지면에서 탄소수지를 모의하는 모형들은 주로 수직적인 탄소 플럭스에 주된 관심을 두어왔다. 반면에 수평 적인 탄소 플럭스에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 수평적인 탄소 플럭스의 흐름에 대해 연구하고자 유역 내 식생에 의해 생산되는 총 일차생산량(Gross primary production, GPP)과 유역에서 배출되는 총 유기탄소(Total Organic Carbon, TOC)의 교차상관분석을 실시하였다. 분석결과, GPP와 유역에서 배출되는 TOC의 유량가중 평균 농도는 서로 지체시간이 없을 경우에 가장 큰 상관관계를 보여주고 있음을 확인하였다. 또한 주기성이 고려된 상관구조를 살펴본 결과, 여름철의 TOC와 GPP 사이의 상관관계가 주기성이 고려되지 않았을 경우의 상관관계와 유사하게 나타났다. 이로부터 GPP와 TOC의 상관관계는 여름철에 맺어지는 GPP와 TOC 상관관계에 의해서 대부분이 규정되고 있음을 살펴볼 수 있었다. 이에 따라 식생에 의해 생산된 탄소와 유역에서 배출되는 유기탄소의 관계가 계절적으로도 긴밀한 관계가 있을 것이라 추측된다. 따라서 향후 연구는 계절에 따른 식생변수와 GPP와 TOC의 관계를 분석함으로서 조금 더 정량적으로 수평적인 탄소 플럭스 흐름에 대해 이해 할 수 있을 것으로 기대된다.
Carbon biomass of plankton community, Total Organic Carbon (TOC) and Chlorophyll a (chl.a) concentration were examined in the SeoNakdong river from January to December in 2014, to assess composition of phyto- and zoo-plankton variation, to certify the correlation between chl.a and TOC and to determine the level of contribution of plankton carbon content to TOC in the reservoir-river ecosystem. The correlation level between TOC and chl.a was low in the year 2014 but exceptionally was highly correlated only during the period with cyanobacterial bloom. The high level of contribution of plankton carbon content to TOC was attributed to cyanobacterial carbon biomass from May to November and to Cladocera carbon biomass from March to May, November and December despite of its low abundance. These results suggest that there were inter-relationships between phytoplankton, zooplankton and TOC and also subtle consistency of their properties through the year. These patterns should be discussed in relation to the physiochemical and biological characteristics of the environment, as well as to allochthonous organic matters from non-point pollution sources.
Two different methods for TOC (Total Organic Carbon) analysis of livestock manure including high strength solid organics were evaluated. Firstly, an analyzing method by dilution after pre-treated by Ultrasonicator and 100 mesh sieve for homogenization was defined as TOC 1; and secondly method divided by particulate organic carbon (POC) and dissolved organic carbon (DOC) was defined as TOC 2. 116 samples collected from 56 farms were analyzed in TOC1, TOC2, BOD and VSS. TOC1 method showed higher accuracy at less than 30,000 mg/L of TOC while TOC2 method presented significant reliability at over that concentration. Regarding to the sample with the same VSS concentration, the correlation between TOC 2 and VSS (${\rho}$: 0.806) was slightly higher than that between TOC 1 and VSS (${\rho}$: 0.784), resulted from a relatively low loss of solids and a low error probability (dilution and homogenization effects) in the analyzing procedures. In addition, the reliability between POC and VSS in TOC2 was high and the POC was about 4.4 fold that of the VSS. Consequently, TOC 2 without dilution effect was assessed as a proper method to increase the analyzing accuracy of swine manure including high solid organics.
