• Journal of Animal Science and Technology
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• 제47권3호
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• pp.481-490
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• 2005

Nitrate contamination in water system is a critical environmental problem caused by excessive application of chemical fertilizer and concentration of livestock. In order to prevent further contamination, therefore, it is necessary to understand the origin of nitrate in nitrogen loading sources and manage the very source of contamination. The objective of this study was to examine the nitrate contamination sources in different agricultural system by using nitrogen isotope ratios. Groundwater and runoff water samples were collected on a monthly basis from February 2003 to November 2003 and analyzed for nitrogen isotopes. The nitrate concentrations of groundwater in livestock fanning area were higher than those in conventional and organic fanning area and exceeded the national drinking water standard of 10mg N/ l. The ${\delta}^{15}N$ranges of chemical fertilizer and animal manure were - 3.7${\sim}$+2.3$\textperthousand$ and +12.5${\sim}$26.7$\textperthousand$, respectively. The higher ${\delta}^{15}N$ of animal manure than those of chemical fertilizer reflected isotope fractionation and volatilization of '''N. The different agricultural systems and corresponding average nitrate concentrations and ${\delta}^{15}N$ values were: conventional farming, 5.47mg/e, 8.3$\textperthousand$; organic fanning, 5.88mg/e, 10.1$\textperthousand$; crop-livestock farming, 12.5mg/e, 17.7%0. These data indicated that whether conventional or organic agriculture effected groundwater and runoff water quality. In conclusions, relationship between nitrate concentrations and ${\delta}^{15}N$ value could be used to make a distinction between nitrate derived from chemical fertilizer and from animal manure. Additional investigation is required to monitor long-term impact on water quality in accordance with agricultural systems.

• 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.

• 지질공학
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• 제13권2호
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• pp.239-256
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• 2003

이 연구에서는 대전지역 민방위 비상급수용 지하수의 수리화학적 특성을 밝히고 질소 및 황 동위원소를 분석하여 질산성 질소와 황산염의 기원을 해석하고자 하였다. 지하수의 수질화학적 특성은 전반적으로 약산성화 되어 있으며, 전기전도도 값은 $142~903{\;}\mu\textrm{S}/cm$의 범위로 평균 $352{\;}\mu\textrm{S}/cm$을 보인다. 지하수의 화학적 유형은 $Ca-HCO_3$ 형에서 Ca-Cl ($SO_4,NO_3$) 형까지 넓게 분포한다. 지하수의 $CO_2$ 함량과 pH에 의해 결정되는 $EpCO_2$ 값을 유기오염의 지수로 활용하였다. 지역별 지하수의 성분을 비교하고 성분별 농도분포를 알아보기 위하여 박스-휘스커(Box-Whisker) 다이아그램과 등치선도를 작성하였다. 수리화학적 자료를 종합하면 동구와 중구, 대덕구 일대 구도심권의 지하수가 약산성의 높은 전기전도도 특성과 높은 $NO_3$, $SO_4$, $EpCO_2$ 분포를 보여 서구와 유성구에 비해 오염이 많이 진행된 상태를 보인다. 지하수 22개 시료에 대한 ${\delta}^{15}N$ 분석 값은 서구와 유성구의 지하수에서 ${\delta}^{15}N$ 값이 $+7.4~+9.6{\textperthousand}$ 범위를 보여 지하수내 질산성질소 오염은 생활하수의 가능성이 높다. 그리고 동구, 중구, 대덕구 등 구도심권 지하수의 ${\delta}^{15}N$ 값은 $+10.2~+23.5{\textperthousand}$의 범위를 보여 정화조에서의 누출수가 주요 오염원일 가능성이 있다. 그리고 지하수의 ${\delta}^{34}S$ 값은 $+3~13.4{\textperthousand}$의 범위를 보인다. 일부 지하수 시료는 황산염 환원반응을 거쳐 $10{\textperthousand}$이상의 높은 ${\delta}^{34}S$ 값을 보이고, $7{\textperthousand}$ 내외의 ${\delta}^{34}S$ 값을 보이는 지하수는 황철석과 대기기원 외에도 인위적 오염에 의한 황 성분의 유입 가능성을 배제할 수 없다.

