• Journal of Animal Science and Technology
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• 제64권4호
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• pp.603-620
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• 2022

Human activities have caused an increase in greenhouse gas emissions, resulting in climate change that affects many factors of human life including its effect on water and food quality in certain areas with implications for human health. CH₄ and N₂O are known as potent non-CO₂ GHGs. The livestock industry contributes to direct emissions of CH₄ (38.24%) and N₂O (6.70%) through enteric fermentation and manure treatment, as well as indirect N₂O emissions via NH₃ volatilization. NH₃ is also a secondary precursor of particulate matter. Several approaches have been proposed to address this issue, including dietary management, manure treatment, and the possibility of inhibitor usage. Inhibitors, including urease and nitrification inhibitors, are widely used in agricultural fields. The use of urease and nitrification inhibitors is known to be effective in reducing nitrogen loss from agricultural soil in the form of NH₃ and N₂O and can further reduce CH₄ as a side effect. However, the effectiveness of inhibitors in livestock manure systems has not yet been explored. This review discusses the potential of inhibitor usage, specifically of N-(n-butyl) thiophosphoric triamide, dicyandiamide, and 3,4-dimethylpyrazole phosphate, to reduce emissions from livestock manure. This review focuses on the application of inhibitors to manure, as well as the association of these inhibitors with health, toxicity, and economic benefits.

• 유기물자원화
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• 제10권2호
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• pp.132-139
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• 2002

본 연구는 디젤의 오염기간 및 토성이 콤포스팅 처리효율에 미치는 영향을 살펴보고자 실시하였다. 오염경과기간은 15일과 60일로 하였으며 대조실험으로 오염직후의 토양실험도 실시하였다. 연구에 사용된 토양은 실트질양토와 사토이었으며 대상오염물질은 디젤오일이었다. 초기오염농도는 건조질량기준으로 약 10,000mgTPH/kg으로 하였으며, 수분은 각 토성의 수분보유능력의 70%로 조절하였다. 유기물질 보충 및 미생물식종의 목적으로 하수슬러지를 첨가하였으며 토양대 슬러지 혼합비율은 습윤질량비로 1:0.3이었다. 휘발된 TPH양은 초기농도의 0.9-1.8%정도로써 디젤오염토양의 콤포스팅 적용시 디젤은 주로 생물학적인 요인에 의하여 제거되었다. 휘발에 의하여 손실되는 n-alkanes들은 대부분 C10~C17의 성분들이었으며, 특히 C10~C14까지의 성분들이 C15 이상의 성분들보다 휘발이 많이 되었다. 사토의 TPH에 대한 1차반응 분해속도상수 k값은 0.081-0.094/day로 실트질양토의 0.056-0.061/day보다 약 1.5배 정도 높았다. 오염경과기간의 영향을 살펴보면, 60일까지의 오염경과기간으로는 TPH 분해효율의 뚜렷한 차이를 발견할 수 없었다. 이산화탄소회수율은 0.61-0.89이었으며, TPH분해량과 이산화탄소발생량과의 상관계수는 0.90-0.96의 범위에 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제16권5호
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• pp.42-52
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• 2011

In this laboratory study, the changes in gas-exposed perchloroethene (PCE) saturation in sand during a PCE removal process were measured using gaseous tracers. The flux of fresh air through a glass column packed with PCEcontaminated, partially water-saturated sand drove the removal of PCE from the column. During the removal of PCE, methane, n-pentane, difluoromethane and chloroform were used as the non-reactive, PCE-partitioning, water-partitioning, and PCE and water-partitioning tracers, respectively. N-pentane was used to detect the PCE fraction exposed to the mobile gas. At water saturation of 0.11, only 65% of the PCE was found to be exposed to the mobile gas prior to the removal of PCE, as calculated from the n-pentane retardation factor. More PCE than that detected by n-pentane was depleted from the column due to volatilization through the aqueous phase. However, the ratio of gas-exposed to total PCE decreased on the removal of PCE, implying gas-exposed PCE was preferentially removed by vaporization. These results suggest that the water-insoluble, PCE-partitioning tracer (n-pentane in this study), along with other tracers, can be used to investigate the changes in fluid (including nonaqueous phase liquid) saturation and the removal mechanism during the remediation process.

