• 한국토양비료학회지
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• 제49권6호
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• pp.789-794
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• 2016

Continuous excessive application of phosphorus (P) fertilizer and manure in plastic film house soils can lead to an accumulation of P in soils. The understanding of P sorption by soils is important for fertilizer management. In this study, 9 samples were collected for acidic and calcareous soils as non-cultivated soil and plastic film house soils as cultivated soil Phosphorus sorption data of acidic soils fit the Langmuir equations, Freundlich equations in calcareous and plastic film house soils. In calcareous and plastic film house soils, the slope of isotherm adsorption changed abruptly, which could be caused P precipitation with $CaCO_3$. The calculated Langmuir adsorption maximum ($S_{max}$) varied from 217 to 1,250, 139 to 1,429, and $714mg\;kg^{-1}$ for acidic soils, calcareous soils, and plastic film house soils with low available phosphate concentration, respectively. From this result, maximum P adsorption by the Langmuir equation could be regarded as threshold of P concentration to induce the phosphate precipitation in soil. Phosphate-sorption values estimated from one-point isotherm for acidic and calcareous soils as non-cultivated soils were comparable with the $S_{max}$ values calculated from the Langmuir isotherm.

• 한국지구과학회지
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• 제23권8호
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• pp.697-706
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• 2002

한국 서해 남양만 조간대의 초기현세 (ca. 8,600yr BP) 니질 퇴적물에서 특징적으로 조립사 (100-250${\mu}$m) 크기의 자생 능철석 입자들이 풍부하게 발견된다. 이들 갈색의 능철석 입자들은 표면에 잘 발달된 육면체 결정을 가진 구형의 집합체 형태를 보이며, 주성분 원소는 철과 망간으로 각각의 평균 함량이 각각 65%와 22%에 이른다. 높은 망간함량과 낮은 마그네슘 함량 그리고 성분삼각도표 (compositional ternary discrimination diagram) 결과들은 이들 능철석 입자들이 담수환경에서 형성되었음을 보여준다. 결과적으로 능철석 입자들을 함유한 초기현세 퇴적물 (unit Tl)은 해침의 초기 단계에서 해수면과 일정 거리를 가진 해안선 근처의 육지에 발달한 소규모 담수 습지 (freshwater swamp or bog) 퇴적층으로 해석된다. 한편, 능철석 입자 내에서 뚜렷한 화학적 성분 변화가 나타나는 바, 입자의 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 철과 마그네슘의 함량은 증가하는 반면 망간과 칼슘의 함량은 감소하는 경향을 보인다. 이러한 결과는 자생 능철석 입자들이 퇴적층의 공극내에서 일련의 초기속성작용 (early diagenetic process) 동안 순차적으로 형성되었음을 반영한다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권2호
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• pp.82-94
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• 2022

In this study, chemically modified biochar (NSBP500, KSBP500, OSBP500) derived from starfish was utilized to improve the adsorption ability of the SBP500 (Starfish Biochar Pyrolyzed at 500℃) in a solution contaminated with heavy metals. According to the biochar modification performance evaluation batch tests, the removal rate and adsorption amount of NSBP500 increased 1.4 times for Cu, 1.5 times for Cd, and 1.2 times for Zn as compared to the control sample SBP500. In addition, the removal rate and adsorption amount of KSBP500 increased 2 times for Cu, 1.8 times for Cd, and 1.2 times for Zn. The removal rate and adsorption amount of OSBP500 increased 5.8 times for Cu. The FT-IR analysis confirmed the changes in the generation and movement of new functional groups after adsorption. SEM analysis confirmed Cu in KSBP500 was in the form of Cu(OH)₂ and resembled the structure of nanowires. The Cd in KSBP500 was densely covered in cubic form of Cd(OH)₂. Lead(Pb) was in the form of Pb₃(OH)₂(CO₃)₂ in a hexagonal atomic layer structure in NSBP500. In addition, it was observed that Zn was randomly covered with Zn₅(CO₃)₂(OH)₆ pieces which resembled plates in KSBP500. Therefore, this study confirmed that biochar removal efficiency was improved through a chemical modification treatment. Accordingly, adsorption and precipitation were found to be the complex mechanisms behind the improved removal efficiency in the biochar. This was accomplished by electrostatic interactions between the biochar and heavy metals and ion exchange with Ca²⁺.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권3호
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• pp.607-611
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• 2004

