• 한국토양비료학회지
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• 제42권1호
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• pp.46-52
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• 2009

질소동위원소비(${\delta}^{15}N$)가 낮은 대기질소 강하물의 유입에 의해 산림 생태계 내 다양한 시료(나이테, 엽, 토양)의 ${\delta}^{15}N$ 값이 낮아지는 것으로 보고되고 있다. 하지만, 토양 미생물과 식물이 쉽게 이용할 수 있는 토양 무기태 질소의 ${\delta}^{15}N$에 대한 연구는 진행된 바 없다. 본 연구는 대기질소 강하물이 상대적으로 적은 농촌지역과 많은 공업지역에 위치한 적송 산림지역의 유기토양층과 무기토양층(0~20 cm와 20~40 cm) 중 $NH_4{^+}$과 $NO_3{^-}$의 ${\delta}^{15}N$값을 분석하여 두 지역간의 차이를 조사하였으며, 이들 ${\delta}^{15}N$ 값을 근거로 조사 지역의 질소손실 민감성을 평가하였다. 농촌지역과 공업지역에서 $NH_4{^+}$의 ${\delta}^{15}N$ 값은 각각 +8.9 ~ +24.8‰과 +4.4 ~ +13.8‰로 분포하였다.유기토양층과 무기토양층(0~20 cm)에서 두 지역간 $NH_4{^+}$의 ${\delta}^{15}N$값 차이가 나타났는데, 공업지역에서 각각4.4‰과 +13.8‰이었고, 농촌지역에서는 각각 +8.9‰과 +24.3‰로 공업지역에서 더 낮은 ${\delta}^{15}N$ 값이 나타났다.이는 공업지역에서 ${\delta}^{15}N$값이 낮은 대기 유래 $NH_4{^+}$ 유입량이 더 많았음을 의미한다. 한편, $NO_3{^-}$의 ${\delta}^{15}N$ 값은 지역간 차이가 없었는데, 이는 $NO_3{^-}$가 용탈과 탈질 등에 의해 쉽게 손실되는 과정에서 수반되는 질소동위원소 분할 효과에 의해 강하물에서 유래된 $NO_3{^-}$의 ${\delta}^{15}N$ 기여도가 낮아지기 때문으로 판단된다. 본 연구에서 관측된 무기태 질소의 ${\delta}^{15}N$ 값은 다른 지역에서 조사된 $NH_4{^+}$(-10.9 ~ +15.6‰)과 $NO_3{^-}$(14.8 ~ +5.6‰)의 ${\delta}^{15}N$ 값보다 매우 높은데, 이는 본 연구지역에서 토양 질소 손실 가능성이 높음을 보여준다. 이상의 연구 결과에 의하면 산림토양의 무기태 질소 중 $NO_3{^-}$보다 $NH_4{^+}$이 질소공급원(대기 질소 강하)에 대한 ${\delta}^{15}N$ 정보를 보다 잘 반영하는 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제48권3호
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• pp.147-152
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• 2015

본 연구는 Kjeldahl 증류법을 이용하여 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 건조방법 및 시료 농도 범위에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 표준시료를 다양한 농도 범위 (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, $10mgL^{-1}$)로 조제하여 질산성 및 암모니아성 질소 안정동위원소비 ($^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$)를 분석한 결과, $^{15}NH_4-N$는 $0.1{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였으며 (${\pm}0.2$‰)$^{15}NO_3-N$는 $0.4{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였다 (${\pm}0.3$‰). Kjedahl 증류법으로 얻어진 시료를 건조할 경우 오븐건조는 질소 안정동위원소비가 2.2‰의 큰 변화를 보이지만, 동결건조는 0.5‰의 작은 차이를 보이므로 동결건조방법이 적합하였다. 실증연구 일환으로 한강 수계 중권역의 한 지천에서 암모니아성 질소 ($NH_4-N$) 및 질산성 질소 ($NO_3-N$)의 안정동위원소비를 이용하여 질산염의 기원을 추적해 보았다. 지천이 흘러가는 방향을 중심으로 상류, 하수처리 방류장, 하류로 구분하고 각각의 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비를 분석하였다. 상류에서 질산염의 $^{15}NO_3-N$, $^{15}NH_4-N$ 값이 가볍게 나타나지만 (2‰, 8‰), 특성이 다른 질소화합물의 방류수 (23‰, 14‰)가 유입되면서 하류 (21‰, 11‰)에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 본 연구를 통하여 수행된 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비 분석법은 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하여 효율적인 수질 관리를 위한 중요 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 다만 이와 같은 기법을 적용하기 위해서는 추후 유역 오염원의 대표값 (end member)의 조사를 통하여 지속적인 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

