• 한국환경농학회지
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• 제35권3호
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• pp.159-165
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• 2016

과수원에서 발생하는 전정가지 부산물로부터 생산한 바이오매스 탄화물의 토양내 처리효과를 구명하기 위하여 배 전정가지를 활용하여 탄화물을 생산하고 이를 배 과원 토양에 투입하여 토양 화학성 변화와 토양 탄소 저장 잠재량을 비교 검토하였다. 배 전정가지 유래 탄화물은 방향족 화합물 형태를 유지하고 탄소함량도 62%로 매우 높았으며, 과원 토양의 유기물함량은 탄화물의 투입량이 많을수록 통계적으로 유의하게 증가하였다. 탄화물 투입 166일 후 토양 탄소저장 잠재량은 바이오매스 탄화물 시용 수준이 높을수록 증가하는 경향을 나타냈으며, 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 대조구, C-1 그리고 C-2 처리구에서 각각 토양 탄소저장 잠재량은 40.1, 49.3 그리고 57.8 Mg/ha으로 나타났다. 토양 탄소저장 잠재량은 탄화물 투입량에 따라 고도로 높은 상관관계 (P < 0.001)를 나타내며 증가하였다. 기울기가 1.496인 1차 회귀방정식을 나타냈으며, 탄화물 투입량이 100 kg/ha 높아질수록 토양 탄소 저장 잠재량은 0.1496 Mg/ha 증가하였다. 이러한 결과를 미루어 볼 때 장기간 동안 지속적으로 바이오매스 탄화물을 시용한다면 토양 탄소의 중요한 공급원이 되며 결론적으로 농경지가 토양 탄소저장원으로서의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제97권5호
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• pp.492-500
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• 2008

Since vegetation significantly influences on soil carbon and nutrient storage, vegetation change has been focused on terrestrial carbon and nutrient cycling studies. In this study we investigated soil carbon and major nutrient capitals at the abandoned fields, which had different vegetation composition: a three year abandoned field ($AGR_3$), two ten years abandoned fields ($PD_{10}$ dominant with Pinus densiflora and Fraxinus rhynchophylla and $PM_{10}$ dominant with Populus maximowiczii), and an over sixty years forest ($FOR_{60}$). which were located at Hongcheon-gun, Kangwon-do, South Korea. Both main effects for organic matter (%) were significant: shallow soil > deep soil and $FOR_{60}=PM_{10}$ > $AGR_3=PD_{10}$. Nitrogen concentrations at $PM_{10}$ were the highest, while the lowest at $PD_{10}$. Available phosphorus concentrations were the highest at $PD_{10}$, which were over 10 times of site $FOR_{60}$ and $AGR_3$ at 0-10 cm soil depth. The average organic matter ($173Mg\;ha^{-1}$) and nitrogen contents ($10Mg\;ha^{-1}$) of $PM_{10}$ and $FOR_{60}$ were higher than those of $AGR_3$ and $PD_{10}$ by 57% and 42%, respectively. The available phosphorus contents above 30 cm mineral soil at $PD_{10}$ ($3.8Mg\;ha^{-1}$) and $PM_{10}$ ($1.3Mg\;ha^{-1}$) were over 120 times and 40 times more than at $FOR_{60}$. Calcium ($3.7Mg\;ha^{-1}$) and magnesium contents ($2.8Mg\;ha^{-1}$) at $FOR_{60}$ were twice or three times higher than at other sites. Organic matter amounts in 0-10 cm and 10-30 em soil had significant positive relationships with nitrogen, calcium, and magnesium contents, but not available phosphorus and potassium contents. This study could not identify the effect of chronological factor and vegetation composition on soil carbon and nutrient capital owing to diverse topography as well as limited study sites. However, this study suggests the accuracy of investigation for regional carbon and nutrient sequestration can be achieved by considering the period of abandoned time on the fields and the land use types. These results may suggest the benefits of forest restoration for soil carbon and nutrient accumulation in marginal agricultural lands in South Korea.

• 한국환경농학회지
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• 제33권4호
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• pp.231-238
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• 2014

