• 한국지구과학회지
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• 제32권2호
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• pp.170-179
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• 2011

석탄회는 독특한 화학조성과 광물학적 특징을 가지고 있다. 본 연구는 해안가에 위치한 영동화력발전소의 매립 호수에서 배출되는 석탄회와 주변 해수와의 반응에서 토착 미생물이 중금속 용출에 어떤 영향을 미치는지를 알아보았다. 매립 호수의 pH는 6.3-8.5로 나타났다. 본 연구를 위해 매립 호수의 세 지점을 선정하여 각 지점에서 석탄회(0.4 L)와 해수(1.6 L)가 혼합된 세 개의 시료를 채취하였다. 채취한 시료는 각각 $120^{\circ}C$, 2.5기압 환경하에서 멸균 처리하고, 미생물의 활동을 촉진하기 위해 글루코스를 첨가하여 배양하였으며, 나머지 하나는 자연 상태로 60일 동안 보관하면서 박테리아의 활동에 따른 지화학적 변화과정을 살펴보았다. 다른 시료와 비교하여 글루코스를 첨가한 시료에서 15일 후에 알카리도가 크게 증가하였으며, Mg, Ca, K와 같은 양이온은 글루코스를 넣은 시료에서 초기에 증가하다가 15일 이후 감소하였다. $SO_4^{2-}$는 글루코스를 첨가한 시료에서 크게 감소하였다. 이러한 지화학적 결과는 매립 호수에 서식하는 박테리아의 활동성과 관련이 있다. 이러한 결과는 석탄회 내에 서식하는 박테리아의 특성을 이해하기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제35권4호통권100호
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• pp.306-311
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• 2002

습지내의 용존유기탄소의 함량과 구성은 이차생산, 다양한 생지화학적 반응, 그리고 수생태계의 기능에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 북구이탄습지 (bog, fen, swamp)의 공극수내의 용존유기탄소와 페놀계열 물질의 농도를 1997년도에 1년에 걸쳐 조사하였다. 일반적인 미생물의 활성 (토양 호흡도)와 페놀산화효소의 활성도 측정하여, 용존유기탄소와 페놀계열 물질의 변화에 대한 기작을 밝히고자 했다 용존유기탄소 농도는 25.5-45.4 (bog), 29.2-71.4 (fen), 13.5-87.6 (swamp) mg/L를 보였고, 페놀계열 물질의 경우에는 13.3-45.4 (bog),7.6-29.5 (fen),4.9-30.8 (swamp) mg/L의 변화정도를 보였다. Swamp에서의 계절적인 변화양상을 살펴보면, 낙엽생산이 용존유기탄소의 변화에 많은 영향을 미침을 알 수 있었다 Bog에서의 미생물활성도와 페놀산화효소의 활성이 가장 낮게 나타났는데 이것이 bog내의 높은 페놀계열물질의 농도를 야기시킨 것으로 사료된다. 본 연구의결과는 습지내 용존유기탄소의 양 뿐만 아니라 그 화학적인 구성이 습지 생지화학에서 중요함을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.839-844
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• 2009

이 연구는 담수 퇴적물에서 주되게 일어나는 탈질(denitrification), 철 환원(iron reduction), 메탄 환원(methanogenesis) 반응이 퇴적물 유기물 분해에서 차지하는 중요도를 파악하였다. 탈질률, 철환원률, 메탄환원률 모두 식물이 존재하지 않는 Site A, 새섬매자기 군락이 서식하는 Site B, 갈대 군락이 서식하는 Site C에서 통계적으로 유의한 차이를 보였고(P < 0.05), 퇴적물 깊이에 따라서는 메탄환원률만이 유의한 차이를 보였다. 유기물 함량은 Site A, Site B, Site C 순으로 식물의 존재와 밀도 증가에 따라 증가하였다. Site A가 가장 낮은 유기물 함량을 나타냄에도 불구하고 가장 높은 탈질률과 철환원률을 나타내었고, 메탄환원률의 경우 Site C에서 가장 큰 값을 나타내었다. 유기물의 혐기성 분해가 주로 탈질, 철 환원, 메탄 환원에 의해 일어난다고 가정한다면, 한강하구의 경우 탈질이 유기물을 분해하는 가장 주된 반응임을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.105-119
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• 2012

오염환경에 서식하는 토착미생물은 환경정화에 중요한 역할을 담당하며 이 연구는 6가 크롬 오염 지하수에서 분리한 미생물을 이용해 반응성, 이동성, 발암성 높은 6가 크롬을 당대사 조효소인 3가 크롬으로 환원/침전시켜 경제적, 친환경적, 생지화학적 정화의 효율성을 알아보았다. 미생물 농화배양과 조성분석, 호기와 혐기환경의 6가 크롬 환원과 내성, 전자공여체별 6가 크롬 환원, 지화학적 변화, 미생물 외형과 Cr((III) 침전물의 광물특성을 연구한 결과, 분리한 MMPH-0(Enterobacter aerogenes)는 혐기/호기환경에서 6가 크롬 내성과 환원능(유기산 주입 1주 후 70%, 주입 안한 경우 4주 후 10 ~ 20%)이 있고, Eh는 미생물의 유기산 산화로 생성된 전자에 의해 산화에서 환원환경, pH는 중성에서 약산성으로 변화되어 $Cr(OH)_3$/Cr(III)침전물이 형성되었다. SEM/TEM-EDS 결과 $2{\sim}5{\mu}m$ 막대형 미생물과 세포 밖 Cr(III) 침전물은 지화학적 환경변화와 유기산 산화에 따른 전자공여에 의한 환원의 근거가 된다. 지화학적 촉매제 토착미생물의 활성화로 산화환원에 민감한 중금속 오염 지하수 정화에 효율적 기술 응용이 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제11권3호
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• pp.1-8
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• 2009

