• 물과 미래
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• 제30권4호
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• pp.28-34
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• 1997

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제39권1호
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• pp.107-118
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• 2004

A series of mesocosm experiments has been conducted to investigate the effects of sediment on the qualities of superficial water over the tidal flats. The experiments involved two different kinds of sediments (Silt and Fine Sand) to mimic the natural habitats. Other environmental conditions in the mesocosm were kept as natural as possible. The mesocosm coincided with the annual patterns of the natural water qualities and was identical with the composition of benthic organisms of three reference sites of natural tidal flats. DIP has been leached out from sediment from June to October, but not for ammonium and DIN. The mesocosm was successfully able to simulate the environmental situations of natural tidal flat and will be a useful tool to assess the environmental impacts by human activities.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권3호
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• pp.274-280
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• 2020

The marine sediment sustains from the anoxic condition due to increased nutrients of external sources. The nutrients are liberated from the sediment, which acts as an internal source. In hypoxic environments, anaerobic respiration results in the formation of several reduced matters, such as N₂ and NH₄⁺, N₂O, Fe²⁺, H₂S, etc. The experimental results have shown that nitrogen and sulfur played an influential, notable role in this biogeochemical cycle with expected chemical reductions and a 'diffusive' release of present nutrient components trapped in pore water inside sediment toward the bulk water. Nitate/ammonium, sulfate/sulfides, and ferrous/ferric irons are found to be the key players in these sediment-waters mutual interactions. Organonitrogen and nitrate in the sediment were likely to be converted to a form of ammonium. Reductive nitrogen is called dissimilatory nitrate reduction to ammonium and denitrification. The steady accumulation in the sediment and surplus increases in the overlying waters of ammonium strongly support this hypothesis as well as a diffusive action of the involved chemical species. Sulfate would serve as an essential electron acceptor so as to form acid volatile sulfides in present of Fe³⁺, which ended up as the Fe²⁺ positively with an aid of the residential microbial community.

• 한국환경과학회지
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• 제30권3호
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• pp.195-206
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• 2021

Contaminated marine sediment is a secondary pollution source in the coastal areas, which can result in increased nutrients concentrations in the overlying water. We analyzed the nutrients release characteristics into overlying water from sediments and the interaction among benthic circulation of nitrogen, phosphorus, iron, and sulfur were investigated in a preset sediment/water column. Profiles of pH, ORP, sulfur, iron, nitrogen, phosphorus pools were determined in the sediment and three different layers of overlying water. Variety types of sulfur in the sediments plays a significant role on nutrients transfer into overlying water. Dissimilatory nitrate reduction and various sulfur species interaction are predominantly embodied by the enhancing effects of sulfide on nitrogen reduction. Contaminant sediment take on high organic matter, which is decomposed by bacteria, as a result promote bacterial sulfate reduction and generate sulfide in the sediment. The sulfur and iron interactions had also influence on phosphorus cycling and released from sediment into overlying water may ensue over the dissolution of ferric iron intercede by iron-reducing bacteria. The nutrients release rate was calculated followed by release rate equation. The results showed that the sediments released large-scale quantity of ammonium nitrogen and phosphate, which are main inner source of overlying water pollution. A mechanical migration of key nutrients such as ammonia and inorganic phosphate was depicted numerically with Fick's diffusion law, which showed a fair agreement to most of the experimental data.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권2호
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• pp.93-96
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• 2017

Spatial variations of physicochemical and microbiological variables were examined to understand spatial heterogeneity of those variables in intertidal flat. Variograms were constructed for understanding spatial autocorrelations of variables by a geostatistical analysis and spatial correlations between two variables were evaluated by applications of a Cross-Mantel test with a Monte Carlo procedure (with 999 permutations). Water content, organic matter content, pH, nitrate, sulfate, chloride, dissolved organic carbon (DOC), four extracellular enzyme activities (${\beta}-glucosidase$, N-acetyl-glucosaminidase, phosphatase, arylsulfatase), and bacterial diversity in soil were measured along a transect perpendicular to shore line. Most variables showed strong spatial autocorrelation or no spatial structure except for DOC. It was suggested that complex interactions between physicochemical and microbiological properties in sediment might controls DOC. Intertidal flat sediment appeared to be spatially heterogeneous. Bacterial diversity was found to be spatially correlated with enzyme activities. Chloride and sulfate were spatially correlated with microbial properties indicating that salinity in coastal environment would influence spatial distributions of decomposition capacities mediated by microorganisms. Overall, it was suggested that considerations on the spatial distributions of physicochemical and microbiological properties in intertidal flat sediment should be included when sampling scheme is designed for decomposition processes in intertidal flat sediment.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권3호
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• pp.321-338
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• 2022

