• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.602-607
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• 2009

논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1661-1666
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• 2010

본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장에서 2009년 영농기간을 중심으로 담수된 논에서의 산화환원전위(Eh)의 변화와 시비에 따라 영양물질인 인(P)의 농도변화 특성을 파악함으로써, 논으로 부터의 인의 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2009년 5월부터 11월까지 논에서 담수의 총인(T-P)과 인산염 인($PO_4$-P)의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 T-P농도가 0.68 mg/L로 높게 나타났다. 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 높은 Eh는 산화경향을, 낮은 Eh는 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 Eh 값은 연속적으로 담수되었던 7월 중순까지는 74~112 mV 가량 나타냈고, 그 이후에는 담수상태가 아닌 경우가 많아 179~636 mV로 높게 나타났다. 논 담수의 T-P와 $PO_4$-P 농도는 분얼비 직후 1주일후까지 같이 상승하다가 T-P농도는 약 2주일까지 더 상승한 반면 $PO_4$-P 농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에는 담수가 끝나는 시점까지인 농도는 낮아졌다. 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만, 7월 이후로는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인 농도가 낮게 나타났는데 이는 7월 이후의 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 추정된다. 또한 논 담수위의 증감에 따른 $PO_4$-P 농도와 Eh 값을 회귀분석 한 결과 각각 정의 상관관계와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 논 담수 및 시비에 따른 인의 유출부하 특성과 산화환원전위(Eh)의 변화 특성이 규명된다면, 향후 환경부하가 작은 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.182-185
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• 2005

울산광산 내 지표수와 토양 중의 공극수에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 유비철석을 비롯한 비소함유 광물은 높은 산화-환원 전위 값과 낮은 pH 조건에서 해리되며, 이후 지하수의 진화과정에서 pH가 상승함에 따라 주로 5가의 비소형태로 존재하게 된다. 울산광산지역 지하수의 비소농도는 Eh가 높은 비포화대와 포화대 지하수의 경계부에서 높은 경향을 나타내며, 포화대의 상부에서는 Eh가 비교적 일정하나 비소 농도는 다양한 분포양상을 보인다. 포화대 하부에서 비소의 함량은 매우 낮으며, Eh 감소에 따라 비소 함량이 비례적으로 감소한다. 반응경로 과정에서 비소농도는 Eh<-0.1(V)인 지하수 포화대에서 가장 낮으며, pH가 상대적으로 낮고 산화-환원 전위값이 높은 비포화대에서 증가되는 경향을 보인다. 풍화 반응 정도가 높은 광미와 토양에서 비소농도 높으나, 용출실험에서 비소가 기준치 이하로 용출되는 것은 풍화반응과 토양에 의한 비소의 자연저감이 진행되고 있음을 반영한다. RMB를 이용한 중금속 제거능력 평가 실내실험에서, 산성과 알칼리 조건 모두에서 제거율이 높은 것으로 나타났다. 인회석과 철산화물질로 구성된 RMB는 친환경적이고 2차 오염문제를 극복할 수 있는 물질로서, 비소의 자연저감 능력을 향상시킬 수 있는 정화처리제로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.47 no.1
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• pp.61-69
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• 2014

As we are trying to in-situ treat (purify or immobilize) heavy metals or radionuclides in groundwater, one of the geochemical factors to be necessarily considered is the value of oxidation/reduction potential (ORP) of the groundwater. A biogeochemical impact on the characteristic ORP change of groundwater taken from the KAERI underground was observed as a function of time by adding electron-donor (lactate), electron-acceptor (sulfate), and indigenous bacteria in a laboratory condition. There was a slight increase of Eh (slow oxidation) of the pure groundwater with time under a $N_2$-filled glove-box. However, most of groundwaters that contained lactate, sulfate or bacteria showed Eh decrease (reduction) characteristics. In particular, when 'Baculatum', a local indigenous sulfate-reducing bacterium, was injected into the KAERI groundwater, it turned to become a highly-reduced one having a decreased Eh to around -500 mV. Although the sulfate-reducing bacterium thus has much greater ability to reduce groundwater than other metal-reducing bacteria, it surely necessitated some dissolved ferrous-sulfate and finally generated sulfide minerals (e.g., mackinawite), which made a prediction for subsequent reactions difficult. As a result, the ORP of groundwater was largely affected even by a slight injection of nutrient without bacteria, indicating that oxidation state, solubility and sorption characteristics of dissolved contaminants, which are affected by the ORP, could be changed and controlled through in-situ biostimulation method.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.24 no.4
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• pp.279-287
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• 2011

