• Title/Summary/Keyword: 난분해성 물질

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Development of Estimation Indices for Refractory Organic Matter in the Han-River Basin using Organic Matter Parameters and Spectroscopic Characteristics (일반 유기물 항목과 분광특성을 이용한 한강수계 내 난분해성 물질 지표 제시)

  • Lee, Bomi;Lee, Tae-Hwan;Hur, Jin
    • Journal of Korean Society on Water Environment
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    • v.27 no.5
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    • pp.625-633
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    • 2011
  • A long-term water quality monitoring in the Han River Basin reveals a consistent increasing trend for the concentration of refractory organic matter (R-OM) in major monitoring sites of the watershed. Because the determination of R-OM concentrations typically requires a long time of microbial incubation, it is essential to present the estimation indices for R-OM for an efficient watershed management. In this study, a number of surface water samples were classified into three groups, each of which were collected from Lake Paldang, rivers at rain and non-rain events, respectively. The corresponding R-OM concentrations were correlated with biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), and total organic carbon (TOC) concentrations as well as ultraviolet and fluorescence intensities of the filtered samples. Among the traditional organic matter parameters, TOC exhibited the highest correlation coefficient with the R-OM concentrations regardless of the types of the sample groups. The equations for conversing TOC into R-OM concentrations were finally suggested as $0.43{\times}TOC+1.12$, $0.44{\times}TOC+0.61$, $0.24{\times}TOC+1.28$ for river samples at rain and non-rain events, and lake samples, respectively. TOC-BOD(C), the values of the TOC concentrations subtracted by carbon-converted BOD concentrations, was a good index for estimating the absolute concentrations of R-OM. UV absorbance at 254 nm was well correlated with R-OM concentrations of river samples while fluorescence intensities at 350 nm showed an excellent relationship with R-OM concentration of the lake samples. Our results suggests that simple spectroscopic parameters could be applied for in-situ monitoring tool techniques in watersheds.

Removal of Diazinon Using Recombinant Biocatalyst (재조합 생촉매를 이용한 Diazinon 제거)

  • Choi, Suk Soon;Seo, Sang Hwan;Kang, Dong Gyun;Cha, Hyung Joon;Kwon, Inchan
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.22 no.5
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    • pp.486-489
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    • 2011
  • In the present work, diazinon which is known as nondegradable and environmental toxic material was efficiently treated by the cell surface-displayed organophosphorus hydrolase (OPH) biocatalyst. The culture temperature of $25^{\circ}C$ culture temperature and the addition of 0.2 mM ethylenediamine tetraacetate (EDTA) were effective conditions for the production of recombinant OPH in Escherichia coli. 25 and 50 ppm diazinon were treated with removal rate of 4.5 and $7.2mg/g{\cdot}min$, respectively and with all over 90% removal efficiencies using recombinant cell lysates through ultrasonication disruption process. Thus, these experimental results could be utilized in environmental friendly biological treatment system for toxic chemicals such as diazinon.

A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases (음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리)

  • Kim, Sangguk;Jeong, Minji;Kwon, Hyolee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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Characteristics of Decomposition for Refractory Organic Compounds in Aqueous Solution by Sonolysis and Electrolysis (초음파와 전기분해를 이용한 수중의 난분해성 유기물질의 분해 특성)

  • Jeong, Jae-Baek;Lee, Seong-Ho;Bae, Jun-Ung
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.50 no.6
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    • pp.454-463
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    • 2006
  • refractory organic compounds in aqueous solution are not readily removed by the existing conventional wastewater treatment process. In recent years, the sonolysis and electrochemical oxidation process had been shown to be promising for wastewater treatment due to the effectiveness and easiness in operation. This study was performed to investigate the characteristics of sonolytic and electrolytic decomposition as the basic data for development of the wastewater treatment process. Trichloroethylene(TCE) and 2,4- dichlorophenol(2,4-DCP) were used as the samples, and their destruction efficiency were measured with various operating parameters, such as initial solution concentration, initial solution pH, reaction temperature, sonic power and current density. Also, the decomposition mechanism conformed indirectly with the effect of NaHCO3 as a radical scavenger on the decomposition reaction. Thermal decompositon reaction is predominant for TCE but thermal and radical decompositon reactions were dominant for 2,4-DCP. Results showed that the destruction efficiencies of all samples were above 65% within 120 minutes by sonolysis and electrolysis at the same time, and were increased with increasing initial concentration, sonic power and current density. Destruction efficiency of TCE was high in the acidic solution, but 2,4-DCP showed high destruction efficiency in basic solution.