• 생태와환경
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• 제50권4호
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• pp.452-458
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• 2017

본 연구는 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소 분석방법을 적용하여, 호소 내 식물플랑크톤 성장에 영향을 미치는 외부 오염원의 기원을 추정함으로써, 효율적인 수질 관리 및 수생태계 기능해석 지원기능을 제공하기 위하여 연구하였다. 남한강, 북한강, 팔당호 지역에 비해서 경안천 지역의 유기물 기원이 뚜렷하게 차이를 보이며, 외부기원 유기물이 높은 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 또한 식물플랑크톤(규조류, 남조류)이 자생기원 보다는 외부기원 질소원을 활용하고 있음을 확인하였다. 한강 유역에서 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소비를 이용한 유기물 기원 연구는 적용가능 할 것으로 여겨지며, 식물플랑크톤의 탄소 및 질소 동위원소비를 활용하여 그 거동을 추정할 수 있었다. 추후 유역 오염원의 대표 값(end member)의 지속적인 조사를 통하여 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

• 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.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제51권6호
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• pp.262-271
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• 2008

Natural abundances of stable isotopes of nitrogen and carbon (${\delta}^{15}N$ and ${\delta}^{13}C$) are being widely used to study N and C cycle processes in plant and soil systems. Variations in ${\delta}^{15}N$ of the soil and the plant reflect the potentially variable isotope signature of the external N sources and the isotope fractionation during the N cycle process. $N_2$ fixation and N fertilizer supply the nitrogen, whose ${\delta}^{15}N$ is close to 0%o, whereas the compost as. an organic input generally provides the nitrogen enriched in $^{15}N$ compared to the atmospheric $N_2$. The isotope fractionation during the N cycle process decreases the ${\delta}^{15}N$ of the substrate and increases the ${\delta}^{15}N$ of the product. N transformations such as N mineralization, nitrification, denitrification, assimilation, and the $NH_3$ volatilization have a specific isotope fractionation factor (${\alpha}$) for each N process. Variation in the ${\delta}^{13}C$ of plants reflects the photosynthetic type of plant, which affects the isotope fractionation during photosynthesis. The ${\delta}^{13}C$ of C3 plant is significantly lower than, whereas the ${\delta}^{13}C$ of C4 plant is similar to that of the atmospheric $CO_2$. Variation in the isotope fractionation of carbon and nitrogen can be observed under different environmental conditions. The effect of environmental factors on the stomatal conductance and the carboxylation rate affects the carbon isotope fractionation during photosynthesis. Changes in the environmental factors such as temperature and salt concentration affect the nitrogen isotope fractionation during the N cycle processes; however, the mechanism of variation in the nitrogen isotope fractionation has not been studied as much as that in the carbon isotope fractionation. Isotope fractionation factors of carbon and nitrogen could be the integrated factors for interpreting the effects of the environmental factors on plants and soils.

• 분석과학
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• 제32권2호
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• pp.65-76
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• 2019

Despite the expansion of sewage treatment facilities to reduce pollutants in the tributaries of the Han River, water pollution accidents such as fish deaths continue to frequently occur. The purpose of this study was to identify the pollutant sources using water quality and stable isotope ratio (${\delta}^{15}N$, ${\delta}^{13}C$, ${\delta}^{15}N-NH_4$, ${\delta}^{15}N-NO_3$) analysis results in the three inflow tributaries (Gulpocheon (GP), Anyangcheon (AY) and Sincheon (SC)) of the Han River. Water quality was analyzed in June and October from 2013 to 2017, and the results showed that the concentrations of nutrients, such as T-N, $NO_3-N$, and T-P, were increased at GP4, AY3, SC3, and SC4, which lie downstream of sewage treatment facilities. The results of ${\delta}^{15}N$ for June 2017 indicated that the source of nitrogen was sewage or livestock excreta at GP4 and SC4, and organic fertilizers at AY3 and SC3. ${\delta}^{15}N-NO_3$ results suggested that the source of nitrogen was related to organic sewage, livestock or manure at GP4, AY3 and SC4. Therefore, GP4 and SC4 were more influenced by effluent from sewage treatment facilities than by their tributaries, AY3 and SC3 were considered to be influenced more by their tributary than effluent from sewage treatment facilities. With the results of this study, the source of contamination (sewage treatment facility effluent) of river inflow downstream of Han River could be confirmed using water quality and stable isotope ratio.