• 농업과학연구
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• 제48권3호
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• pp.589-596
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• 2021

Nitrogen applied to soil is highly prone to leaching and volatilization leading to gaseous emissions of nitrous oxide (N₂O) and ammonia (NH₃) which are of great environmental concern. Usage of biochar to reduce the discharge of nitrogen to the environment has attracted much interest in the recent past. Biochar is produced by pyrolyzing various biomasses under oxygen-limited conditions. Biochar is a carbonized material with high adsorptive powers for not only plant nutrients but also heavy metals. The objective of this study was to investigate the adsorption characteristics of NH₄-N onto biochar made from pine needles. The biochar was produced at various pyrolysis temperatures including 300, 400 and 500℃ and holding times of 30 and 120 minutes. The Langmuir isotherm was used to evaluate the adsorption test results. The chemical properties of the biochar varied with the pyrolysis conditions. In particular, the pH, EC and total carbon content increased with the increasing pyrolysis conditions. The rate of adsorption of NH₄-N by the biochar decreased with the increasing pyrolysis conditions. Of these conditions, biochar that was pyrolyzed at 300℃ for 30 minutes showed the highest adsorption rate of approximately 0.071 mg·g^-1. Thus, the use of biochar pyrolyzed at low temperatures with a short holding time can most efficiently reduce ammonia emissions from agricultural land.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권4호
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• pp.453-457
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• 2010

화학비료, 가축분뇨 및 퇴비 등 주요 질소원의 질소동위원소비 (${\delta}^{15}N$) 차이를 조사하기 위해 각각 8, 4, 37점의 시료를 채취하여 ${\delta}^{15}N$을 분석하였다. 평균 ${\delta}^{15}N$ 값은 화학비료가 $-1.5{\pm}0.5$‰ (범위: -3.9~+0.5‰‰), 가축분뇨가 $+6.3{\pm}0.4$‰ (+5.3~+7.2‰), 가축분퇴비가 $+16.0{\pm}0.4$‰ (+9.3~+20.9‰)였다. 화학비료가 타 질소원에 비해 ${\delta}^{15}N$ 값이 낮은 것은 화학비료 제조시 이용하는 질소원인 대기 $N_2$의 ${\delta}^{15}N$ 값 (0‰)을 반영하기 때문이다. 반면, 가축분에 비해 퇴비의 ${\delta}^{15}N$ 값이 높은 것은 퇴비화 과정 중 일어나는 질소손실 (특히, 암모니아 휘산)과 관련된 질소동위원소분할효과 ($^{14}N$의 손실속도>$^{15}N$의 손실속도)에 의한 퇴비 중 $^{15}N$ 농축에 의한 결과로 판단된다. 따라서, 본 연구는 ${\delta}^{15}N$ 분석을 통해 현재 우리나라 농업 시스템에서 가장 널리 이용되고 있는 두 가지 질소원 (화학비료와 퇴비)을 구분할 수 있음을 보여준다.

• 한국가금학회지
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• 제28권3호
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• pp.215-224
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• 2001

질소(N)는 그 자체가 환경적인 요인에 따라 영향을 받는 휘발성 물질이어서 가축의 분뇨(분에는 반드시 뇨가 묻어 있기 때문에 다음부터는 분이라는 말로 대치한다)중에 함유되어 있는 N의 함량을 정량하기란 무척 어렵다. 우선 가축의 분이 실험실에 도착하면 수분이 있는 상태에서 냉장고에 보관되어야 한다. 분중에 함유되어 있는 N는 건조 온도에 따라 함량에 변화를 일으키며 또 시료에 흙이 묻어 있는가에 따라서도 N의 함량 정량에 영향을 받는다. 시료를 산성화하면 암모니아의 휘발이 방해된다. 따라서 시료를 산성화시킬 때는 건조전에 이루어져야 한다. 분 분석을 위한 이상적인 분 전처리는 강산화제 ($KMnO_{4}$ )로 우선 처리 한 후 다시 환원제 (Fe- $H_{2}$ $SO_{4}$)를 처리한 상태에서 시료를 소화시키면 가장 정량하기 어려운 $NH_{4}$ -N도 같이 정량이 가능하며 질소의 전체정량이 정확히 이루어질 수 있다. 질소정량의 정확성이 야외에서 이루어질 수 있도록 최근 여러 가지의 약식분석방법이 개발되고 있지만 그 결과는 반드시 공인된 분석방법에 의하여 실험실에서 분석된 결과치와 비교되어야 한다. 실험실에서 일반적으로 질소 정량에 많이 이용되고 있는 방법은 켈달 분석방법이다. 앞으로 가축의 종류나 품종, 나이 또는 개체간에 대한 분의 영양소 함량에 관한 연구가 많이 이루어져야 한다. 또 분에 대한 농장에서의 시료 채취과정, 운반, 및 실험실에 도착한 후 처리 과정 그 다음 실험실에서 분석을 위한 시료채취과정 등에 대한 연구도 이루어져야 한다. 사료, 분뇨, 토양, 그리고 물을 함께 분석하는 동물농업의 발전을 필요하며 적당한 전문가의 이용이 필요하다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.66-69
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• 2002

