• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.89-91
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• 2000

Polynuclear aromatic hydrocarbon (PAH) compounds are highly carcinogenic chemicals and common groundwater contaminants that are observed to persist in soils. The adherence and slow release of PAHs in soil is an obstacle to remediation and complicates the assessment of cleanup standards and risks. Biological degradation of PAHs in soil has been an area of active research because biological treatment may be less costly than conventional pumping technologies or excavation and thermal treatment. Biological degradation also offers the advantage to transform PAHs into non-toxic products such as biomass and carbon dioxide. Ample evidence exists for aerobic biodegradation of PAHs and many bacteria capable of degrading PAHs have been isolated and characterized. However, the microbial degradation of PAHs in sediments is impaired due to the anaerobic conditions that result from the typically high oxygen demand of the organic material present in the soil, the low solubility of oxygen in water, and the slow mass transfer of oxygen from overlying water to the soil environment. For these reasons, anaerobic microbial degradation technologies could help alleviate sediment PAH contamination and offer significant advantages for cost-efficient in-situ treatment. But very little is known about the potential for anaerobic degradation of PAHs in field soils. The objectives of this research were to assess: (1) the potential for biodegradation of PAH in field aged soils under denitrification conditions, (2) to assess the potential for biodegradation of naphthalene in soil microcosms under denitrifying conditions, and (3) to assess for the existence of microorganisms in field sediments capable of degrading naphthalene via denitrification. Two kinds of soils were used in this research: Harbor Point sediment (HPS-2) and Milwaukee Harbor sediment (MHS). Results presented in this seminar indicate possible degradation of PAHs in soil under denitrifying conditions. During the two months of anaerobic degradation, total PAH removal was modest probably due to both the low availability of the PAHs and competition with other more easily degradable sources of carbon in the sediments. For both Harbor Point sediment (HPS-2) and Milwaukee Harbor sediment (MHS), PAH reduction was confined to 3- and 4-ring PAHs. Comparing PAH reductions during two months of aerobic and anaerobic biotreatment of MHS, it was found that extent of PAHreduction for anaerobic treatment was compatible with that for aerobic treatment. Interestingly, removal of PAHs from sediment particle classes (by size and density) followed similar trends for aerobic and anaerobic treatment of MHS. The majority of the PAHs removed during biotreatment came from the clay/silt fraction. In an earlier study it was shown that PAHs associated with the clay/silt fraction in MHS were more available than PAHs associated with coal-derived fraction. Therefore, although total PAH reductions were small, the removal of PAHs from the more easily available sediment fraction (clay/silt) may result in a significant environmental benefit owing to a reduction in total PAH bioavailability. By using naphthalene as a model PAH compound, biodegradation of naphthalene under denitrifying condition was assessed in microcosms containing MHS. Naphthalene spiked into MHS was degraded below detection limit within 20 days with the accompanying reduction of nitrate. With repeated addition of naphthalene and nitrate, naphthalene degradation under nitrate reducing conditions was stable over one month. Nitrite, one of the intermediates of denitrification was detected during the incubation. Also the denitrification activity of the enrichment culture from MHS slurries was verified by monitoring the production of nitrogen gas in solid fluorescence denitrification medium. Microorganisms capable of degrading naphthalene via denitrification were isolated from this enrichment culture.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권1호
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• pp.55-64
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• 2008