BACKGROUND: Biochar (BC) has a great potential for enhancing soil fertility and carbon sequestration while facilitating beneficial waste disposition. Therefore, it is essential to assess and mitigate any inadvertent consequences associated with soil biochar amendment. Earthworm activity is very vital in the soil system, yet there are a limited number of studies that have examined their impact resulting from biochar application to soil. METHODS AND RESULTS: In this study, the survival, growth, reproductive tests, and oxidative DNA damage tests (measured by 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) and catalase (CAT) activities) to assess the potential toxicity to earthworm Eisenia fetida in artificial soil amended with BCs were investigated. The BCs derived from perilla meal, sesame meal, and pumpkin seed were pyrolyzed at 300 and $550^{\circ}C$, and then amended with soil at a rate of 5%. All the earthworms survived, but lost weight compared to control soil after 28 day incubation period. Moreover, the BC-amended soils did not significantly affect the cocoon numbers of earthworms. Slightly higher concentrations of 8-OHdG and CAT were observed in earthworms present in BC-treated soil than those in control soil. Furthermore, the 8-OHdG concentrations in the soil amended with BC produced at $550^{\circ}C$ were greater than those at $300^{\circ}C$, and it slightly decreased as the incubation time increased. CONCLUSION: These observations could be due to higher contents of toxic metal(loid)s and also higher pH in BCs pyrolyzed at $550^{\circ}C$ than $300^{\circ}C$. While BC is efficiently being used in agricultural fields, this study suggests that it is required to assess the unintended negative impacts of BC on soil ecosystems.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권3호
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• pp.295-306
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• 2003

산업혁명 이후 인류가 과량으로 방출한 이산화탄소가 지구환경에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 해양이 흡수하는 탄소량의 크기가 얼마인지에 대한 연구들이 진행되고 있다. 대양과 비슷한 순환 특징을 가지고 있는 동해가 이산화탄소 증가와 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지를 알아보기 위한 연구계획의 일환으로 탄소순환에 중요하게 기여하는 생물펌프의 크기를 간단한 상자모형을 적용시켜 추정하였다. 매개변수로는 인산염을 사용하였는데, 동해에서 일어나고 있는 수층 구조의 변화를 고려해서 해수 수지와 용존산소 수지를 맞춘 다음에, 인산염의 과거 자료를 바탕으로 인의 순환 플럭스를 모사하였다. 1952년부터 2040년까지 모사해 본 결과, 동해에서 생물펌프는 점차 강화되고 있고, 현재 0.0156 Pg C yr$^{-1}$ 정도를 해양 내부로 내보내고 있는 것으로 추정된다. 한편 동해의 해수순환은 저층수를 만드는 것이 줄어드는 반면 중앙층으로 유입이 증가하는 추세이다. 산소가 풍부한 표층수가 중앙층으로 유입되면서 유광층에서 하강한 생물입자들의 분해가 이 층에서 활발해져서 영양염을 표층으로 되돌리는 것이 강화될 것으로 보인다. 이렇게 되면 생물에 의한 탄소제거가 늘어나게 될 깃이다. 지난 50년간의 생물펌프 변화로 블 때 산업혁명 이후 생물에 의한 동해의 인류기원 이산화탄소 흡수량은 0.025 Pg C 정도로 추정된다.

• 한국광물학회지
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• 제15권3호
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• pp.231-240
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• 2002

미생물에 의한 금속이온의 환원은 탄소와 금속의 생지화학적 순환에 영향을 줄 뿐만 아니라 또한 금속, 방사성원소, 그리고 유기물로 오염된 지하수와 토양의 정화에 있어서 중요한 역할 가능성을 시사하고 있다. 지구의 극한 환경(예: 심해저 퇴적, 알칼리성 호수 등)에서 서식하는 철환원 박테리아를 분리하여 금속이온의 환원과 광물 형성 등의 실험에 이용하여 본 결과에 의하면, 이들 철환원 박테리아는 Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Co(III), and U(VI)이온 등을 환원시킬 뿐만 아니라, 자철석($Fe_3$$O_4$), 능철석($FeCO_3$), 방해석($CaCO_3$), 능망간석($MnCO_3$), 비비아나이트 [$Fe_3$($PO_4$)$_2$ .$8H_2$O], 우라니나이트(UO) 등의 광물을 형성한다. 철 환원 박테리아에 의한 광물 형성과 금속이온의 환원에 영향을 미치는 주요소는 대기의 조성, 화학 조성, 및 박테리아의 종이다. 호열성 철환원 박테리아는 철수화물과 금속이온(Co, Cr, Ni) 등을 동시에 환원시켜 금속 치환된 자철석을 합성하며, 또한 석탄회 등을 이용하여 탄산염 광물을 형성하여 대기 중의 이산화탄소를 고정하는 역할을 하기도 한다. 따라서 미생물에 의한 금속이온이 환원은 자연계에서 철과 탄소의 지화학적인 순환에 영향 미치며, 또한 미생물에 의한 자철석의 합성은 산업적으로 많은 이용가치가 있을 것으로 본다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제16권4호
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• pp.38-52
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• 2011