Simple and Rapid Evaluation System for Endosulfan Toxicity and Selection of Endosulfan Detoxifying Microorganism Based on Lumbricus rubellus (Lumbricus rubellus를 이용한 endosulfan의 간편, 신속 독성 평가 및 endosulfan 분해 미생물의 선별)

  • Sohn Ho-Yong;Kim Hong-Ju;Kum Eun-Joo;Lee Jung-Bok;Kwon Gi-Seok
    • Journal of Life Science
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    • v.16 no.1
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    • pp.108-113
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    • 2006
  • To compensate the problems of chemical assay in detoxification of recalcitrant and a practical approach in selection of bioremediation bacteria, a simple and rapid toxicity evaluation system was constructed based on Lumbricus rubellus. Long term-culture and specific equipment are not necessary, and semi-quantitative analysis of toxicity at sub-lethal concentration is possible by measuring of dose-dependent increased yellowish secreted compounds. When the toxicity of endosulfan, its metabolites and structurally related chemicals were measured for 24 h, the results were coincided with previous reports. Toxicity was found in endosulfan, endosulfan sulfate, aldrin, and dieldrin, respectively. Rapid and economic selection of endosulfan-detoxifying bacteria was possible using our system. Klebsiella pneumoniae KE-1, K. oxytoca KE-8 and Pseudomonas sp. KS-2P, reported endosulfan degrading bacteria, ameliorated the endosulfan toxicity, whereas E. coli, B. subtilis and other bacteria failed to protect the toxicity of endosulfan in L. rubellus. Our results suggest that the constructed system is useful to selection of microorganism as well as toxicity evaluation against toxic recalcitrants.

Analysis study on substances subject to management using long-term water quality monitoring data in tributaries of the Nakdong River basin (낙동강유역 지류에서의 장기 수질모니터링 자료를 이용한 관리 대상물질 분석 연구)

  • Byungseok Kal;Jaebeom Park;Seongmin Kim;Sangmin Shin;Soonja Jang;Minjae Jeon;Donghyun Lee
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.25 no.4
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    • pp.326-334
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    • 2023
  • The purpose of this study is to use long-term water quality monitoring data from tributaries of the Nakdong River system to identify problematic substances in tributaries by examining the rate of exceedance and increase in water quality targets. In the Nakdong River system, monitoring is conducted once a month for 38 tributaries that require intensive management, and this data was used to analyze trends in exceeding and increasing target water quality at each point. The analysis items are eight items that can be evaluated based on river water quality standards: DO, BOD, COD, TOC, SS, total phosphorus, fecal coliform, and total coliform. As a result of the analysis, the target water quality exceedance rate was more than 50%, and the items with an increasing trend were TOC, fecal coliform and total E. coli counts, and the items with an exceedance rate of less than 50% but an increasing trend were SS. TOC is believed to be caused by an increase in non-degradable substances, and the continued increase in Total Coliform will require management of Total ColiformTotal Coliform in effluent water from sewage treatment facilities in the future.

Treatment of dyeing wastewater using Moving Bed Bioractor (부유메디아 생물막 공정을 이용한 염색폐수처리)

  • Shin, Dong-Hoon;Lee, Sang-Hun;Ryu, Seung-Han;Park, Jun-Hyung;Jo, Seog-Jin
    • Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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    • 2011.03a
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    • pp.110-110
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    • 2011
  • 염색공업 폐수는 그 성분이 일반적으로 매우 복잡하며, 작업공정의 가동 사항에 따라 수질 변동이 큰것이 특징으로, 각 공정에서 배출되는 염료, 보조화학물질, PVA(Polyvinyl alchol), 전분, wax 등이 포함되어 있으며 pH가 높고, 색도로 인해 하천에 방류될 경우 확산성이 높아 미생물에 의한 자정작용을 방해하여 하천의 수중생태계를 파괴할 우려가 있다. 이러한 염색산업에서 발생하는 폐수는 일반적으로 응집침전, 부상분리법 등의 전처리한 후 활성오니공정으로 처리하는 방법이 널리 이용되고 있으나, 이들 처리공정으로는 폐수 속에 포함되어 있는 다양한화학적 구조의 색소성분 및 유해물질을 완벽하게 제거하는 것이 어려운 실정이다. 유기물 함량이 높은 염색폐수를 처리하기 위해 제안된 기술로는 산소활성슬러지법, 유동상 및 고정상 생물막법, 포괄고정화법 등이 있다. 이러한 기술들중 기존의 처리공정을 증축없이도 처리효율을 높일 수 있는 방법으로 담체를 이용한 부유메디아 생물막공정(Moving-Bed BioReactor, MBBR)이 있다. 이공정은 미생물이 부착, 성장할 수 있는 공극율과 비표면적이 큰 담체를 이용하므로 반응조내의 부유 미생물 뿐만 아니라 담체에 고농도로 부착된 부착 미생물에 의해서도 유기물을 제거하기 때문에 다른 공정들에 비해 처리효율이 뛰어나고 기존의 활성슬러지 공정에 비해 갑작스러운 부하변동 및 유독성 폐수유입에 대해서도 안정적으로 운전이 가능한 장점이 있다. 본연구에서는 부유메디아 생물반응기(Moving-Bed BioReactor, MBBR)을 이용하여 염색폐수내 $COD_{Mn}$, 색도 및 난분해성 물질인 PVA 저감에 대한 Lab-scale test 수행하였다. 실험에 사용된 염색폐수의 수질은 평균 pH 13, $COD_{Mn}$ 900 mg/L, SS 135 mg/L, 색도 1,134 [C.U.], PVA 593 mg/L였으며, 2L의 반응기를 사용하여 회분식 실험을 수행였다. 본 실험에서는 호기성 미생물에 의한 염색폐수의 생분해가 유지되는데 필요한 최적의 용존산소 농도와 이에 필요한 공기 폭기량을 결정하기 위하여 i) DO uptake rate측정과 ii) 담체의 충진율, iii) COD/N ratio, iv) Air 유량, v) 담체내 흡착제의 종류, vi) $Ca^{2+}$ 첨가가 염색폐수의 생분해에 미치는 영향을 살펴보았다. 운전시간을 7일로 하여 COD, 색도, PVA 등을 측정한 결과 담체를 첨가한 경우가 담체를 첨가하지 않은 경우 보다 제거효율이 뛰어났다. 특히 충진율 30%(C/N 3)의 경우에서 COD, 색도, PVA의 제거율이 각각 평균 65%, 70%, 60%로 가장 높은 제거효율을 나타내었다.

