차세대 전지로 주목받는 리튬-황 전지는 높은 에너지 밀도를 갖는 반면, 황의 절연 특성, 셔틀 현상 그리고 부피팽창으로 인하여 상용화에 어려움이 있다. 본 연구에서는 경제적이고 간단한 진공여과 방법으로 바인더와 집전체가 없는 프리스탠딩 전극을 제조하였고 탄소나노튜브(CNT)를 황의 전기전도도 향상을 위하여 사용하였다. 여기서 CNT는 집전체와 도전재 역할을 동시에 수행하였다. 추가로 리튬폴리설파이드의 흡착에 용이한 금속산화물(MOx, M=Ni, Mg)을 CNT/S 전극에 첨가함으로써 리튬-황 전지의 셔틀반응을 억제하였다. MOx@CNT/S 전극은 금속산화물을 도입하지 않은 CNT/S 전극에 비해 높은 용량 특성과 사이클 안정성을 나타내었으며, 이는 금속산화물의 우수한 리튬폴리설파이드 흡착 특성으로 인하여 황 활물질의 손실을 억제한 결과이다. MOx@CNT/S 전극 중에서 NiO를 도입한 NiO@CNT/S 전극은 1 C에서 780 mAh g-1의 높은 방전용량을 나타내었고 200 사이클 후 134 mAh g-1으로 극심한 용량 감소가 나타났다. MgO@CNT/S 전극은 비록 초기 사이클에 544 mAh g-1의 낮은 방전용량을 나타냈지만, 200 사이클까지 용량을 90% 유지하는 우수한 사이클 안정성을 나타내었다. 고용량과 사이클 안정성 확보를 위하여 Ni:Mg를 0.7:0.3의 비율로 혼합한 Ni0.7Mg0.3O@CNT/S 전극은 755 mAh g-1 (1 C)의 초기 방전용량과 200 사이클 후에도 90% 이상의 용량 유지율을 나타내었다. 따라서 이원 금속산화물의 CNT/S 프리스탠딩으로의 적용은 고용량 특성뿐만 아니라 가장 큰 문제인 리튬폴리설파이드의 용출을 효과적으로 개선하여 경제적이고 고성능 리튬-황 전지의 개발이 가능함을 시사한다.

비산재로부터 유용성분을 회수하는 청정부유선별공정 (Clean Flotation Process to Recycle useful Materials from Fly Ash)

  • 한광수;김둘선;이동근
    • 청정기술
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    • 제26권3호
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    • pp.177-185
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    • 2020
  • 본 연구에서는 석탄화력발전소에서 전량 폐기되고 있는 석탄재의 재활용 방안으로 석탄회의 80%를 차지하고 있는 비산재로 부터 유용성분을 회수하고 이를 산업재로 활용하기 위한 청정부유선별 공정을 개발하였다. 비산재로부터 미연탄소(unburned carbon, UC) 를 회수하기 위해 비이온성 포수제인 등유 대신에 친환경 식물성 오일인 대두유를 사용하여 등유로부터 악취 발생을 예방하였고 부유선별 후 잔류물로부터 CM (ceramic microsphere)과 CA (cleaned ash)를 분리하기 위해 황산용액을 사용하지 않고 hydro-cyclone를 사용함으로써 산성폐수를 발생시키지 않고 미립의 CM를 회수할 수 있었다. 등유를 포수제로 사용하여 UC를 분리할 때 보다 대두유를 포수제로 사용하였을 때, 대두유의 높은 점성으로 인한 UC의 흡착성 증가와 대두유에 포함된 리놀레산에 의해 부유성 향상으로 UC의 회수율이 85.8%로 높게 나타났다. 회수된 UC에 포함된 연소가능성분(combustible component, CC)은 모두 탄소성분으로 대두유를 사용하였을 때 탄소의 함량이 높게 나타났으며, 회수된 UC는 표면이 거칠면서 기공이 많아 분쇄가 쉬워 미립화로 산업용 소재로 활용할 수 있을 것이다. Hydro-cyclone을 이용한 입도선별 청정분리공정에 의해 회수된 CM과 CA는 구형 형상으로 입자들이 서로 뭉치지 않고 뚜렷하게 분리되었으며 입자의 평균직경(D50)은 5 ㎛로 미세하여 공정변경에 의한 CM의 미립화를 구현할 수 있었다.