In order to identify if bacteria surviving in soils and groundwater can change the oxidation/reduction potential of groundwater, Eh values of solution that contained bacteria were measured for 2 weeks. The Eh values of the solution reacted with sulfate-reducing bacteria decreased from -120 mV to -500 mV in 5 days, and $Desulfuricans$ was superior to $Vulgaris$ in reducing the solution. The Eh value was relatively higher for the solution containing $Shewanella$, iron-reducing bacteria, showing -400 mV. During the Eh decrease by the metal-reducing bacteria, a sulfide mineral such as mackinawite (FeS) started precipitating through the microbial reducing process for sulfate and ferric iron. These results show that the ORP of natrual groundwater may be sensitive to the geomicrobial respiration. In addition, a subsurface environment where groundwater is highly reduced and sulfide minerals are largely biogenerated may be a good place to retard the migration of oxidized radionu-clides by making them precipitated as reduced forms.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.463-467
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• 2004

폐광산 지역내 사문암, 석회암 및 호온펠스와 지하수의 수질과의 상호관계를 비교 연구하였다. 암상별로 지하수를 채수하여 산화환원전위(Eh)와 수소이온농도(pH)를 측정하였다. Eh-pH 다이어그램을 작성한 결과 pH는 중성에서 약알칼리성으로 나타났으며, Eh는 -316.5～202.1 mV의 범위로 나타났다. 암상별 지하수의 파이퍼 다이어그램 분석 결과, 사문암 지/ 역에서는 $Mg^{2+}$-SO$_{4}$$^{2-}$ 형, 석회암 지역에서는 $Ca^{2+}$-HCO$_{3}$$^{-}$형이 우세하게 나타났다. 또한 호온펠스 지역에서는 $Na^{+}$＋K＋와 CO$_{3}$$^{2-}$ ＋HCO$_{3}$$^{-}$ 성분의 비가 다른 지역보다 높게 나타났다. 국부적인 폐광산 지역에서도 지하수내 주이온성분이 암상별 광물의 특징을 잘 반영하는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.50 no.1
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• pp.46-54
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• 2017

Marcel Pourbaix에 의해 만들어진 Eh-pH 도표는 화학적으로 안정한 상을 pH와 전위 (Potential or Eh)의 관점으로 도시한 것으로서 수용액 내에서 일어나는 화학반응을 부식-방식의 관점에서 이해하데 유용하게 사용되어 왔다. pH (potential of hydrogen)는 수소이온의 농도의 함수이며, Eh는 표준수소전극 (SHE, standard hydrogen electrode) 에 대한 전위를 나타낸다. 수용액에서의 도금 반응은 부식반응의 역반응이라 할 수 있으므로 도금반응도 이 도표를 이용하면 반응에 대한 열역학적 예측이 가능하다. 국내외 전기화학 및 표면공학 관련 교재들을 보면 Eh-pH 도표로 대표되는 열역학이나 분극곡선으로 대표되는 속도론에 대한 설명은 주로 부식의 관점에서 설명이 되어있어 도금을 공부하는 학생들에게는 직접적인 이해가 쉽지 않은 것이 사실이다. 저자는 출연연구소에 근무하면서 새로 들어오는 학연생(대학원생)들의 Eh-pH 도표에 대한 이해도를 알아보면 이 도표를 이해하고 이용할 줄 아는 학생이 거의 없다는 점을 안타깝게 여겨왔다. 최근에는 단순한 금속 도금이 아니라 나노 분말 합성, 반도체 물질 합성 등 여러 가지 공정기술과 응용기술이 수용액에서의 산화-환원 반응을 이용하고 있기 때문에 Eh-pH 도표의 중요성은 더해가고 있음을 느끼고 있었다. 그러던 중, 일본의 표면 처리 학술지인 표면기술(表面技術) (2013년, 64권 2호)에 'Eh-pH 도표의 표면기술에의 응용'이라는 제하의 소특집이 발간되었다. 이 소특집은 6편의 논문으로 되어 있었다. 저자는 이 소특집을 읽는 순간 이 논문들을 번역하여 표면공학회지에 소개를 하면 도금이나 전기화학을 공부하는 학생들에게 큰 도움이 될 것이라는 생각을 하였다. 본 기술해설 논문은 저자가 이 소특집에 게재된 논문을 번역하고 일부 내용은 저자의 의견으로 가감하여 표면공학회 학생 회원 및 기업의 연구원들에게 소개하기 위하여 저역을 한 것이다. 이 논문은 매 호 한편씩 소개할 예정이며, 원문을 읽고 싶다면 표면기술(表面技術)을 참조하길 바란다.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.4 no.3
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• pp.116-121
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• 1997