• 생태와환경
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• 제48권1호
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• pp.1-11
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• 2015

본 연구에서는 동해안에서 10개의 석호들을 대상으로 어류군집의 조성의 차이를 파악하였고, 갈대 줄기의 탄소와 질소안정동위원소분석을 통하여 각 석호생태계의 유역환경을 예측하였다. 석호들 사이에서 어류의 조성(특히, 회유성 어류) 및 섭식기능군은 지형학적인 특성에 따라 분포의 차이를 보였다. 10곳의 석호들에서 갈대 줄기 ${\delta}^{13}C$과 ${\delta}^{15}N$값 각각 $-28.40{\pm}0.11$‰에서 $-26.87{\pm}0.25$‰과 $-1.09{\pm}1.45$‰에서 $12.08{\pm}0.53$‰의 범위를 보였다. 이들 석호에서의 갈대의 줄기 ${\delta}^{15}N$ 값의 차이는 토지 이용에 따른 인위적인 오염원의 차이와 석호의 지형학적인 특성 등과 관련이 있음을 보였다. 이 연구는 어류의 서식지 확보, 석호생태계에서의 생물다양성의 보전과 유역의 오염원에 대한 관리를 위한 유용한 정보를 제공할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.485-498
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• 2001

본 연구는 제주도 남서부의 대정수역 30개의 우물에 대하여 지하수 수질의 주기적 관측을 통하여 이 지역의 지하수 수질과 오염의 시공간적 변화 특성을 규명하고자 실시되었다. 수질 분석은 주 양.음이온 및 산소-수소-질소 등위 원소에 대하여 이루어졌다. 연구지역의 지하수 수질은 Na(Mg)-HCO3 유형이 우세하며, 국지적으로는 Ca-HCO$_3$, NaCl 유형 등도 나타난다. 지하수 시료의 주 이온함량 린 EC 값의 변화, 질산성질소와 염소이온과의 상관관계 등으로 부터 지하수 수질의 시공간적 변화는 국지적으로 발달된 지하수 유동경로의 변화, 강우의 함양과 이에 따른 지표오염 물질의 유입, 해안지역에서의 해수침투 등에 의해 복합적으로 영향을 받고 있는 것으로 해석된다. 질산성질소에 의한 오염도의 변화는 강우의 함양사건에 직접적으로 관계된다. 질간성질소의 월별 농도를 보면, 정도의 타이는 있으나 강우 후 2~8배의 농도 증가를 보이고 있다. 지하수의 산소 . 수소 동위원소비는 시기별로 채취된 피하수가 서로 다른 강우로부터 기인하였음을 지시한다. 질소 동위원소 자료를 사용하여 지하수의 질산성질소 오염원을 정성적으로 추분하고, 공간적인 오염 영향범위를 평가하였다. 축산폐수의 영향을 받은 것으로 사료되는 지역에서는 상대적으로 NO$_3$-N농도가 높고 $\delta$$^{15}$ N의 값도 5$\textperthousand$ 이상으로 나타난다. 동남부의 농작지역에서는 NO$_3$-N 농도는 논으나 $\delta$$^{15}$ N의 값은 5$\textperthousand$ 이하로 나타난다. 지하수의 지속적인 수질관측 자초는 지하수 함양과 이에 따른 지표오염물직의 유입에 의한 지하수 오염현상을 시 .공간적으로 평가하고 예측하는데 중요한 요소로 활용할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.515-522
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• 2011

본 연구는 부식물 및 유기물로부터 분리 배양한 부착조류의 안정동위원소비 결과를 중심으로 분리된 부착조류의 안정동위원소비가 수질 대표성을 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 주변 농경지의 분포가 많으며, 부착조류 현존량이 높아질수록, 부착조류의 질소안정동위원소비는 증가하며, 탄소안정동위원소비는 감소하는 경향을 보였다. 농경지 중심지역인 내린천 상류, 인북천 상류지역에서 질소안정동위원소비(${\delta}^{15}N$)가 임야 중심지역인 한계천 및 북천에서의 값보다 높았다. 탄소안정동위원소비(${\delta}^{13}C$)는 농경지에 의한 오염으로 부착조류의 현존량이 많은 내린천 상류와 인북천 상류지역보다 임야 중심의 청정한 한계천 및 북천으로 갈수록 높아지는 경향을 보였다. 이에 따라 부착조류의 안정동위원소비는 하천수질오염원 중요한 지표가 될 수 있음을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제47권2호
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• pp.127-134
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• 2014