일반적으로 근권부로 알려진, 토양과 뿌리 사이의 계면(soil-root interface)에서 일어나는 주요 기작에 대한 세부적 이해는 성공적인 phytoremediation 기술을 위해 특정 식물의 적용 가능성을 평가하는데 있어 매우 중요하다. 가령 어떤 식물은 토양중 낮은 중금속 유효도라는 제한인자를 극복하기 위해 근권부에서 특정 기작을 일으키기도 한다. 본 연구는 토양 고정 (land stabilization)에 탁월한 효과를 보이고 있는 vetiver grass(Vetiveria zizanioides)를 중금속으로 오염된 3가지의 다른 토양에 재배함으로써, 식물 뿌리가 근권부 토양의 화학적 특성에 미치는 영향과 이에 따른 식물의 중금속 흡수 특성을 조사하였다. Vetiver grass 재배 후 근권부 토양의 토양수 pH는 시험에 이용된 모든 토양에서 0.3-1.1 만큼 증가하였고, 토양수 중 유기탄소의 함량도 $23mg\;L^{-1}$ 에서 $173mg\;L^{-1}$로 가장 많이 증가한 PP02 토양을 비롯해서 모든 토양에서 증가하였다. 이와 같은 근권부 토양수의 화학적 변화는 중금속 오염토양에 노출된 vetiver grass의 뿌리에서 나온 분비물(exudates)에서 비롯된 것이다. 결과적으로 근권부 토양수의 화학적 특성 변화는 중금속(카드뮴, 납, 구리, 아연) 유효도 및 화학종 변화에 영향을 미쳤다. 중금속의 최초 유효도는 시험에 이용된 토양의 종류에 따라 달랐으며 vetiver grass 재배 후 이 유효도의 변화 또한 토양 종류의 영향을 받아 증가 또는 감소하였다. 가장 높은 중금속 유효도를 보인 토양은 Ko01 토양으로 토양수 중 카드뮴과 납의 농도가 각각 $2,091{\mu}g\;L^{-1}$, $318{\mu}g\;L^{-1}$ 이었다. 일반적으로 vetiver grass에 의해 증가한 pH는 중금속 유효도를 감소시켰고, 반면에 증가한 유기탄소는 토양중 중금속과 복합물질을 형성하면서 토양수 중 중금속의 농도를 높였다. Donnan speciation 기술을 이용한 화학종 분리 결과 토양수 중 순이온으로 존재하는 카드뮴과 아연의 농도가 현저히 감소하였고, vetiver grass에 의하여 체내에 축적된 중금속의 함량은 토양중 중금속 총함량이 아닌 토양수 중 중금속 유효도와 깊은 관계를 보였다.

• 한국산림과학회지
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• 제105권2호
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• pp.167-176
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• 2016

본 연구는 울산광역시에 위치한 봉대산을 대상으로 산불피해 4년 후 인공조림 활엽수임분(튤립나무, 왕벚나무, 상수리나무조림지), 미복구지, 인접 미피해 소나무임분의 유기물층 및 토양층의 이화학적 특성과 조림목의 잎 내 양분함량을 조사하였다. 유기물층의 탄소 축적량은 미피해 소나무임분이 $9388kg{\cdot}C{\cdot}ha^{-1}$로, 활엽수임분 $2394{\sim}3551kg{\cdot}C{\cdot}ha^{-1}$ 나, 미복구지 $3689kg{\cdot}C{\cdot}ha^{-1}$ 에 비해 유의적으로(P < 0.05) 높았다. 그러나 인, 칼슘, 마그네슘 축적량은 활엽수임분과 미피해 소나무임분 사이에 유의적인 차가 없었다(P > 0.05). 토양 이화학적 특성 중 왕벚나무조림지의 액상과 토양 pH는 18.4%와 pH 4.80로, 미피해 소나무임분 7.0%와 토양 pH 4.10에 비해 유의적으로 높았다. 토양 유기탄소함량은 인공조림 활엽수임분이 1.89~3.60%로 미복구지 1.41%에 비해 증가하는 경향을 보이나 유의적인 차는 없었다. 토양 칼슘과 마그네슘 축적량의 경우 튤립나무와 왕벚나무조림지가 미피해 소나무임분과 미복구지에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다. 잎 내 양분함량 중 칼슘이나 마그네슘함량은 튤립나무(칼슘: 1.10%; 마그네슘: 0.37%)가 상수리나무(칼슘: 0.50%; 마그네슘: 0.14%)나 인접 미피해 소나무 잎(칼슘: 0.33%; 마그네슘: 0.10%)에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 본 연구결과에 따르면 산불발생 4년 이내 초기단계 결과이지만, 유기물층의 인, 칼슘, 마그네슘축적량은 미피해 산림지역과 유의적인 차이는 없었으나, 토양층의 칼슘과 마그네슘 축적량은 식재수종의 영향이 큰 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.11-19
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• 2018