자연 하천과 연계된 지하수 종속 생태환경은 지하수와 지표수의 화학적, 수리적 구배차이에 의해 혼합이 활발히 일어나는 지역이다. 지표수와 지하수 사이의 상호작용은 지하수 종속 생태 환경에서의 생지화학 과정에 중요한 역할뿐만 아니라 이 지역을 수리생태학적 열점으로 만든다. 이 연구의 목적은 질산성 질소로 오염된 자연하천과 연계된 지하수 종속 생태환경의 특성을 수리지질학적, 화학적, 생물학적 방법을 이용하여 특성을 평가하는 것이다. 지하수 종속 생태환경에서 일어나는 지표수와 지하수 사이의 수직교환률은 현장에 다양한 깊이로 설치한 소형관정에서 측정한 수두구배를 근거하여 계산하였다. 본 연구에서는 생물학적 자연저감 퍼텐셜을 조사하기 위해 연쇄중합반응 및 클로닝 방법이 수행되었다. 연구 결과, 지하수 종속 생태환경의 혼합수 유동률은 다소 미생물의 활동, 그리고 질산성 질소의 농도에 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 또한 지표수-지하수 혼합구간의 토양에서 분리된 탈질미생물은 특정조건하에서 지하수 종속 생태환경에서의 생분해능력을 고무할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제47권1호
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• pp.61-69
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• 2014

중금속류나 방사성 물질로 오염된 지하수를 원위치에서 처리(정화 혹은 고정화)하고자 할 때, 반드시 고려해야 할 지화학적 요소 중의 하나는 지하수의 산화/환원전위 값이다. 우리는 생지화학적 작용에 의한 현장 지하수의 산화/환원전위 변화 특성을 알아보기 위해 실험실 조건에서 한국원자력연구원의 심부지하수를 대상으로 전자공여체(젖산), 전자수용체(황산염) 및 토착미생물을 주입하여 시간별로 산화/환원전위 변화를 관찰하였다. 질소가스-충전 글로브박스에 있는 순수 지하수는 시간이 경과함에 따라 미약한 Eh 상승(약산화)이 있었다. 하지만, 젖산, 황산염 혹은 미생물이 주입된 지하수 대부분의 Eh는 감소(환원)하는 특성을 보여주었다. 특히, 국내 토착 황산염환원미생물인 '바쿨라텀'이 주입되었을 때, 지하수의 Eh가 -500 mV 근처까지 감소하여 강환원성 지하수로 바뀌었다. 이처럼 일반 금속환원박테리아에 비해 황산염환원박테리아의 지하수 환원화 능력이 매우 우수함에도 불구하고, 용존 황산철을 필요로 하였고 최종적으로 황화광물(예; 맥키나와이트)이 생성되면서 추후 반응에 관한 예측을 어렵게 하였다. 결과적으로, 미생물 외에도 미량의 영양물질 주입 여하에 따라 지하수의 산화/환원전위가 크게 달라졌으며, 이는 산화/환원전위의 영향을 받는 용존 오염 물질의 산화수, 용해도 및 수착 등의 특성들이 생물자극법에 의해 바뀌거나 조절될 수 있음을 의미한다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.655-666
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• 2020

본 연구는 함안지역 고농도 비소 오염 지하수의 미생물 군집 특성 분석을 통해 지하수 내 비소 산출 특성을 평가하고자 수행되었다. 함안지역 지하수는 0~757.2 ㎍/L 농도 범위의 비소로 오염되어 있으며, 이는 국내에서 보고된 가장 높은 자연기원 지하수 비소 오염 농도를 나타낸다. 전체 200개 시료 중 29개(14.5%)에서 먹는물 수질 기준인 10 ㎍/L 이상의 비소 농도가 관측되었으며, 암반 지하수 관정(80~100 m 심도)에서는 50 ㎍/L 이상인 시료가 8개(4%) 존재하는 것으로 나타났다. 또한, 함안군 북측 지역에는 비소 함량이 100 ㎍/L 이상인 관정이 7개 존재하는 특징을 보였다. 고농도 비소 오염지역 지하수의 미생물 군집 분석 결과, 8개 시료에서 서로 상이한 군집 특성을 보였으며 Proteobacteria가 평균 61.5%로 가장 우점하였다. 속(genus) 수준에서는 혐기성 균인 Gallionella속과 Methermicoccus 속, 호기성 비소 환원균인 Acinetobacter속이 각각 12.8%, 7.3%, 7.8%의 높은 비율로 존재하고 있었다. 결과적으로 연구 지역의 지화학적 특성과 지하수 내 미생물의 생지화학적 기작의 복합적 반응에 의해 고농도 비소 오염 특성을 나타내는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 구축된 지화학적 특성과 미생물 군집에 대한 정보는 지하수 내 고농도 비소의 생성 기원과 이들의 제어 기술 개발에 활용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 생태와환경
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• 제46권4호
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• pp.471-487
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• 2013