Sorption and sequential desorption experiments were conducted for Zn using a natural soil (NS) in background status by aging (1, 30 and 100 days). The sorption isotherm showed that Zn had high sorption capacity but low sorption affinity in NS. Sequential desorption was biphasic with appreciable amount of sorbed Zn residing in the desorption-resistant fraction after several desorption steps. The biphasic desorption behavior of Zn was characterized by a biphasic desorption model that includes a linear term to represent labile or easily-desorbing fraction and a Langmuirian-type term to represent desorption-resistant fraction. The biphasic desorption model indicated that the size of the maximum capacity of desorption-resistant fraction ($q^{irr}_{max}$) increased with aging in NS. Desorption kinetics and desorption-resistance of Zn in the soils collected from mine tailings (MA, MB and MC collected from surface, subsurface soils and mine waste, respectively) were investigated and compared to the bioavailability to earthworm (Eisenia fetida). Desorption kinetic data of Zn were fitted to several desorption kinetic models. The ratio ($q_{e,d}/q_0$) of remaining Zn at desorption equilibrium ($q_{e,d}$) to initial sorbed concentration ($q_0$) was in the range of 0.53~0.90 in the mine tailings which was higher than that in NS, except MA. The sequential desorption from the mine tailings with 0.01M Na$NO_3$ and 0.01M $CaCl_2$ showed that appreciable amounts of Zn are resistant to desorption due to aging or sequestration. The SM&T (Standard Measurements and Testing Programme of European Union) analysis showed that the sum of oxidizable (Step III) and residual (Step IV) fractions of Zn was linearly related with its desorption-resistance ($q^{irr}_{max}$) determined by the sequential desorption with 0.01M Na$NO_3$ ($R^2$= 0.9998) and 0.01M $CaCl_2$ ($R^2$= 0.8580). The earthworm uptake of Zn and the desorbed amount of Zn ($q_{desorbed}$ = $q_0-q_{e,d}$) in MB soil were also linearly related ($R^2$ = 0.899). Our results implicate that the ecological risk assessment of heavy metals would be possible considering the relation between desorption behaviors and bioavailability to earthworm.

• 한국환경생태학회지
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• 제24권5호
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• pp.591-600
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• 2010

도시가로수의 탄소흡수원 기능을 평가하기 위하여 가로수로 흔히 식재되는 9개 수종을 선정하여 수종별 탄소저장량과 연간 이산화탄소 흡수량을 산정하여 비교하였다. 수종별로 가로수 식재현황을 고려하여 대상지를 선정하고 흉고직경과 수령을 측정하였으며, 활엽수와 침엽수 상대생장식을 활용하여 가로수의 탄소저장량과 생장속도, 연간 이산화탄소 흡수량을 산정하였다. 튤립나무, 메타세쿼이아, 양버즘나무가 빠른 생장속도를, 벚나무, 은행나무, 느티나무, 회화나무, 단풍나무는 중간의 생장속도를, 소나무는 느린 생장속도를 가진 그룹으로 분류되었고, 속성수의 경우 전정관리와 환경요인의 영향을 크게 받는 것으로 평가되었다. 조사한 9개 대표수종의 1 그루당 평균 탄소저장량은 205kgC/tree로, 수종에 따라 최대 518kgC/tree(튤립나무)에서 최소 41kgC/tree(소나무)를 나타냈다. 또한, 수종별로 생장 전년에 걸쳐 수목 1 그루가 흡수한 이산화탄소량은 연간 평균 $7.6{\sim}99.1kgCO_2$/tree/y 의 범위로, 튤립나무의 흡수량이 가장 높고 메타세쿼이아, 양버즘나무의 순이었으며, 소나무가 가장 낮았다. 대표수종의 연간 이산화탄소 흡수량을 기초로 추정한 경기도 전체 도시 가로수의 연간 이산화탄소 흡수량은 경기도의 산림이 흡수하는 이산화탄소량의 약 0.67% 정도로 매우 작은 것으로 평가되었다. 그러나, 경기도에서는 매년 산림이 감소하고 시가화면적이 확대되고 있어 도심 내 탄소흡수원 확대는 점점 중요해질 것으로 보이며, 도심 내에서 수목은 열섬현상을 완화시키고 건물 냉난방에너지를 절감시킴으로써 간접적으로 이산화탄소 배출을 감소시키는 기능 또한 매우 중요한 의미를 가지고 있어 보다 다기능적인 관리가 이루어질 필요가 있다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제44권1호
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• pp.8-25
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• 2020