• 한국환경과학회지
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• 제28권1호
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• pp.7-18
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• 2019

This study aimed to assess the impact of livestock excreta discharged from an Intensive Livestock Farming Area (ILFA) on river water quality during a rainfall event. The Bangcho River, which is one of the 7 tributaries in the Cheongmi River watershed, was the study site. The Cheongmi River watershed is the second largest area for livestock excreta discharge in Korea. Our results clearly showed that, during the rainfall event, the water quality of the Bangcho River was severely deteriorated due to the COD, $NH_4-N$, T-N, $PO_4-P$, T-P, and heavy metals (Cu, Zn, and Mn) in the run-off from nearby farmlands, where the soil comprised composted manure and unmanaged livestock excreta. In addition, stable isotope analysis revealed that most of nitrogen ($NH_4-N$ and $NO_3-N$) in the run-off was from the ammonium and nitrate in the livestock excreta. The values of ${\delta}^{15}N_{NH4}$ and ${\delta}^{15}N_{NO3}$ for the Bangcho River water sample, which was obtained from the downstream of mixing zone for run-off water, were lower than those for the run-off water. This indicates that there were other nitrogen sources upstream river in the river. It was assumed from ${\delta}^{15}N_{NH4}$ and ${\delta}^{15}N_{NO3}$ stable isotope analyses that these other nitrogen sources were naturally occurring soil nitrogen, nitrogen from chemical fertilizers, sewage, and livestock excreta. Therefore, the use of physicochemical characteristics and nitrogen stable isotopes in the water quality impact assessment enabled more effective analysis of nitrogen pollution from an ILFA during rainfall events.

• 대한화학회지
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• 제38권10호
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• pp.719-725
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• 1994

$20^{\circ}C$, pH 5 완충용액에서 $cis-[Co(NH_3)_4Cl(OH_2)]^{2+}(\mu$ = 0.75) with GlyOR (R = $C_2H_5$, $CH_3$, H)과의 치한반응에 대한 속도론적 연구를 UV/Vis 분광광도계로 수행하였으며, 최종 생성물로서 cis-[Co$(NH_3)_4$Cl(glyOR)]$^{2+}$ 을 얻었다. 실험결과 Co(III)착물과 GlyOR에 대해서 모두 1차로 나타났으며, GlyOEt, GlyOMt 그리고 GlyOH에 대한 속도상수는 각각 9.21, 11.66 그리고 15.33 l·$mol^{-1}{\cdot}sec^{-1}$로서 빠른 반응임을 알 수 있었다. 그리고 활성화파라메타인 활성화에너지 $E_a$ , 활성화엔탈피 ${\Delta}H^{\neq}$와 활성화엔트로피 ${\Delta}S^{\neq}$ 는 GlyOEt에서 각각 65.77, 63.35 kJ/mol 그리고 -53.51(e.u.)이었으며, GlyOEt에서는 각각 70.91, 68.50 kJ/mol 그리고 -38.42(e.u.)이었고, GlyOH에서도 각각 79.72, 77.30 kJ/mol 그리고 -26.59(e.u.)이었다. 이들 결과로부터 $S_N$2 메카니즘임을 알 수 있었으며, 이들의 실험적 자료를 바탕으로 하여 타당한 메카니즘을 제안하였다.

