• Title/Summary/Keyword: 용존유기질소

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The Water Quality in the Soho Coastal Seawaters of Gamak Bay Before and After a Typhoon (가막만 소호해역에서 태풍 전후 수질 변동특성)

  • Lee Young-Sik;Moon Seong-Yong
    • The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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    • v.11 no.3
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    • pp.117-123
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    • 2006
  • The water quality before and after a typhoon was investigated as a part of a study on the increase of organic matter and on the fundamental measures to counter chemical oxygen demand (COD) in the eutrophic Soho coastal seawaters of Gamak Bay. The dissolved oxygen (DO) saturations were <54% when water column was stratified. The DO saturation was similar at surface and in the bottom layer after a typhoon $(78\sim88%)$, and a very high DO saturation (234%) was observed in the surface water after mass phytoplankton growth. The highest values of $NH_4-N,\;NO_3-N,\;PO_4-P$, and $SiO_2-Si$ were 18.22, 38.90, 1.58, and $52.10{\mu}M$, respectively, when freshwater entered after heavy rainfall events. In addition, high concentrations of $NH_4-N,\;PO_4-P$, and $SiO_2-Si$ were detected with low DO saturations in bottom water (>5m). A maximum chlorophyll (Chl.) concentration of $311.0{\mu}gl^{-1}$ was observed after typhoon, when a high-density Scrippsiella trochoidea red tide occurred with cell density of 42,000 cells $ml^{-1}$. The algal growth potential (AGP) was high after the typhoon. Nitrogen was always a limiting nutrient for phytoplankton growth. The highest COD level was $10.55mgl^{-1}$, and the main reason of the variation in COD was likely to be phytoplankton growth $(r^2=0.612,\;p=0.000)$. Organic matter, which entered the water column when the typhoon stirred the sediments, seems to have little effects on COD increase.

Effect of pH and Oxygen Back-flushing on Hybrid Water Treatment of Tubular Ceramic MF and Photocatalyst Loaded Polyethersulfone Beads (관형 세라믹 정밀여과와 광촉매 첨가 PES 구를 이용한 혼성 수처리 공정에서 pH 및 산소 역세척의 영향)

  • Park, Jin Yong;Park, Sung Woo;Byun, Hongsik
    • Membrane Journal
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    • v.24 no.1
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    • pp.39-49
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    • 2014
  • The effects of pH and oxygen back-flushing were investigated in hybrid process of ceramic microfiltration and PES (polyethersulfone) beads loaded with titanium dioxide ($TiO_2$) photocatalyst for advanced drinking water treatment in viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$). As increasing pH, $R_f$ decreased and J increased. Finally the maximum $V_T$ could be acquired at pH 9. Treatment efficiencies of turbidity was almost same independent of pH. Treatment efficiency of dissolved organic matters (DOM) decreased as increasing pH. As results of comparing the oxygen and nitrogen back-flushing, $R_{f,180}$ at oxygen back-flushing was the lower than that at nitrogen back-flushing, and the dimensionless final permeate flux ($J_{180}/J_0$) by initial permeate flux ($J_0$) at oxygen back-flushing was maintained the higher than that at nitrogen back-flushing except 10 and 12 min of back-flushing period (FT). Treatment efficiency of turbidity at oxygen back-flushing was a little higher than that at nitrogen back-flushing. Treatment efficiency of the DOM at nitrogen back-flushing was the higher than that at oxygen back-flushing. Also, treatment efficiency of turbidity at saturated oxygen was similar with those of oxygen and nitrogen back-flushing, but the treatment efficiency of DOM was increased significantly because OH radical could be generated by reaction between saturated oxygen and photocatalyst.

Pollution Status for Agricultural Reservior in Chungbuk Province (충북지역 농업용 저수지의 오염실태 조사연구)