The transport of radionuclides at oceanic scales can be assessed using a Lagrangian model. In this review an application of such a model to the Atlantic, Indian and Pacific oceans is described. The transport model, which is fed with water currents provided by global ocean circulation models, includes advection by three-dimensional currents, turbulent mixing, radioactive decay and adsorption/release of radionuclides between water and bed sediments. Adsorption/release processes are described by means of a dynamic model based upon kinetic transfer coefficients. A stochastic method is used to solve turbulent mixing, decay and water/sediment interactions. The main results of these oceanic radionuclide transport studies are summarized in this paper. Particularly, the potential leakage of ¹³⁷Cs from dumped nuclear wastes in the north Atlantic region was studied. Furthermore, hypothetical accidents, similar in magnitude to the Fukushima accident, were simulated for nuclear power plants located around the Indian Ocean coastlines. Finally, the transport of radionuclides resulting from the release of stored water, which was used to cool reactors after the Fukushima accident, was analyzed in the Pacific Ocean.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권7호
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• pp.878-884
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• 2017

수층으로 용출되는 질소(N)와 인(P)의 영양염 플럭스는 1차 생산성에 대한 총 영양요구량의 상당 부분을 지원할 수 있기 때문에 퇴적물-해수 환경의 상호작용을 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 곰소만 근소만의 환경 일반항목들과 퇴적물-해수 경계면에서 저서 영양염 용출 플럭스를 분석 및 추정하였다. 또한 이전에 보고된 영양염 플럭스의 데이터를 비교하여 지역적인 차이를 확인하고자 하였다. 그 결과 근소만 법산에서 봄철 영양염 용출 플럭스가 DIN $6.14mmol\;m^{-2}d^{-1}$, DIP $0.32mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 조사정점 중 가장 높게 나타났다. 퇴적물 COD의 경우 법산의 사계절 값이 $4.0{\sim}10.8mg/g{\cdot}dry$로 나타나 유기물 오염에 의한 환경 악화가 진행되고 있었다. 앞으로 갯벌어장 관리에 대한 방안이 마련되지 않는다면 양식생물의 생산량 감소의 문제가 발생될 것이다. 따라서 생물자원의 지속적인 이용을 위해 갯벌 환경의 장기적인 모니터링이 선행되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권5호
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• pp.544-551
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• 2008

QUAL2K는 QUAL2E 모델의 단점을 개선하고 편의성을 향상시킨 모델로 입자성 유기물, 부착조류, 탈질화 및 퇴적층-수체 상호작용 등을 추가 반영하였으며, CBOD는 느린 CBOD와 빠른 CBOD 두 가지로 구분하여 현실화 하였다. QUAL2E와 QUAL2K 모델을 안양천에 적용하여 DO, BOD, Org-N, NH$_3$-N, NO$_3$-N, Org-P, Dis-P 및 Chl-a 등 8개 수질항목을 모의하여 결과를 비교 분석하였다. Org-N, NH$_3$-N, Org-P 및 Chl-a는 두 모델에서 비슷한 결과가 나타났으나, DO, BOD, NO$_3$-N 및 Dis-P는 다른 결과가 나타났다. 이는 QUAL2K에 추가된 부착조류, 탈질화, 퇴적층-수체의 상호작용 및 입자성 유기물의 영향에 기인한 것으로 판단된다. DO는 부착조류의 영향으로 낮게 나타났고, BOD는 입자성 유기물의 영향으로 높게 나타났다. NO3-N은 퇴적층-수체의 상호작용과 탈질화의 영향으로 실측치에 더 가깝게 나타났다. 모의 결과를 단순통계인자를 이용하여 평가하였으며, 대부분 수질항목에서 상대오차와 분산계수가 QUAL2E보다 QUAL2K에서 작게 나타났다. 자연현상을 좀더 실제에 가깝게 모의할 수 있는 QUAL2K 모델은 하천 및 하천화한 호소 수질관리에 적절히 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권2호
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• pp.89-100
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• 2019