Glycinin, one of the predominant storage proteins in soybeans, was examined as to whether it could be used as a calcium-binding mediator after chemical phosphorylation and enzymatic hydrolysis. Glycinin is composed of six subunits. One of the proglycinin subunits $(A_{la}B_{lb})$ was overexpressed in E. coli to obtain nonphosphorylated proteins with homogeneity. To investigate the enhanced calcium-binding properties of the phosphopeptides, the proglycinin was purified, phosphorylated, and hydrolyzed with trypsin. The proglycinin expressed in E. coli was purified by ammonium sulfate precipitation, ion-exchange chromatography, and cryoprecipitation. Chemical phosphorylation by sodium trimetaphosphate was performed to obtain phosphorylated proglycinin. After the phosphorylation, one-dimensional isoelectric focusing gel electroanalysis confirmed the phosphorylation of the proglycinin. The phosphorylated peptides were then hydrolyzed with trypsin, followed by a binding reaction with calcium chloride. The calcium-bound phosphopeptides were finally separated using immobilized metal $(Ca^{2+})$ chromatography. Consequently, a limited tryptic hydrolysate of the isolated phosphopeptides exhibited an enhanced calcium-binding ability, suggesting the potential of glycinin phosphopeptides as a calcium-binding mediator with greater availability.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.547-557
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• 2010

이 연구는 미생물의 생체광물형성작용 중 미생물의 방해석 석출 작용(micro-biologically induced calcite precipitation, MICP)을 이용하여 환경적인 문제를 배려한 차세대 스마트 콘크리트의 개발이 목적이다. 현재 콘크리트의 개질(改質) 및 성능향상을 목적으로 미생물의 방해석 석출 작용을 이용한 기술은 대표적 미생물인 Sporosarcina pasteurii에 의해 그 가능성이 제안되어 왔다. 이 연구에서는 이러한 미생물의 방해석 석출작용을 이용하는 것으로서 선행 연구의 Sporosarcina pasteurii외에 콘크리트 구조물에서 탐색하여 16S rDNA 염기서열 분석법에 의해 동정된 4종의 신규 유용미생물자원들을 추가적으로 이용하였으며, 이렇게 확보된 방해석을 석출하는 유용미생물자원들에 대한 소개와 미생물의 방해석 석출 작용에 따른 시멘트 결정성을 평가하였다. 또한 콘크리트의 개질 및 성능 향상을 목적으로 이러한 유용미생물자원들을 우선적으로 모르타르 환경에 적용하여 양생조건별 압축강도의 특성을 평가하고, 모르타르에 인위적 균열을 만들어 미생물의 방해석 석출 작용에 따른 균열의 충전 가능성을 검토하였다. 이러한 유용미생물들의 적용에 따른 효과는 보수 기능뿐만 아니라 환경 문제를 배려한 새로운 재료로서의 개발로 이어져 향후 더욱 더 중요한 연구주제의 하나가 될 것으로 기대된다. 또한 이 연구의 큰 의미는 실제 콘크리트 구조물에 상생하고, 자연환경에서 방해석을 석출하는 미생물을 이용한다는 것이며, 긴 시간동안 자연환경에서 살아남은 이 미생물들은 환경적으로 안전할 뿐만 아니라 새로운 환경 저부하성 기능재료로서의 이용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제21권6호
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• pp.347-351
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• 2011

Hydroxyapatite (HAp) powders with different crystallinities were synthesized at various calcination temperatures through the co-precipitation of $Ca(OH)_2$ and $H_3PO_4$. The degradation behavior of these HAp powders with different crystallinities was assessed in a simulated body fluid solution (SBF) for 8 weeks. Below $800^{\circ}C$, the powders were nonstochiometric HAp, and the single HAp phase was successfully synthesized at $800^{\circ}C$. The degree of crystallinity of the HAp powders increased with an increasing calcination temperature and varied in a range from 39.6% to 92.5%. In the low crystallinity HAp powders, the Ca and P ion concentrations of the SBF solution increased with an increasing soaking time, which indicated that the low crystallinity HAp degraded in the SBF solution. The mass of the HAp powders linearly decreased with respect to the soaking time, and the mass loss was higher at lower crystallinities. The mass loss ranged from 0.8% to 13.2% after 8 weeks. The crystallinity of the HAp powders increased with an increasing soaking time up to 4 weeks and then decreased because of HAp degradation. The pH of the SBF solution did not change much throughout the course of these experiments. These results suggested that the crystallinity of HAp can be used to control the degradation.

• 자원환경지질
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• 제31권1호
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• pp.11-20
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• 1998

카올리나이트에 의한 세슘-137 및 스트론튬-90 흡착에 대한 지하수의 주요 양이온 ($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^+$, $Na^+$ 및 음이온 ($SO_4{^{2-}}$, $HCO_3{^-}$)의 영향을 그리고 pH의 영향을 뱃치실험을 통하여 알아보았다. 세슘 및 스트론튬 흡착에 대한 지하수 양이온들의 농도, 전하, 이온반경사이의 상대적인 영향을 알아보기 위하여 통계적 방법으로 디자인된 3차원적인 Kd 모델링 방법이 시도되었다. 모델링결과 흡착에 미치는 정도는 양이온의 수화반경이 가장 큰 영향을 미치며, 그다음 이온들의 전하, 농도의 순서임이 밝혀졌다. pH변화에 따른 카올리나이트의 제타전위를 측정하고 amphoteric 반응측면에서 Cs, Sr 흡착 특성을 설명하였다. 카올리나이트의 Cs 및 Sr 흡착에 대한 경쟁양이온들의 이온강도가 pH 보다는 더 큰 영향을 미친다. 탄산수소이온의 농도는 스트론튬의 흡착거동에 상당한 영향을 미친다. 이는 탄산수소이온 ($HCO_3{^-}$)의 농도변화에 다른 pH의 변화에 기인하는 것 뿐만아니라, WATWQ4F 프로그램을 이용한 열역학적 계산에 의하면 Strontianite ($SrCO_3$)의 침전에 의한 것으로 해석된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 자원리싸이클링
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• 제7권3호
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• pp.3-10
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• 1998