안정동위원소 분석기법(SIA)은 생태학 및 환경학적 측면에서 유기물의 기원 추적 및 생지화학적인 문제를 해결함에 있어서 유용하기 때문에 그 사용이 꾸준히 증가되고 있다. C, N, S, H, O 등의 원소는 모두 하나 이상의 동위원소를 가지고 있으며, 동위원소 조성비는 질량분석기를 이용하여 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 이러한 동위원소 조성비는 물리적, 화학적, 생물학적 반응을 통한 분별작용으로 인하여 예측 가능한 방식으로 변경된다. 더 나아가 안정동위원소 기법은 생태와 환경 학문에서 유기물의 기원을 밝히고, 생태계내 먹이망 구조를 밝히고, 영양염 등의 질산염 순환을 이해하고, 동물의 이동경로를 밝히고, 오염원을 추적하는 등 매우 강력한 도구로서 사용할 수 있다. 그러므로 생태학 및 환경학 분야에서 안정동위원소의 활용이 매우 유용하다.

• 한국습지학회지
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• 제15권3호
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• pp.289-300
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• 2013

본 연구에서는 습지식물의 유형에 따라 습지의 주요 수 환경에 미치는 영향을 파악하고자 부유식물로는 부레옥잠(Eichhornia crassipes)을 침수식물로는 붕어마름(Ceratophyllum demersum)을 인공습지 실험구에 도입한 후 pH, 용존산소, 수온, 산환환원전위, 영양물질 농도 등 주요 수 환경의 변화를 조사하였다. 수 표면에 주로 존재하는 부유식물은 빛이 수체내로 투과하는 것을 막아, 다른 처리구에 비해 수온이 낮게 나타났으며 주 야 모두 상 하층 수온의 차이도 관찰되었다. 오염물 유입 후 모든 실험구에서 용존 산소가 일시적으로 감소하였다가 다시 회복되었는데 특히 수중에서 광합성을 하는 침수식물 처리구에서 주기성을 가지면서 증가하였고 상승폭 또한 가장 큰 것으로 나타났다. pH 또한 침수식물 처리구에서 주기성을 가지면서 변동하는 것으로 나타나 용존산소의 경우와 같이 광합성의 영향임을 보여주었다. 본 연구에서 습지토양의 산환환원전위가 수생식물의 유무나 유형에 따라 영향을 받을 수 있음이 관찰되었으며 이와 관련된 생지화학적 기작에도 영향을 줄 수 있는 것으로 판단되었다. 수체 내 총질소와 총인의 농도는 물만 있는 대조구 <물과 토양이 있는 대조구 < 부유식물 처리구 < 침수식물 처리구의 순으로 감소한 것으로 나타나 식물이 영양물질 제거에도 효과적임을 보여주었다. 부유식물과 침수식물 모두 조류발생을 억제하는 것으로 나타났는데 특히 부유식물의 경우 더 효과적인 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.553-563
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• 2011

이 연구는 대기 중 $CO_2$ 농도의 증가 및 질소 농도 조건에 따라 토양의 생물학적 유기물 분해과정의 변화 양상을 살펴보고, 담수 습지 토양에서 주로 일어나는 탈질, 철환원, 메탄환원 반응이 토양 유기물 분해에서 차지하는 중요도를 파악하여, 습지가 대기 중 온실가스 농도 변화에 미치는 영향을 예측해 보고자 하였다. 탈질률, 메탄환원률은 $CO_2$ 농도 변화, 식물 유무, 질소 유무에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였고(p < 0.05), 철환원률의 경우 질소의 유무에 따른 변화만이 유의한 차이를 보였다. $CO_2$ 농도가 증가함에 따라 메탄환원이 유기물을 분해하는 함께 질소가 첨가될 경우에도 메탄환원률의 비율이 높게 나타나 기후변화에 따른 담수 퇴적물의 혐기성 물질대사반응은 메탄환원이 가장 주요 반응임을 알 수 있다. 기후변화는 또한 분해되어지는 유기물의 총량도 증가시켜 전체적으로 $CO_2$ 농도가 높은 경우, 특히 $CO_2$ 농도가 높으면서 질소가 첨가된 경우에 단위시간당 단위무게의 토양에서 분해되어지는 유기물의 양이 많아짐을 알 수 있다. 연구의 결과로부터 기후변화는 습지 토양내 유기물의 혐기적 분해의 속도를 증가시켜 분해되어지는 유기물의 양을 증가시키므로 분해의 산물로 발생되는 온실가스($CO_2$, $N_2O$, $CH_4$ 등)의 대기 방출을 증진시켜 기후변화에 순영향(positive effect)를 줄 수 있으리라 판단된다.