나노 납/활성탄을 사용한 ISG용 울트라 전지 음극소재의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Ultra Battery Anode Material using the Nano Pb/AC for ISG)

  • 황진웅;이종대
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권5호
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    • pp.593-599
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    • 2017
  • 본 연구에서는 활성탄과 납 전구체를 사용하여 나노 Pb/AC 복합소재를 제조한 후, 울트라 전지용 음극소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. 나노 Pb/AC 복합소재는 활성탄에 나노 Pb 입자를 흡착시킨 후 감압 수세하여 제조하였다. 제조된 복합소재의 물리적 특성은 SEM, BET, EDS를 통해 분석하였으며, $1740m^2/g$, 1.95 nm의 비표면적과 평균 기공크기를 얻었다. 울트라 전지의 음극은 납 극판에 나노 Pb/AC를 딥코팅하여 제조되었다. 울트라 전지는 이산화납을 사용한 양극과 나노 Pb/AC 복합소재 음극을 사용하였으며 전해액은 5M의 황산용액($1.31g/cm^3$)을 사용하였다. 전기화학적 성능은 충 방전, 순환전압전류, 임피던스, 사이클 테스트를 통해 조사되었다. 제조된 나노 Pb/AC를 이용한 울트라 배터리는 기존의 납 축전지와 AC를 코팅한 납 축전지보다 개선된 초기 용량과 사이클 특성을 보였다. 이러한 실험 결과로부터 나노 Pb/AC의 적절한 첨가가 수소발생 반응이 억제됨에 따라 용량 및 장기 사이클 안정성을 향상시킴을 알 수 있었다.

아민기가 코팅된 규조토 담체를 이용한 초고온성 고세균 Thermococcus onnurineus의 세포 고정화 및 수소생산 연구 (Immobilization of the Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus onnurineus Using Amine-coated Silica Material for H2 Production)

  • 배승섭;나정걸;이성목;강성균;이현숙;이정현;김태완
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제43권3호
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    • pp.236-240
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    • 2015
  • 초고온성 고세균 Thermococcus onnurineus NA1은 개미산, 일산화탄소, 또는 전분 등을 이용해서 수소를 생산하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 T. onnurineus NA1의 고정화 세포를 이용한 수소생산을 고찰하였다. 고정화 실험결과, T. onnurineus NA1은 표면에 아민기가 코팅된 규조토 담체에 정전기적 인력에 의해 효과적으로 고정화되었고, 1 g의 담체에 고정화 될 수 있는 최대 세포의 양은 71.7 mg-dcw로 확인되었다. 고정화 세포를 이용한 세 번의 반복회분식 배양을 통해 개미산으로부터 수소생산 특성을 고찰하였고, 그 결과 배양이 반복됨에 따라 고정화 세포 농도의 증가에 기인하여 초기수소생산속도가 2.3 에서 4.0 mmol l−1 h−1로 상당량 증가됨이 관찰되었다. 따라서, T. onnurineus NA1의 고정화세포 시스템은 수소생산을 위한 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 초고온성 고세균의 고정화세포를 수소생산에 적용한 첫 번째 사례이다.

국내.외 Chemical Ranking and Scoring 체계 비교분석을 통한 우선순위 토양오염물질 선정을 위한 평가인자 도출 (Assessment factors for the Selection of Priority Soil Contaminants based on the Comparative Analysis of Chemical Ranking and Scoring Systems)

  • 안윤주;정승우;김태승;이우미;남선화;백용욱
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권6호
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    • pp.62-71
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    • 2008
  • 환경에는 매우 다양한 유해화학물질이 존재하며 지속적으로 새로운 화학물질이 개발되고 다시 환경 중으로 유출되고 있다. 화학물질의 관리나 규제를 위해서는 우선관리대상 오염물질(Priority Contaminants)을 결정해야 하는데, 이를 위한 과학적이고 정량적인 방법론으로는 우선순위선정(Chemical Ranking and Scoring; CRS)기법이 대표적이다. CRS기법에는 개발목적에 따라 다양한 평가인자들이 적용되는데 본 연구에서는 토양매체에서의 우선순위물질 선정시 필요한 인자를 제시하기 위해 다양한 CRS기법을 비교분석하여 토양특성을 고려할 수 있는 평가인자를 제시하였다. 연구대상 CRS는 국외에서 개발된 CHEMS-1, EURAM, SCRAM, ARET와 국내에서 개발된 CRS-Korea 및 그 외 기타 관련연구들이다. 기존에 개발된 CRS에 적용된 평가인자들을 비교분석한 결과 노출과 독성을 고려하여 우선순위물질을 선정하는데, 주로 화학물질의 잔류성, 생물축적성, 배출량 등을 공통적인 노출인자로 적용하고 있었고 독성인자로는 인체와 환경독성을 고려하고 있다. 본 연구에서는 토양매체의 우선순위물질선정을 위하여 이러한 CRS기법들이 공통적으로 적용하고 있는 인자들 이외에 토양매체의 특성을 고려할 수 있는 토양배출량, 토양오염 사고사건사례, 선진국의 규제국가수 등을 평가인자로 제안하였으며, 지하수매체와의 연계성을 위하여 지하수이동성 인자를 새로이 추가하였다. 본 연구결과는 CRS기법을 비교분석하여 토양에서의 유해화학물질 우선순위 선정시 고려되어야할 평가인자를 제안한 연구로 토양에 대한 CRS기법개발을 위한 기반연구로 활용될 수 있을 것이다.