• 한국재료학회지
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• 제22권5호
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• pp.253-258
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• 2012

Activated magnetite ($Fe_3O_{4-{\delta}}$) was applied to reducing $CO_2$ gas emissions to avoid greenhouse effects. Wet and dry methods were developed as a $CO_2$ removal process. One of the typical dry methods is $CO_2$ decomposition using activated magnetite ($Fe_3O_{4-{\delta}}$). Generally, $Fe_3O_{4-{\delta}}$ is manufactured by reduction of $Fe_3O_4$ by $H_2$ gas. This process has an explosion risk. Therefore, a non-explosive process to make $Fe_3O_{4-{\delta}}$ was studied using $FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ and $N_2$. $FeSO_4{\cdot}7H_2O$ and $(NH_4)_2C_2O_4{\cdot}H_2O$ were used as starting materials. So, ${\alpha}-FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was synthesized by precipitation method. During the calcination process, $FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was decomposed to $Fe_3O_4$, CO, and $CO_2$. The specific surface area of the activated magnetite varied with the calcination temperature from 15.43 $m^2/g$ to 9.32 $m^2/g$. The densities of $FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ and $Fe_3O_4$ were 2.28 g/$cm^3$ and 5.2 g/$cm^3$, respectively. Also, the $Fe_3O_4$ was reduced to $Fe_3O_{4-{\delta}}$ by CO. From the TGA results in air of the specimen that was calcined at $450^{\circ}C$ for three hours in $N_2$ atmosphere, the ${\delta}$-value of $Fe_3O_{4-{\delta}}$ was estimated. The ${\delta}$-value of $Fe_3O_{4-{\delta}}$ was 0.3170 when the sample was heat treated at $400^{\circ}C$ for 3 hours and 0.6583 when the sample was heat treated at $450^{\circ}C$ for 3 hours. $Fe_3O_{4-{\delta}}$ was oxidized to $Fe_3O_4$ when $Fe_3O_{4-{\delta}}$ was reacted with $CO_2$ because $CO_2$ is decomposed to C and $O_2$.

• 한국양식학회지
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• 제1권1호
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• pp.13-24
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• 1988

양식용 넙치 종묘의 효율적인 대량생산 방법에 관한 기초적 자료로서 치어의 사육밀도를 검토함과 동시에 고밀도사육의 가능성에 대하여 조사하고자, 폐진순환여과 사육수조를 전장2.53$\pm$0.24 cm, 체고 1.12$\pm$0.12 cm의 넙치치어를 저면적 137.75 $cm^2$당 10개체 (D10), 20개체 이용하여 (D2O), 30개체 (D30) 및 40개체 (D40) 식수용한 4개 밀도구를 설정한후 65일간 사육한 결과는 다음과 같다. 사육기간중의 수온은 $21.0\~27.0^{\circ}C$로 자연수온에 비해 높았고,비중(${\delta}_{15}$)은 1.024$\~$1.026으로 비교적 높은 편이었다. 사육기간중의 용존산소는 5.4$\~$7.5 ml/$\iota$ 범위였고, 무기태질소로서 $NH_4^+-N$은 0.07$\~$0.48 ppm, $NO_2^{-}-N$은 0.006$\~$0.33 ppm이었으며, 특히, $NO_3^{-}-N$은 3.89$\~$34.06 ppm으로 매우 높았다. 밀도별 치어의 전장성장은 D20에서 8.17$\pm$0.80 cm로 가장 빨랐고, D10에서 7.72$\pm$0.40 cm로 가장 느렸으나, 밀도구별 성장차이에 대한 유의의 차는 없었다. 밀도별 치어의 체고성장은 D20에서 4.l6$\pm$0.39 cm로 가장 빨랐고, D10에서 3.94$\pm$0.21 cm로 가장 느렸으나, 밀도구별 성장차이에 대한 유의의 차는 없었다. 밀도별 치어의 전장에 대한 체고의 상대성장비는 D10이 b=0.5346으로 가장 높았고, B30이 b=0.5165로 가장 낮았으나, 밀도구간의 유의의 차는 인정되지 않았다. 밀도구별 치어의 생존율은 D10, D20, D30 공히 $90\%$로 높았으나, D40은 $75\%$로 낮은 편이었다. 수용밀도의 지표로서, 안측 체표면적이 수조의 저면적을 덮는율을 구하기 위하여 전장과 체고를 곱한 면적 (X)과 안측 체표면적 (Y)의 상관관계는 Y=0.5994X+0.1840으로 표시되었다. 각 밀도구별 모든 개체의 안측 체표면적이 저면적을 덮는율은, 실험종료시 D10의 1.2배로부터 D4O의 4.1배까지로 나타나, 치어의 고밀도사육이 가능한 것으로 판단되었다.