본 연구는 안정동위원소 분석방법을 적용하여, 호소내 식물플랑크톤 성장에 영향을 미치는 외부 오염원의 기원을 추정함으로써, 효율적인 수질 관리 및 수생태계 기능해석을 제공하기 위하여 연구하였다. POC, PN, Chl. a, 탄소 안정동위원소비 및 질소 안정동위원소비의 자료로 유추해 보았을 때, 팔당댐, 남한강, 북한강 지역에 비해서 경안천 지역에서 계절에 따른 유기물의 기원 변동이 뚜렷하게 관찰되고 있다. 유입량 및 강우량이 많은 시기인 7, 8월경에 입자성 유기물의 기원이 자생기원 유기물보다는 외부기원 유기물이 높은 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 한강 유역에서 입자성 유기물의 탄소 및 질소 안정동위원소비를 이용한 유기물 기원 연구는 적용가능 할 것으로 여겨지며, 추후 유역 오염원의 대표값(end member)의 지속적인 조사를 통하여 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권3호
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• pp.107-110
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• 1999

제주도 지하수중 질산염농도가 높은 지점을 선정하여 1995년부터 1996년까지 4차에 걸쳐 질소안정등위원소의 자연존재를 측정하고. 오염원별 기여율을 계산한 결과는 다음과 같다. 화학비료에 의한 영향이 뚜렸하게 나타나는 지점은 T-3, L-1. O-1∼O-4. F-2∼F-5. G-2의 11개소로써 화학비료 질소성분이 지하수 질산염농도 중 약 60% 이상을 차지하는 것으로 조사되었다. 그리고. 동물성 유기물질에 의한 영향이 많은 지하수는 T-4, T-5. G-2지점 3개소이며, T-4, T-5지점은 생활하수에 의한 영향으로, G-2지점은 쓰레기매립장 침출수의 영향으로 사료된다. 또한. 화학비료와 동물성 유기물질에 의한 영향을 비슷하게 받는 지하수는 T-1, T-2. L-2. F-1지점 4개소로 조사되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권1호
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• pp.57-67
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• 2003

지하수 의존도가 큰 농촌지역에서 주로 사용하는 천부지하수는 오염에 민감하므로, 인간활동에 의한 질산성 질소 오염이 생활용수 공급에 큰 문제가 되고 있다. 농경활동과 함께 다양한 규모의 축사가 운영되고 있는 경기도 일죽지역 천부지하수에 대한 질산염 연구결과, 인위적 오염물질 유입이 예상되는 지점이 77%, 먹는물 수질기준을 초과하는 지점이 32～42%로 나타났다. 질소동위원소 분석 결과, 인위적 오염물질 유입이 예상되는 지점은 모두 $\delta^{15}$N-$NO_3$가 5$\textperthousand$ 이상으로 나타났으며, 59%지점이 동물분뇨에서 유래된 질소의 영향을 강하게 받고 있는 것으로 나타났다. 연구지역 천부지하수의 질산성 질소 주 오염 원인은 밀집된 축사로 밝혀졌으며, 운영이 종료된 축사라도 오랫동안 지하수질에 영향을 미치는 것으로 보인다. 축종에 따라 오염원의 화학적 특성이 다른데, 지표수게는 그 영향이 나타나지만, 지하로 유입되는 동안 반응에 의하여 일부 용질이 제거되므로 지하수에서는 오염원 차이에 의한 영향이 나타나지 않았다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2017

Nitrate ($NO_3^-$), a common surface water and groundwater pollutant, poses a serious environmental problem in regions with intensive agricultural activities and dense population. It is thus important to identify the source of nitrate contamination to better manage water quality. Due to the distinct isotope compositions of nitrate among different origins, the dual isotope analysis (${\delta}^{15}N$ and ${\delta}^{18}O$) of nitrate has been widely applied to track contamination sources. This paper provided the underlying backgrounds in the isotope analysis of nitrate, which included typical ranges of ${\delta}^{15}N$ and ${\delta}^{18}O$ from various nitrate sources, isotope fractionation, the analytical methods used to concentrate nitrate from samples, and the potential limitations of the dual isotope analysis along with the resolutions. To enhance the applicability of the dual isotope analysis as well as increase the ability to interpret field data, this paper also introduced several case studies. Furthermore, other environmental tracers including ${\delta}^{11}B$ and $Cl^-/Br^-$ ratios were discussed to accompany the dual isotope analysis for better assignment of contamination sources even when microbial transformation of nitrate and/or mixing between contaminant plumes occur.