In this work, cost effective venting is considered by comparing flow rates of 5$m\ell$/min, 10$m\ell$/min, and 20$m\ell$/min. Studies were performed on a soil artificially contaminated with diesel oil (the initial TPH(Total Petroleum Hydrocarbon) concentration of 7098mg/kg), and nutrient condition was C:N:P rate of 100:10:1. The soil has a sandy texture with pH of 6.8, 2.16 ~2.38% organic matter, a total porosity of 47~52% and field capacity 16.2~ 17.2%. The column experiments was made of glass column of 60cm length and 10cm I.D. at controlled temperature of 2$0^{\circ}C$($\pm$2.5$^{\circ}C$). The efficiency of continuous flow rate of 5, 10 and 20$m\ell$/min resulted in separately 61.3%, 58.1%, and 55% reduction of initial TPH concentration(7098mg/kg). Hydrocarbon utilizing microbial count and dehydrogenase activity in air flow of 5$m\ell$/min were higher than those of the others. The first order degradation rate of n-alkanes ranging from C10 to C28 was higher than that of pristane and phytane as isoprenoids. The $C_{17}$/pristane and $C_{18}$phytane ratios for monitoring the degree of biodegradation were useful only during the early stages of oil degradation. Degradation contributed from about 89% to 93% of TPH removal. Volatilization loss of diesel oil in contaminated soil was about 7% to 11%, which was significantly small compared to degradation.n.

• 한국환경농학회지
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• 제28권4호
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• pp.392-396
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• 2009

For the reduction of ammonia ($NH_3$) volatilization from the cow manure composting process, a cow manure pile was covered with vinyl (white polyethylene) and the ammonia emissions were evaluated using the dynamic chamber system for 47 days. Nitrogen and phosphorus loss from cow manure pile by rainfall was also measured in this study. In the cow manure pile without covering, the amount of $NH_3$ emission was 0.78 N kg/Mg which accounted for 9.4% of total nitrogen contents in the cow manure. Eighty nine percent of the total $NH_3$ emission during experimental period from the cow manure pile without covering was emitted for the first 21 days. The vinyl covering of cow manure pile reduced 91% of $NH_3$ emission compared to the pile without covering. The amounts of nitrogen and phosphorus loss by rainfall from cow manure pile without covering were 1.27 N kg/Mg and 0.23 P kg/Mg for 47 days, respectively. Results from this study demonstrated that vinyl covering of cow manure pile could reduce $NH_3$ emission and loss of nitrogen and phosphorus by rainfall during composting.

• 환경생물
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• 제40권3호
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• pp.267-274
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• 2022