광물미립자와 포말분리장치를 이용한 사육수 재사용시스템에서의 넙치(Paralichthys olivaceus) 사육실험 (Rearing Olive Flounder Paralichthys olivaceus in a Water Reuse System with Mineral Particles and foam Fractionator)

  • 민병서;강필애
    • 한국양식학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.223-230
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    • 2000
  • 사육수에 광물미립자를 현탁시켜 노폐물을 흡착, 분해시킨 후 이를 분리, 배출시킴으로서 사육수를 정화시켜 재 사용할 수 있다는 가설 하에 사육수조와 포말분리장치로만 구성된 사육수 재사용 시스템에서 광물미립자를 현탁시켜 넙치를 실험사육 하였다. 두 종류의 가공황토 (processed residual reddish soil, 50 $\mu$ 이하)와 돌로마이트 (dolomite, 50 ${\mu}$이하) 미립자를 사육수에 현탁시키고 포말분리장치로 이를 분리, 배출시킴으로서 사육수를 정화하였다. 직경 4.8 m의 원형사육수조(사육수량 10 $m^2$), 사육수 순환을 시간당 2회전, 재사용을 90%, 수온 17${\pm}$1$^{\circ}C$에서 평균체중 23.1 g의 넙치 치어(5,555마리, 총중량 128 kg)를 75일간 사육하여 평균체중84.6 g (5,532마리, 총중량 468 kg)으로 육성하였다. 최종수용밀도는 26.0 kg/$m^2$였다. 실험기간 동안 어병은 관찰되지 않았다. 사육수에 광물입자를 현탁시켜 사육수 중의 노폐물을 흡착, 분해시킨 후 포말분리장치로 이를 배출시킴으로서 사육수를 정화하여 재사용하는 방법은 새로운 사육수 재사용 어류양식시스템으로서 가능성이 있다.

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유해 무기질의 자연정화 : 지화학적 고찰 (NATURAL ATTENUATION OF HAZARDOUS INORGANIC COMPONENTS: GEOCHEMISTRY PROSPECTIVE)

  • Lee, Suk-Young;Lee, Chae-Young;Yun, Jun-Ki
    • 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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    • 대한자원환경지질학회 2002년도 제18차 공동학술강연회 자연저감고 지질학 (대한 자원 환경지질학회)
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    • pp.81-100
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    • 2002
  • While most of regulatory communities in abroad recognize ' 'natural attenuation " to include degradation, dispersion, dilution, sorption (including precipitation and transformation), and volatilization as governing Processes, regulators prefer "degradation" because this mechanism destroys the contaminant of concern. Unfortunately, true degradation only applies to organic contaminants and short- lived radionuclides, and leaves most metals and long-lived radionuclides. The natural attenuation Processes may reduce the potential risk Posed by site contaminants in three ways: (i)contaminants could be converted to a less toxic form througy destructive processes such as biodegradation or abiotic transformations; (ii) potential exposure levels may be reduced by lowering concentrations (dilution and dispersion); and (iii) contaminant mobility and bioavailability may be reduced by sorption to geomedia. In this review, authors will focus will focul on "sorption" among the natural attenuation processes of hazardous inorganic contaminants including radionuclides. Note though that sorption and transformation processes of inorganic contaminants in the natural setting could be influenced by biotic activities but our discussion would limit only to geochemical reactions involved in the natural attenuation. All of the geochemical reactions have been studied in-depth by numerous researchers for many years to understand "retardation" process of contaminants in the geomedia. The most common approach for estimating retardation is the determination of distrubution coefficiendts ($K_{d}$) of contaminants using parametric or mechanistic models. As typocally used in fate and contaminant transport calculations such as predictive models of the natural attenuation, the $K_{d}$ is defined as the ratio of the contaminant concentration in the surrounding aqueous solution when the system is at equilibrium. Unfortunately, generic or default $K_{d}$ values can result in significant error when used to predict contaminant migration rate and to select a site remediation alternative. Thus, to input the best $K_{d}$ value in the contaminant transport model, it is essential that important geochemical processes affecting the transport should be identified and understood. Precipitation/dissolution and adsorption/desorption are considered the most important geochemical processes affecting the interaction of inorganic and radionuclide contaminants with geomedia at the near and far field, respectively. Most of contaminants to be discussed in this presentation are relatively immobile, i.e., have very high $K_{d}$ values under natural geochemical environments. Unfortunately, the obvious containment in a source area may not be good enough to qualify as monitored natural attenuation site unless owner demonstrate the efficacy if institutional controls that were put in place to protect potential receptors. In this view, natural attenuation as a remedial alternative for some of sites contaminated by hazardous-inorganic components is regulatory and public acceptance issues rather than scientific issue.