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A Case Study on the Development of New Process for Treatment of Waste Waters from Ships (선박폐수 처리공정의 개발에 관한 사례)

  • Choi, Sang-Mo;Heo, In-Seok;Yang, Seok-Jun
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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    • v.15 no.1
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    • pp.71-78
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    • 2009
  • Korea Marine Environment Management Corporation (KOEM) has waste oil facilities in 13 ports to collect and treat waste oil, bilge, etc. from ships based upon the Marine Environment Management Act of Korea and MARPOL 73/78 convention. Those facilities were designed and have been operated simply to discharge water under the level 15 ppm of oil contents. However, bad smells occurred from rotten organic matters in waste water and direct discharge of harmful substances to receiving water caused civil appeals. Therefore, KOEM tried to develop new process for treatment of oily waste water from ships, which could mitigate harmful substances, save cost, calm down civil appeals and contribute to marine environment preservation. This process consists of 3 steps to remove oil contents via gravity variation at first, $O_3$ input to contact water and organism deposition by inputting condensate deposits. Then finally upper water will be discharged, and the deposited substances in the bottom will be compressed through spinning machine to transfer to the designated contractors for treatment of wastes. This is very effective and innovative in that it could reduce 3 or 4 steps compared with existing process and mitigate not only waste oil concentration but also hard resolving materials such as colloid, ABS, phosphorus, nitrogen and bad smells. This method is expected to minimize bad smells and harmful gases, to save more than 10% of maintenance cost, and to arrange the good base for garbage treatment business dealing with waste water and bad smell.

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Characteristics of BDD electrodes deposited on Ti substrate with TiN interlayer (TiN 중간층을 삽입하여 Ti기판 위에 증착한 BDD전극의 특성 평가)

  • Kim, Sin;Kim, Seo-Han;Yun, Jang-Hui;Song, Pung-Geun
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.113-113
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    • 2017
  • 최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며, 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도, 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상 시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

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Lake's Function on Control of Refractory Dissolved Organic Matter caused by Upstream Rivers to Andong Lake and JinYang Lake (안동호와 진양호의 상류하천발생 난분해성유기물질 제어에 대한 호소의 기능)

  • Choi, Byoung-Woo;Kang, Mee-A;Sohn, Ho-Yong
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.13 no.2
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    • pp.343-353
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    • 2011
  • Variations of load in both DOM and RDOM of inflowing rivers to lakes were in the range of 5.01-7.29(${\times}10^2$ kg/day) for AD lake and 1.23-3.75(${\times}10^3$ kg/day) for JY lake during the research period excluding the period directly affected by the strong rainy season and the monsoon and typhoon season. We observed a good relationship($R^2$ > 0.8) between SS load and DOM load (including RDOM) in both inflowing rivers to JY lake. Therefore, it was determined that SS would be an alternative parameter with a rapid and energy-efficient method for the analysis of both DOC and RDOC, which require the analytical equipment and a long time period. Both AD lake and JY lake may act as a DOM(including RDOM) source through primary production in the fall season. Because AD lake and JY lake may not act as a DOM buffer zone, both lakes couldn't control the DOM and RDOM in spring before the rainy season. Therefore to improve water quality in downstream rivers is needed to remove pollutants such as DOM and RDOM before inflowing to these lakes in upstream rivers, or to have the unique landscape of wetlands as a buffer zone.