Pilot wetland reactor systems to test acid mine drainage treatment efficiencies for metals were designed and operated at the Dalsung mine and surveyed the operating problems. pH and Eh (redox potential) were measured in situ and anayses of Cd, Pb, As, Zn, Cu, Fe, Al and Mn were carried out in the laboratory. Maximum metal removal efficiencies of the reactor containing the rice stalks, the cow manure and limestones were that Cu, Zn, Fe, Cd, Al, Mn and Pb were lowered by 98%, 100%, 99%, 100%, 97%, 61% and 100%, respectively and at that time the pH and Eh of the effluents from the reactor were 6 and about -300 mV. However, the redox potential was raised and removal of metal elements except aluminium was decreased with operation time. It suggests that the reduced condition is very important for the metal removal. During the operation, problems such as scaling in pipes and volume change of the substrate within the reactor occurred, which were preventing the flow of main drainage in pipes and reactor.

• KOREAN JOURNAL OF CROP SCIENCE
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• v.60 no.2
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• pp.167-173
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• 2015

Green manure crops are organic materials that can supply organic matter and substitute chemical fertilizer, yet emit methane while being decomposed. Therefore, we experimented with different kinds of Green manure crops and tillage depth in order to decrease the amount of methane emitted when utilizing Green manure crops in paddy soil. The amount of methane emitted during the cultivation period of rice started to increase after transplanting and peaked at 63, and 74 days after transplanting, than decreased to almost none starting from 106 days. According to the kind of Green manure crop, it was highest in barley, then hairy vetch and chemical fertilizer. Depending on the tillage depth, the amount of methane emitted decreased by 22.5% in chemical fertilizer, 12.4% in hairy vetch and 11.7% in barley in 20cm tillage compared to 10cm tillage. The air temperature of methane test period was $30{\sim}40^{\circ}C$, and the soil temperature was more than about $2{\sim}10^{\circ}C$ lower than the air temperature. Due to the irrigation started before transplanting, the oxidation-reduction potential (Eh) of soil was rapidly reduced, and showed negative (-) values. Eh values mostly kept the range of -300~-500 mV during rice cultivation. It rapidly increased 106 days after transplanting. Rice yield the highest in hairy vetch and did not show differences according to tillage depth. Methane emission could be effectively reduced if the paddy soil was tilled by 20 cm during the application of hairy vetch.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.24 no.3
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• pp.203-209
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• 2005

Objective of this research was to assess the effectiveness of the different sources of the zero-valent irons (ZVIs) on the reduction of the toxic Cr(VI) to the nonhazardous Cr(III) in an aqueous solution. The physical and chemical properties of the six ZVIs were determined. Particle size and specific surface area of the ZVIs were in the ranges of $85.55{\sim}196.46{\mu}m\;and\;0.055{\sim}0.091m^2/g$, respectively. Most of the ZVIs contained Fe greater than 98% except for J (93%) and PU (88%). Reduction efficiencies of the ZVI for Cr(VI) reduction were varied with kinds of ZVIs. The J and PU ZVIs reduced 100% and 98% of Cr(VI) in the aqueous solution, respectively, within 3 hrs of reaction. However, PA, F, Sand J1 reduced 74, 65, 29 and 11% of Cr(VI), respectively, after 48 hrs. The pH of the reacting solution was rapidly increased from 3 to $4.34{\sim}9.04$ within 3 hrs. The oxidation-reduction potential (Eh) of the reacting solution was dropped from 600 to 319 mV within 3 hrs following addition of ZVIs to the Cr(VI) contaminated water. The capability of ZVIs for Cr(VI) reduction was the orders of PU > J > PA > F > S > J1, which coincided with the capacities to increase the pH and decrease the redox potentials. Results suggested that the reduction of Cr(VI) to Cr(III) was derived from the oxidation of the ZVI in the aqueous solution.