본 연구는 배 전정지를 사용하여 제조온도와 가열시간별로 바이오차를 제조하여 최적의 바이오차 제조조건을 확립하고 바이오차 시용이 작물 생육과 토양이화학성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 제조온도($300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$), 가열시간(2, 3, 4 시간)별로 전기로에서 바이오차를 제조하여 성분변화를 조사하였다. 바이오차 제조온도가 높을수록 pH, 칼륨, 마그네슘, 양이온교환용량(CEC)은 증가하였고 이러한 성분변화는 $500^{\circ}C$에서 급격히 일어났다. 하지만 제조온도가 증가할수록 회분함량이 증가하고 전탄소(T-C) 함량과 수율은 감소하여 제한요인으로 작용하였다. 또한 가열시간에 따른 성분변화는 크게 나타나지 않아 가열시간보다는 제조온도에 따라 바이오차의 성분변화가 큰 것으로 나타났다. 따라서 바이오차 성분변화 및 회분, 수율을 고려하여 배 전정지 바이오차 제조조건은 $500^{\circ}C$, 2시간으로 설정하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다. 농가 자가제조용 바이오차의 제조조건을확립하기 위해 드럼형 제조장치를 사용하여 배 전정지 바이오차를 대량으로 제조하였을 때에서도 전기로를 사용하여 제조한 바이오차와 주요 성분이 대등함을 확인할 수 있었으며, 이를 사용하여 배추와 토마토를 재배하면서 바이오차의 시용효과를 조사한 결과 무시용 대비 토양의 pH, 유기물(OM), 전탄소(T-C) 함량이 증가하고 EC, NO3-N가 감소하였다. 또한 바이오차 시용시 토양의 용적밀도가 낮아지고 공극률 및 입단율은 높아지는 경향을 보여 토양 물리성이 개선되는 효과가 나타났다. 바이오차를 연용한 결과 바이오차 시용으로 배추 생육 미 및 수량이 증가하였으며, 토마토는 바이오차 연용으로 상품과의 갯수 및 수량이 증가하였다. 드럼형 제조장치를 사용하여 농업부산물 바이오차를 농가에서 자가제조하여 사용할 경우 생산비 절감과 동시에 시설재배지 토양 이화학성 개선에 효과가 있어 친환경 농가의 토양관리에 활용도가 클 것으로 생각된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제6권4호
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• pp.303-310
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• 2015

This study was conducted to estimate of carbon stock and greenhouse gas (GHGs) removals by tree species and forest type at Gangwon province. We used a point sampling data with permanent sample plots in national forest inventory and national emission factors. GHGs emissions was caclulated using the stock change method related to K-MRV and IPCC guidance. Total carbon stock and greenhouse gas removals were high in deciduous forest and species than in coniferous. The range of annual net greenhouse gas emissions in other deciduous species was from $-11,564.83Gg\;CO_2\;yr^{-1}$ to $-13,500.60Gg\;CO_2\;yr^{-1}$ during 3 years (2011~2013). On the other hand, coniferous forest was temporally converted to source due to reducing of growing stock in 2012. It was that growing stocks and forest area were likely to reduce by the deforestation and clear cutting. This study did not consider other carbon pools (soil and dead organic matter) due to the lack of data. This study needs to complement the activity data and emission factors, and then will find the way to calculate the greenhouse gas emissions and removals in the near future.

• 농업과학연구
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• 제45권2호
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• pp.197-203
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• 2018

Biochar is the carbon solid produced through the pyrolysis of a biomass from organic sources such as agricultural waste, animal manure, and sludge under limited or anaerobic conditions. Biochar has the effect of reducing greenhouse gases through the carbon sequestration method; additionally, biochar is known to function as a soil amendment. This experiment was conducted to evaluate the application of biochar on the growth characteristics of Chinese cabbage at Chungnam National University in Daejeon, Korea. The Chinese cabbage was grown for 50 days in a glasshouse in pots. A pruning branch was used to produce the bead and pellet forms of biochar through pyrolysis. The biochar was added to the soil at 0, 2, and 5% by weight. The Chinese cabbage with the 2% treatment of the bead form of biochar had the highest fresh weight ($149.43{\pm}15.92g\;plant^{-1}$) which was increased by 10% compared to the control ($136.91{\pm}31.46g\;plant^{-1}$). Moreover, for the 5% treatment of the bead form of biochar ($60.91{\pm}9.82g\;plant^{-1}$), the growth decreased by 57% compared to the control. As the content of the bead form of biochar increased, the shoot dry weight, leaf number, leaf length and lead width that appeared decreased. An increase in the total organic matter, Avail. $P_2O_5$, Ex. cation and EC was observed when the biochar content was increased. Our results support the application of 2% biochar in the bead form for increased growth of Chinese cabbage.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1825-1832
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• 2000