양돈 폐수로부터 NH₃를 제거하기 위해서 양돈 폐수의 무게 대비 MgO(wt. %)의 양을 변화시키면서 양돈 폐수에 주입하였다. 24시간 동안 폭기시키면서 MgO (0.8 wt. %)로 처리한 양돈 폐수는 미처리 양돈 폐수에 비하여 NH₃ 가스 발생량이 75.5% 감소하였으며, 1개월 동안 밀폐된 상태에서도 NH₃ 가스가 거의 발생하지 않았다. 본 연구에서 사용한 MgO는 양돈 폐수의 pH를 상승시켜 NH₃가 가스 형태로 탈기될 수 있는 조건을 제공해 주었으며, 과량 주입할 경우에도 호기성 미생물 활동에 악영향을 줄 수 있는 pH 10.5를 초과하지 않았다. 양돈 폐수에서 제거되지 않고 남아 있는 NH₄⁺는 인산과 MgO를 첨가하여 스트루바이트의 형태로 침전시켜 제거하였다. 스트루바이트를 합성하기 위해서 NH₄⁺의 몰비와 동일하게 인산과 MgO를 주입하고 황산을 첨가하여 양돈 폐수의 초기 pH를 5로 조정한 후 점진적으로 폐수의 pH를 상승시켰다. pH 6에서 흰 침전물 소위 스트루바이트가 생성되기 시작하여 pH 10까지 지속적으로 합성이 이루어졌다. 총 86.1%의 NH₄⁺ 제거 중에서 62.4%가 약산성인 pH 6에서 제거되었다. 침전물 중에 스트루바이트의 존재를 XRD로 조사하였고 그 결과 pH 6에서 침전물이 스트루바이트의 결정성을 갖는다고 확인되었다. pH 7~10인 조건에서는 스트루바이트가 비결정질 형태로 존재하며, pH가 11인 이상에서는 생성된 스트루바이트가 완전히 붕괴되었다. 침전물 내에서 스트루바이트의 수득률은 에너지 분산형 X-ray, 열중량분석기, 원소분석기의 결과치를 바탕으로 하여 68%~84%임을 확인할 수 있었다. 만약 NH₃가 제거된 양돈 폐수를 건조 퇴비에 뿌려 부숙하게 된다면 퇴비의 부숙 기간 동안 NH₃로 인한 악취를 상당히 감소시킬 수 있을 것이다. 이와 더불어, MgO로 처리한 양돈 폐수는 가축 퇴비에 인과 질소를 보충하는 역할을 담당할 수 있을 것이다. 앞으로도 본 연구를 계속적으로 진행하여 국내에서 친환경퇴비를 생산할 수 있는 기틀을 마련하고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권3호
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• pp.204-213
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• 2012

본 연구에서는 농업 및 축산업에서의 질소수지 경향을 파악하며 총 유입되는 질소량을 고려한 아산화질소($N_2O$) 발생량을 지자체별로 평가하였다. 농업지역은 경작이 이뤄지는 논과 밭으로 세분화 하였으며 축산업지역은 축산업종을 대상으로 구분하였다. 질소의 주요 유입으로는 작물생산을 위한 질소질 화학비료에 의한 토양 내 유입량, 건식 및 습식을 포함한 대기로부터의 질소 침착량, 질소고정 박테리아에 의한 생물학적 질소 고정량, 미처리된 가축분뇨에 의한 유입 및 퇴비로의 재사용량, 관개용수에 의한 토양으로 질소 유입, 가축사료를 통한 유입이 있으며, 유출된 양은 연간 생산된 농작물 내의 질소함유량, 농경지 작물 질소 흡수량, 질소질 화학비료 사용량에 따른 토양에서의 탈질량과 휘발량, 지하수 유출량, 가축 분뇨 발생량 중 휘발되거나 탈질되는 양, 퇴비로 재사용된 양, 가축분뇨 해양투기에 의한 유출로 결정하고 그 양을 추정하였다. 연간 질소의 총 유입량은 1,148,848 N ton/yr이며, 총 유출량은 610,380 N ton/yr이었다. 2005, 2008, 2010년 질소 수지를 비교 및 분석한 결과, 2010년 총 유입된 질소는 2005년 질소유입 보다 238,654 N ton/yr이 저감된 것으로 조사되었다. 총 유입 질소의 감소는 질소질 화학 비료, 논의 밭 전환, 경지면적의 도로건설 및 도시확장 등으로 인한 결과이며 총 유출 질소는 237,407 N ton/yr이 감소하였다. 총 유입되는 질소량을 고려한 N2O발생량 지자체별 평가에서 전라남도가 2,574 ton/yr로 $N_2O$ 배출량이 가장 높으며, 서울이 7 ton/yr로 가장 낮다.