Water quality is crucial for human health and the environment. Accurate measurement of the quantity of organic carbon in water is essential for water quality evaluation, identification of water pollution sources, and appropriate implementation of water treatment measures. Total organic carbon (TOC) analysis is an important tool for this purpose. Although other methods, such as chemical oxygen demand (COD) and biochemical oxygen demand (BOD) are also used to measure organic carbon in water, they have limitations that make TOC analysis a more favorable option in certain situations. For example, COD requires the use of toxic chemicals, and BOD is time-consuming and can produce inconsistent and unreliable results. In contrast, TOC analysis is rapid and reliable, providing accurate measurements of organic carbon content in water. However, common methods for TOC analysis can be complex and energy-intensive because of the use of high-temperature heaters for liquid-to-gas phase transitions and the use of acid, which present safety risks. This study focuses on a TOC analysis method using TiO2 photocatalysis, which has several advantages over conventional TOC analysis methods, including its low cost and easy maintenance. For TiO2, rutile and anatase powders are mixed with an inorganic binder and spray-coated onto a glass fiber substrate. The TiO2 powder and inorganic binder solutions are adjusted to optimize the photocatalytic reaction performance. The TiO2 photocatalysis method is a simple and low-power approach to TOC analysis, making it a promising alternative to commonly used TOC analysis methods. This study aims to contribute to the development of more efficient and cost-effective approaches for water quality analysis and management by exploring the effectiveness and reliability of the developed equipment.
해양 퇴적물내 함유된 총탄소(total carbon; TC), 총무기탄소(total inorganic carbon; TIC)와 총유기탄소(total organic carbon; TOC)의 정량적 이해는 해양 저서 퇴적 환경 해석을 위한 기본 자료이다. 원소분석기(elemental analyzer; EA)는 내륙 토양 및 해양 퇴적물의 탄소성분 분석에 많이 이용되고 있다. 원소분석기로 분석한 표준시료샘플(soil reference material; SRM)의 탄소 및 질소함량은 평균 2.30%와 0.21%이었으며, 표준편차(standard deviation)는 각각 0.02, 0.01이었다, 상대표준편차(relative standard deviation; RSD)는 각각 0.01, 0.06으로 높은 정밀도를 나타내었다. 형도 부지의 총유기탄소(TOC) 2.0% 이하 샘플에 대해 총유기탄소(TOC)와 총탄소(TC) 분석치의 회귀분석은 기울기가 0.9743인 직선형 관계($R^2$=0.9989, n=38)를 보였으며, 2개 샘플을 제외한 총유기탄소 0.5% 이하의 총유기탄소량 및 평균입도의 관계 회귀분석 결과는 기울기가 0.0444인 직선형 관계($R^2$=0.6937 n=36)를 나타내었다. 형도 표층퇴적물의 총유기탄소(TOC) 함량은 0.10~1.67%(평균 $0.26{\pm}0.37%$) 범위로 S02 정점에서 1.67%, S07 정점에서 1.31%이고 나머지 점점은 1.00% 이하의 총유기탄소(TOC) 함량을 나타냈다. 주상퇴적물 PC 01 정점의 경우 70 cm 부근에서 총유기탄소(TOC)가 가장 높은 0.20%을 보였고, 주상퇴적물 PC 02 정점의 경우 60 cm 부근에서 가장 높은 0.24%를 나타내었다. 따라서 형도 샘플의 총유기탄소(TOC) 0.5% 이상 함유 샘플에 대해서는 탄산염 같은 무기탄소량이 높은 퇴적물 분석시 오차가 발생할수 있지만, 이와 같은 결과로부터 얻어진 유기탄소분석 방법은 해양 퇴적물의 유기탄소분석에 적용 될 수 있다. 그리고 원소분석기(EA) 정밀도 및 정확도로 해양 퇴적물 표층 및 주상 퇴적물 유기탄소분석 분석 실험에 유용 할 것으로 사료된다.
Continuous Water-Soluble Organic Carbons (WSOC) by the Particle Into Liquid Sampler - Total Organic Carbon (PILS-TOC) analyzer were measured at the Seoul intensive monitoring site from June 17 through July 5 in 2014. In addition, the 24 hour integrated PM2.5 collected by Teflon and Quartz filters were analyzed for water soluble ions by Ion chromatography (IC), WSOC by TOC from water extracts, organic carbon (OC), elemental carbon (EC) by carbon analyzer using the thermal optical transmittance (TOT) method, and mass fragment ions (m/z) related to alkanes and PAHs (Poly Aromatic Hydrocarbons) by Gas Chromatography-Mass Spectrometer-Thermal Desorption (GC/MS-TD). Based on the statistical analysis, four different Carbonaceous Thermal Distributions (CTDs) from OCEC thermal-gram were identified. This study discusses the primary and secondary sources of WSOC based on the Classified CTD, organic mass fragments, and diurnal patterns of WSOC. The results provide knowledge regarding the origins of WSOC and their behaviors.