유류화합물(디젤)로 오염된 불포화층 토양에 대한 현장오존복원공정의 기초연구로, 토양조건에 따른 오존의 이동과 분해, 디젤과의 반응경향을 조사하였다. 건조상태에서 유기물을 제거한 모래와 glass beads 충진컬럼에서 기상 오존의 분해를 조사한 결과 일차반응으로 가정시 반응 속도상수값(k)이 각각 $9.9{\times}10^{-3}s{^{-1}}$와 $4.3{\times}10^{-4}s{^{-1}}$로 나타나 모래의 경우 철 (Fe), 망간(Mn) 성분 등의 촉매작용으로 25배 가량 반감기가 짧은 것을 확인할 수 있었다. 디젤로 오염시킨 현장 토양과 모래를 컬럼에 충진하여 동일조건하에서 오존주입시 토양입자의 크기와 유 무기물의 함량 차에 의한 오존이동상에 지체효과 및 소모량의 차이를 관찰하였고, 50mL/min의 유속에서 공기만을 주입시 DRO(diesel range organic) 기준 초기 디젤총량($800{\pm}50mg/kg$)의 30%가 제거된데 비해 오존을 6mg/min으로 16시간 주입한 결과 각각 80% 이상이 제거되었다. 오존주입시간에 따라 컬럼의 유출 입부에 잔류하는 TPH(total petroleum hydrocarbon)와 DRO 중 aliphatic계열 8개 물질들의 농도를 비교/분석한 결과, 낮은 탄소수 물질들로의 전환과정을 거쳐 유체의 흐름에 따라 컬럼 밖으로 이동됨을 확인하였고, 토양내 수분함량은 오염 토양복원에 오존을 적용시 중요한 인자임을 확인하였다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제19권5호
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• pp.417-430
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• 1996

This study was conducted to investigate the developmental process of plant community during the secondary succession and the dynamics of soil properties in the burned and unburned areas of Mt. Ch’oly-san. Owing to the forest fire occurred on April, 1989, the red pine(Pinus densiflora) forest and its floor vegetation were burned down. The floristic composition of burned and unburned areas were composed of 53 and 49 species of vascular plants, respectively. The dominant species based on SDR4 of the burned sites were lespedeza cyrtobotrya (89.62), Miscanthus sinensis var. purpurascens (62.50), and Carex humilis (58.73), Quercus serrata (43.33). In contrast, Pinus densiflora (83.56), Lespedeza cyrtobotrya (55.57), Miscanthus sinensis var. purpurascens (51.88) and Carex humilis (50.41) were dominant in the unburned area. The biological spectra showed the $H-D_1-R_5-e$ type in both the burned and unburned areas. The indices of similarity ($CC_S$) between the two areas were 0.74. Degree of succession (DS) was 604 in the burned area and 802 in the unburned area. From these facts, it is assumed that the succession is rapidly progressing because of the recovery of vegetation. The species diversity ($\={H}$) and evenness index(C) in the burned and unburned areas were 0.15 and 0.18, respectively. Red pine tree did not resprout after scorch by the forest fire, but Lespedeza, Quercus, Rhododendron, Albizzia, and Zanthoxylum resprouted from the roots and trunks after the forest fire. It seems that these species are the fire-resistant species. Soil properties such as soil pH, content of organic matter, available phosphous, total nitrogen, tatal carbon, exchangeable potssium, sodium, calcium, and magnesium increased due to forest fire. These results suggest the intensity of forest fire in the study area was relatively weak. Monthly changes of soil properties were of little significance except for some cases.