본 연구는 전통적 수문지형학 범주에서 식생요소를 추가하여 식생-수문-지형 간의 상호작용을 연구한 국내외 성과를 정리, 분석한 것이다. 이 분야는 전통적 하천관리는 물론 하천복원과도 직접적으로 관련되어 있어 학술적으로나 실무적으로나 중요하다. 이 분야 연구는 20세기 중후 반부터 시작하여 현지조사-실내실험/수치모형의 단계를 거쳐 21세기 들어 다시 현장에서 정밀, 장기조사 단계로 가고 있다. 그러나 이 분야 국내 관련연구는 매우 미흡하다. 본 연구는 국내외 관련 연구성과를 분석하고 저자들의 지식과 경험을 토대로 식생-수문-지형 간 상호작용을 설명하는 개념적 모형과 그에 따른 6개의 유형을 제안하였다. 국내 관련연구는 제안된 6개 유형에 따라 분류하고 검토하였다. 다음 국내에서 실제 나타나는 하천식생 관련이슈들을 고려하여 향후 시급히 필요한 연구로서 식생-수문-지형 간 상호작용의 이해를 위해 특성이 서로 다른 복수의 하천에서 이에 대한 장기적, 체계적, 집중적 조사연구(모니터링) 등 다수를 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권11호
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• pp.917-929
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• 2019

하천의 탈질은 수질 개선과 정확한 아산화질소($N_2O$) 발생량 추정에 관련해서 매우 중요한 역할을 한다. 탈질과정은 질소 산화물($NO_3{^-}$)을 다수의 단계를 걸쳐 기체 질소($N_2$ 또는 $N_2O$)로 변화시키는 호흡과정으로, 강력한 온난화기체인 $N_2O$의 주요한 생물학적 배출 또는 흡수 과정이다. 수생태계에서는, 물의 범람, 기질 공급과 유체역학적, 생지화학적 특성의 복잡한 상호작용이 탈질 과정과 다단계 반응의 정도에 따라 중간산물인 $N_2O$ 발생량(flux)을 조절한다. 이처럼 기질의 농도뿐만 아니라 하상의 물 흐름과 체류시간이 반응 산물에 영향을 미치지만, 하천에서 탈질 정도를 조절하는 유체역학적 특성과 지형학적, 생지 화학적 인자의 상호작용에 대한 연구 결과는 아직 제한적이다. 본 실험은 미세지형 변화의 영향을 모의하기 위해서 2차원 실험 수로에 사구를 형성하여 하상지형에 따라, 정지상태의 폐쇄형 챔버를 이용해 $N_2O$ 발생량을 측정하였다. 또한 기질과의 미세지형의 상호작용을 확인하기 위해서 두 독립된 실험은 같은 수로와 지형 구조를 가지지만 다른 용존 유기탄소(DOC) 농도로 설계하였다. 또한 얻어진 자료를 토대로 Random Forest 모델을 활용하여 $N_2O$ 발생량과 조절인자를 추정하였다. 높은 DOC 농도 실험에선, $N_2O$ 발생량이 흐름 방향을 따라 증가하다 사구 뒤쪽 경사에서 가장 높은 발생량($14.6{\pm}8.40{\mu}g\;N_2O-N/m^2\;hr$)이 측정되며, 그 이후로 감소하는 경향을 보인다. 또한 사구 뒤쪽 경사에서 암모늄 농도가 $31.0{\pm}6.24{\mu}g-N/g\;dry\;soil$로 가장 높으며 $N_2O$ 발생량과 유사한 경향을 나타낸다. 반면에, 낮은 DOC 토양은 지형학적 변화에 따른 $N_2O$ 발생량과 암모늄의 변화를 나타내지 않았으며 발생량과 농도 또한 낮게 나타났다. 따라서 본 실험을 통해 비록 지형적 변화는 $N_2O$ 발생량과 화학적 특성에 영향을 미쳤지만, 그 효과는 탄소 가용성에 의해 제한된다는 것을 확인하였다.