The fractionation characteristics of organic matter were investigated in inflow and effluent of each other pollution sources and river. While the DOC/TOC ratio in the influent of public sewage treatment plant and livestock disposal facilities was above 0.58, the POC/TOC ratio of human livestock Night soil treatment plant and stormwater runoff was more than 0.7. The TOC removal efficiency of public sewage treatment plant and human livestock Night soil treatment plant were 88.5 % and 99.6 %, respectively. Although the concentration distribution of organic matter pollution most of total organic carbon (TOC) in effluent of pollution sources accounted for dissolved organic carbon (DOC) type (DOC/TOC ratio >0.89) and Refractory-DOC (RDOC)/TOC ratio was higher (>0.65). The fractionation characteristics of organic matter in river were similar with that of sewage treatment plant and TOC concentration showed the positive correlation with DOC ($r^2=0.93$) and RDOC ($r^2=0.89$) concentration. The decay rate of Labile DOC (LDOC) (avg. $0.128day^{-1}$) was higher than labile particulate organic carbon (LPOC) ($0.082day^{-1}$), while that of DOC ($0.008day^{-1}$) was lower than POC ($0.039day^{-1}$) (paired t-test, p < 0.001, n = 5). These study results suggested that it should consider important both TOC and DOC as the target indicator to control refractory organic matter in pollution sources.
2,600만 수도권 시민들의 식수원인 한강수계의 경우 수질관리를 위해 비점오염원에 대한 관리가 중요하며 특히 비점오염원이 주요 원인인 유기물질 및 난분해성 물질에 대한 조사가 필요하다. 이번 연구에서는 한강 수계의 주요 3개 하천(남한강, 북한강, 경안천)의 연간 비강우시 난분해성 유기물질을 포함한 유기물질의 유출특성을 연구하였다. 연구결과 유기물질 및 난분해성 물질의 경우 용존성 물질의 비율이 높았으며 전체 부하량중 여름철에 대부분의 부하량이 가장 많았다. 각 하천별 유기물질 및 난분해성 물질의 연간 부하량의 경우 유역면적에 비례하여 남한강, 북한강, 경안천 순서로 나타났다. 각 유역 면적 당 부하량 산정결과 TOC의 경우 경안천, 남한강, 북한강 순서로 나타났으며, R-TOC의 경우 비교적 일정한 유출특성을 보였다.
연안수에서 유기 화합물의 정량적인 특성을 파악하기 위하여 인천 연안 지역, 포항의 영일만을 포함한 형산강 지역 그리고 부산 연안 지역에서 시료를 채취하였다. 또한 강화도와 세어도에서 고정관측도 하였다. 연안수의 총유기탄소(TOC)와 염분과의 상관 관계 및 화학적 산소요구량(COD)과 염분과의 상관 관계를 이용하여 추정한 하천에서 연안역으로 유입되는 총유기탄소의 riverine end-member 값은 5.32 mg C/l, 화학적 산소요구량의 riverine end-member 값은 8.87 mg $O_2$/1로 나타났다 고온 촉매 산화(HTCO)방법을 이용하여 측정한 총유기탄소와 화학적 산소요구량을 비교한 결과 화학적 산소요구량은 총유기탄소의 약 47%를 반영하는 것으로 나타났다. 총유기탄소와 화학적 산소요구량에 대한 상관 관계식은 COD(mgO$_2$,/1)=0.61$\times$TOC(mg C/l)-0.03,($R^2$=0.66)으로 이 관계식을 이용하면 기존에 보고된 화학적 산소요구량으로 총유기탄소를 추정하는데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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