Background: Species of the genera Eucalyptus, Cupressus, and Pinus are the most widely planted tree species in the country in general and in Chilimo dry Afromontane forest in particular. Eucalyptus covers 90% of the total planted forest area in the country. However, only limited information exists in the country regarding aboveground biomass (AGB), belowground biomass (BGB), growth, and yield. This study was conducted to assess the variables on 25 and 30 years of age for three planted species: Cupressus lusitanica, Eucalyptus saligna, and Pinus patula in Chilimo plantation forest, in the Central Highlands of Ethiopia. A two-times inventory was conducted in 2012 and 2017. A total of nine square sampled plots of 400 ㎡ each, three plots under Cupressus lusitanica, 3 Eucalyptus saligna, and 3 Pinus patula were used for data collection. Data on height, diameter, soil, and tree stumps were collected. Percent C, % N, and bulk density was performed following chemical procedure. Results: The aboveground biomass ranged from 125.76 to 228.67 t C ha^-1 and the basal area and number of stems from 3.76 to 25.50 ㎡ ha^-1 and 483 to 1175 N ha^-1, respectively. The mean annual basal area and volume increment were between 0.97 and 1.20 ㎡ ha^-1 year^-1 and 10.79 and 16.22 ㎥ ha^-1 year^-1. Both carbon and nitrogen stock of the planted forest was non-significant among the tree species. Conclusion: The aboveground biomass, growth, and yield significantly varied among the species. Cupressus lusitanica had the highest aboveground biomass, volume, and basal area, while Eucalyptus saligna had the lowest value. To a depth of 1 m, total carbon stored ranged from 130.13 to 234.26 t C ha^-1. The total annual carbon sequestration potential was 12,575.18 t CO₂ eq. Eucalyptus has the highest carbon stock density and growth rate than other species.

• 한국해양학회지:바다
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• 제19권2호
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• pp.147-154
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• 2014

해양 환경에서 세균은 다양한 생지화학적 순환에 있어서 중요한 역할을 수행하고 있으며, 그들의 다양성에 대한 정보는 생태계에서 세균의 생지화학적 기능을 이해하는데 중요하다. 본 연구는 $CO_2$ 해양지중저장의 후보지인 동해 남부해역의 표층 퇴적물과 퇴적물 위의 저층 해수에서 최신 연구 기법인 pyrosequencing을 통하여 세균의 계절적 다양성을 분석함으로써, 동해 퇴적물 세균상의 특성을 이해하고자 하였다. 퇴적물에서는 대부분의 시기에 Gammaproteobacteria가 우점한 반면, 저층 해수에서는 Alphaproteobacteria가 우점하여 두 서식처에서 세균의 다양성은 큰 차이를 보였다. 또한 속 수준의 다양성 분석에서도 저층 해수에서는 대부분의 시기에 SAR11 그룹에 속하는 Pelagibacter가 가장 우점한 반면, 퇴적물 시료에서는 Gammaproteobacteria에 속하는 미동정 속이 가장 우점하였다. 그러나 두 서식처 모두에서 5% 이상의 점유율을 보인 속의 수는 10 속 미만으로 소수였으며, 낮은 점유율을 갖는 많은 종류의 세균들이 군집 내에 공존하는 공통적인 특성이 나타났다. 본 연구의 세균 다양성 연구는 동해 저층 해수 및 퇴적물의 세균 다양성에 대한 특성의 이해와 더불어 $CO_2$ 해양지중저장 사업의 진행에 따른 세균의 다양성 및 기능 변화에 대한 사전 자료 및 해역이용영향평가 배경 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제15권1호
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• pp.11-15
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• 2009

이산화탄소($CO_2$) 해양격리처리 방안의 실효성을 검토하기 위해서는 해양에 처리된 $CO_2$가 해양생태계 및 해양생물에 미칠 수 있는 영향에 대해서 광범위하게 정보를 축적할 필요가 있다. 본 연구에서는 두족류인 참문어 Octopus vulgaris를 대상으로 고농도 $CO_2$ 환경(1, 2, 3%-$CO_2$)에서의 폐사율 및 1%-$CO_2$ 환경에서의 생리학적 반응에 대해서 조사하였다. 참문어는 혈액채취를 위하여 복부대동맥에 케뉴레이션을 행한 후 호흡실에서 회복시켰다. 회복된 개체에 대하여 헤모림프의 산염기 조절인자에 대한 측정을 행하였다. 참문어는 3%-$CO_2$ 환경에서 72시간 안에 100% 폐사하였다. 헤모림프의 pH는 1%-$CO_2$ 노출 30분 후 유의하게 감소하였으나 실험종료 때까지 회복되지 않았으며, $[HCO_3^-]$는 $CO_2$ 노출 후 유의하게 증가하여 8시간에 7.8 mM를 나타내었으나 그 후 점차 감소하는 경향이었다. 헤모림프 이온$([Cl^-],\;[Na^+],\;[K^+])$들은 유의한 변화를 보이지 않았다. 본 연구 결과 참문어는 방어, 넙치와 같은 경골어류 및 별상어와 같은 판새류보다 $CO_2$에 민감한 것으로 사료된다.