모의폐액으로 제조한 50ppm의 코발트이온을 Fe(III) 및 Al(III)의 응집제와 sodium lauryl sulfate의 계면활성제를 사용하여 흡착 교질 포말부선법으로 제거하였다. 용액의 pH, 계면활성제 농도, Fe(III) 및 Al(III) 농도, 공급기체의 유속 등을 변수로 하여 실험한 결과, Fe(III)를 응집제로 사용한 경우 초기 코발트이온농도 50ppm, pH 8.5, 공급기체유속 $70mell$/min, 제거시간 15분 등의 조건에서 99.8%의 제거율을 나타내었다. 코발트 이온 제거에 앞서 모의폐액에 35% $H_2O_2$를 첨가하여 폐액을 전처리하였다. 그 결과, 최적 pH 및 처리 후 잔존용액의 pH가 낮아졌고, 넓은 범위의 pH에서 높은 제거율을 나타내었다. Fe(III) 50 ppm을 사용하여 코발트이온과 공침시킨 후 20ppm의 Al(III)를 첨가한 결과, Fe(III) 또는 Al(III)를 각각 단독으로 사용하였던 경우에 비하여 제거 가능한 pH 범위가 더욱 더 확대되었다. 이 현상은 zeta potential 의 증가 및 공침효과의 상승요인으로 추측되었다. $NO_3^-$, $SO_4^{2-}$, $Na^+$, $Ca^{2+}$를 첨가하여 외부이온의 영향을 관찰하였으며, $SO_4^{2-}$가 0.1M 함유된 코발트용액을 Fe(III) 및 Al(III)를 사용하여 처리한 결과 제거효율은 99%를 나타내었다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.847-870
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• 2023

고준위 방사성폐기물을 심지층에 안전하게 처분하기 위해서는 방사성 핵종의 장기적 지구화학 거동에 대한 정확한 예측이 요구된다. 이와 관련하여 본 연구에서는 국내 심부 지하수를 대표하는 다섯가지 지화학 환경 조건에서 지화학 모델링을 수행하여 일부 방사성 핵종의 지화학 거동을 예측하였다. 다섯가지 국내 심부 지하수의 지화학 환경은 다음과 같다: 고 TDS 염지하수(G1), 산성 pH의 CO₂가 풍부한 지하수(G2), 고 pH 알칼리성 지하수(G3), 황산염이 풍부한 지하수(G4), 묽은(담수) 지하수(G5). 3~12의 pH 범위와 ±0.2V의 산화-환원전위(Eh) 조건에서 일부 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 국내 심부 지하수 내에서의 용해도와 화학종(존재형태)을 예측하였다. 모델링 결과, 용존 상태의 우라늄은 주로 U(IV)로서 중성~알칼리성의 넓은 pH 환경에서 높은 용해도를 보였으며, Eh가 -0.2V인 환원 환경에서도 알칼리 pH 조건에서 높은 용해도를 보였다. 이러한 높은 용해도는 주로 Ca-U-CO₃ 착물의 형성에 의한 것으로 예측되는데, 이 착물의 활동도(activity)는 국내 심부 지하수 중 주요 단층대를 따라 산출되는 G2와 화강암반에 위치하는 G3에서 높다. 한편, 플루토늄(Pu)의 용해도는 pH에 따라 달라지며, 특히 중성~알칼리성 조건에서 가장 낮은 용해도가 나타난다. 주요 화학종은 Pu(IV)와 Pu(III)이며, 이들은 주로 흡착을 통해 제거될 것으로 추정된다. 그러나 콜로이드에 의한 이동을 고려하면, 이온강도가 낮은 심부 지하수인 G3와 G5 유형에서 콜로이드 형성 및 이동 촉진에 따라 이동성이 증가할 것으로 예상된다. 팔라듐(Pd)은 환원 환경에서는 황화물 침전 반응으로 인해 낮은 용해도를 나타내며, 산화 환경에서는 주로 금속(수)산화물에의 흡착을 통해 Pd(OH)₃^-, PdCl₃(OH)₂^-, PdCl₄^2- 및 Pd(CO₃)₂^2-와 같은 음이온 착물이 제거될 것으로 판단된다. 본 연구는 한국의 심부 지하수 환경에서 방사성 핵종의 운명과 이동에 대한 이해를 높이고, 고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.