• 한국환경과학회지
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• 제20권8호
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• pp.963-975
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• 2011

For this research, they were monitored $CO_2$ flux and environmental factors ($CO_2$ concentration, soil temperature, soil moisture, soil organic carbon, soil pH, soil Eh) in foreshore, paddy field and woods sites at the winter season (January 2009) and the summer season (September 2009). Seasonal and spatial variations for monitored data were analyzed, and linear regression functions of $CO_2$ flux as environmental factors were estimated. $CO_2$ fluxes averaged between surface and atmosphere monitored in foreshore and paddy field at the winter season were shown $-8\;mgCO_2m^{-2}hr^{-1}$ and $-25\;mgCO_2m^{-2}hr^{-1}$, respectively. $CO_2$ fluxes averaged between surface and atmosphere monitored in foreshore and paddy field at the summer season were shown $47\;mgCO_2m^{-2}hr^{-1}$ and $117\;mgCO_2m^{-2}hr^{-1}$, respectively. Thus, $CO_2$ was sunk from atmosphere to surface at the winter season and it was emitted from surface to atmosphere at the summer season. $CO_2$ fluxes in woods site were emitted $145\;mgCO_2m^{-2}hr^{-1}$ at the winter season and $279\;mgCO_2m^{-2}hr^{-1}$ at the summer season.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.385-392
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• 2009

대표적인 흑색 화산회토인 남원통은 Ap, BA 및 Bw층에서 Oxalate 침출성 (Al + 1/2 Fe) 함량이 각각 5.2%, 7.4%, 9.8%로 높고 인산보유능이 각각 85.4%, 98.4% 98.3%로 매우 높다. 용적밀도가 각각 $0.72,\;0.62,\;0.76Mg\;m^{-3}$으로 매우 낮다. 전 토층이 Andic 토양 특성을 보유하고 있어서 Andisols로 분류 된다. Udic 토양수분상을 보유하고 있으며, 토양수분 장력 1,500 kPa에서의 토양수분함량이 전토층에서 15% 이상이므로 아목은 Udands로 분류된다. Ap층과 BA층에서는 Allophane과 Al-유기복합체가 혼재되어 있으나, Bw층에서는 활성 Al이 주로 Allophane의 구성분으로 존재하고 있으며, 전 토층을 통하여 Allophane과 Ferrihydrite 함량이 높다. 습윤시 명도와 채도 값이 Ap, BA 및 Bw층 모두에서 2 이하이고, 유기탄소 함량이 각각 $125,\;115,\;42g\;kg^{-1}$이며, melanic index가 각각 1.53, 1.50, 1.55이다. 0 에서 72 cm 깊이까지 모든 층위에서 melanic 감식표층의 분류조건을 충족시키고 있다. 따라서 대군은 Melanudands로 분류된다. Ap, BA 및 Bw층에서 토양수분장력 1,500 kPa일 때 토양수분함량이 풍건 시료의 경우 각각 28.9, 29.1, 27.6%로 15% 이상이며, 비풍건 시료의 경우 34.2, 55.3, 48.7%로 70% 이하이다. 0~72 cm의 깊이에서 유기탄소 함량이 $60g \;kg^{-1}$ 이상이며, 습윤시 명도와 채도 값이 2 이하이므로 아군은 Pachic Melanudands 로 분류된다. 토양수분 제어부위에서 토양수분장력 1,500 kPa일때 토양수분함량이 풍건 시료의 경우 12% 이상이며, 비풍건 시료의 경우 30~100% 범위 내에 있으므로 대체 토성속은 medial에 속한다. 8 x acid oxalate 침출 Si(%) + 2 x acid oxalate 침출 Fe(%) 값이 광물속 제어부위에서 12.3~19.5로 5 이상이다. 또한 2 x acid oxalate 침출 Fe 값이 8 x acid oxalate 침출 Si(%) 값보다 크므로 광물속은 ferrihydritic에 속한다. 남원통은 thermic 토양온도상을 보유하므로 ashy, thermic family of Typic Melanudands가 아니라 medial, ferrihydritic, thermic family of Pachic Melanudands로 분류되어야 한다.