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제주 감귤원에서 Arbuscular-Mycorrhizae 형성과 감귤 잎 중의 무기양분 조성 (Arbuscular-Mycorrhizae Formation and Nutrient Status of Citrus Plants in Cheju)

  • 정종배;문두길;한해룡;임한철
    • 한국환경농학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.181-186
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    • 1997
  • 인의 고정이 심한 제주도 토양에서 인 시용량을 줄이고 불용태 인의 이용율을 높일 수 있는 방법으로써 mycorrhizae의 이용 가능성을 검토하기 위하여 제주도 감귤원에서 그 분포 실태를 조사하고 mycorrhizae형성율과 토양의 이화학적 성질 및 감귤 잎의 무기양분 함량과의 관계를 분석하였다. 제주도 내 토성과 위치를 달리한 14개소의 감귤원에서 감귤 뿌리를 포함한 토양 시료를 채취하여 조사한 결과 건조 토양 100g당 $9,000{\sim}40,000$개의 mycorrhizae포자가 관찰되었으며 조사된 전 감귤원에서 mycorrhizae가 형성되어 있는 것을 확인하였다. 감귤 뿌리중의 mycorrhizae형성율은 $14{\sim}60%$로 감귤원별로 차이를 보였으며 토양 중 유효태 인의 함량이 낮을수록 mycorrhizae 형성율은 높아지는 경향이었다. Mycorrhizae 형성율이 높을수록 감귤 잎 중의 인 함량은 증가하는 경향을 보였고 통계적으로 mycorrhizae에 의한 인 흡수 증대 효과를 인정할 수 있었다. 따라서 효과적인 mycorrhizae의 이용은 제주 감귤원 토양에서 관행적으로 이루어지고 있는 과량의 인 시비를 줄일 수 있는 한 가지 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

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농업용 저수지에 설치한 인공식물섬에 의한 오염물질 농도의 변화 (Changes in Pollutant Concentrations by Artificial Floating Island Installed in Reservoir for Irrigation)

  • 양홍모
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.23-32
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    • 2006
  • Total suspended solids (TSS), five-day biochemical oxygen demand ($BOD_5$), total nitrogen (T-N), and total phosphorous (T-P) concentrations around and under a floating island were examined from October 2002 to September 2003. The island was installed in July 2002 on the surface of an agricultural irrigation reservoir located in the southern part of the Korean Peninsula. It was composed of six polyethylene panels. Each panel was 2 m (length) ${\times}$ 1 m (width) ${\times}$ 0.02 m (thick) and had about thirty-two holes each with a diameter of eight centimeters, through which plant roots grew down into the water. Coconut fibers of nine-centimeters in height were placed on the panel, which sustained plants rhizomes and roots. Both the fibers and the panel were raped with polyethylene wire mashes. About thirty irises (Iris pseudoacorus) were planted into the fibers of each panel. The concentrations of TSS, $BOD_5$, T-N and T-P below the island during the iris-growing season averaged 9.70, 2.59, 3.61 and 0.14 mg/L, respectively and those around it averaged 9.99, 2.83, 4.07 and 0.16 mg/L, respectively. The average concentrations of TSS, $BOD_5$, T-N and T-P below it during the iris non-growing season were 8.68, 2.37, 3.25 and 0.14 mg/L, respectively and those near it were 8.76, 2.43, 3.34 and 0.15 mg/L, respectively. At a significance level of ${\alpha}$=0.05, $BOD_5$, T-N and T-P concentrations under the island during the iris-growing season were significantly low when compared with those around it except TSS. No differences in TSS, $BOD_5$, T-N and T-P concentrations between around and near it were found at a significance level of ${\alpha}$=0.05 during the iris non-growing season. The removal of $BOD_5$, T-N, and T-P during the growing season were significantly high when compared with those during the non-growing season. TSS abatement of the floating island was very low during both the growing and non-growing seasons. The island's reductions of $BOD_5$, T-N and T-P were good during the growing season, especially T-N and T-P, which have been considered as primary pollutant sources causing the water quality degradation of reservoirs. The removal of T-N and T-P was primarily attributed to the absorption of nitrogen and phosphorous by the irises during the growing season.