  • Oh, Kwang-Young;Kim, Jin-Soo;Song, Chang-Sub;Kwon, Sung-Ill;Song, Chul-Min
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.987-992
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    • 2007
  • 충청북도 내의 농업용 저수지중 26개소를 선정하여 관개초기, 홍수기 및 비관개기의 연 3회에 걸쳐 저수율을 파악하고 채수를 실시하였다. 또한, 현장(수온, pH, DO, EC)과 실내 수질분석(Cd, As, Cn, Hg, 유기인, Pb, $Cr^{+6}$ PCB, ABS, COD, SS, TP, TN)을 실시하여 저수지의 오염도를 평가하였다. 저수율 측정결과, 홍수기(97%)가 관개초기(72%)나 비관개기(66%)보다 높게 나타났다. pH 값의 측정결과, 수질기준$(6.0{\sim}8.5)$을 만족하고 있는 저수지의 비율은 35%(9개소)의 낮은 값을 보였다. EC와 DO 및 SS농도의 측정결과, 거의 모든 저수지에서 수질기준을 만족하고 있었으며, COD, TN, TP농도 측정결과, 수질기준 만족도는 관개초기 100%, 홍수기 81%, 비관개기 65%로 나타나, 저수량이 많은 관개초기보다 저수량이 적은 비관개기에 질소와 인의 관리가 필요한 것으로 판단된다. 또한, 사람의 건강항목(CN, Hg, 유기인, PCB, Cd, 비소As, Pb, $Cr^{6+}$, ABS)은 모든 저수지에서 관개 초기, 홍수기 및 비관개기에 모두 수질기준을 만족하였다. 점오염원을 관리하기 위해서는 저수지 상류유역에 있는 마을하수도를 정비하고, 축산분뇨처리시설 등을 설치하여 저수지로의 유입부하량을 저감할 필요가 있다. 또한, 비점원오염을 관리하기 위한 대책으로서, 질소농도를 저감시키기 위해서는 용존성 성분을 제공하는 비료의 시용량을 줄여야하며, TP농도를 저감시키기 위해서는 강우시 입자성 인의 유출을 제어할 필요가 있으며, 이를 위해서는 비가 많이 오는 여름철에 나지(裸地)나 밭에 식생이나 멀칭(mulching) 등으로 토양침식을 방지할 필요가 있다.가용한 장 단기간의 관측자료와 물수지 분석 연산식의 추정치를 바탕으로 관측자료에 의한 물수지 분석을 수행하였다. 분석 결과로 산지 소하천 유역인 설마천 시험유역의 각 수문요소의 물이동간의 정량적인 값을 알 수가 있었으며, 앞으로 추가적이고 지속적인 수문모니터링이 운영되고 물순환 해석 모형에 의한 검증이 수행된다면 정량적인 물순환 관계를 규명할 수 있을 뿐만 아니라 이와 관련된 수문요소기술을 확보할 수 있을 것이다.절한 타협과 조정을 필요로 한다. 그러나 절제의 한계를 넘어선다고 생각되거나, 조정의 노력이 불가능하거나, 실패했을 때 폭력적인 행동으로 나타나게 된다. 리차즈(I.A Richards)는 분노와 공포는 일단 겉잡을 수 없는 경향이 있다고 하면서 오늘날 폭력에 대한 요구가 일상의 정서 생활에 있어, 억압을 통한, 빈곤함을 반영하고 있지 않은지 생각해봐야 할 것이라고 충고한다. 조성 가이드라인(안)을 제시하였다.EX>$\ulcorner$세종실록$\lrcorner$(世宗實錄) $\ulcorner$지리지$\lrcorner$(地理志)와의 비교를 해보면 상 중 하품의 통합 9개소가 삭제되어 있고, $\ulcorner$동국여지승람$\lrcorner$(東國與地勝覽) 에서는 자기소와 도기소의 위치가 완전히 삭제되어 있다. 이러한 현상은 첫째, 15세기 중엽 경제적 태평과 함께 백자의 수요 생산이 증가하자 군신의 변별(辨別)과 사치를 이유로 강력하게 규제하여 백자의 확대와 발전에 걸림돌이 되었다. 둘째, 동기(銅器)의 대체품으로 자기를 만들어 충당해야할 강제성 당위성 상실로 인한 자기수요 감소를 초래하였을 것으로 사료된다. 셋째, 경기도 광주에서 백자관요가 운영되었으므로 지방인 상주지역에도 더 이

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Introduction of a New Method for Total Organic Carbon and Total Nitrogen Stable Isotope Analysis of Dissolved Organic Matter in Aquatic Environments (수환경 내 용존성 유기물질의 총 유기탄소 및 총 질소 안정동위원소 신규 분석법 소개)

  • Si-yeong Park;Heeju Choi;Seoyeon Hong;Bo Ra Lim;Seoyeong Choi;Eun-Mi Kim;Yujeong Huh;Soohyung Lee;Min-Seob Kim
    • Korean Journal of Ecology and Environment
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    • v.56 no.4
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    • pp.339-347
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    • 2023
  • Dissolved organic matter (DOM) is a key component in the biogeochemical cycling in freshwater ecosystem. However, it has been rarely explored, particularly complex river watershed dominated by natural and anthropogenic sources, such as various effluent facility and livestock. The current research developed a new analytical method for TOC/TN (Total Organic Carbon/Total Nitrogen) stable isotope ratio, and distinguish DOM source using stable isotope value (δ13C-DOC) and spectroscopic indices (fluorescence index [FI] and biological index [BIX]). The TOC/TN-IR/MS analytical system was optimized and precision and accuracy were secured using two international standards (IAEA-600 Caffein, IAEA-CH-6 Sucrose). As a result of controlling the instrumental conditions to enable TOC stable isotope analysis even in low-concentration environmental samples (<1 mgC L-1), the minimum detection limit was improved. The 12 potential DOM source were collected from watershed, which includes top-soils, groundwater, plant group (fallen leaves, riparian plants, suspended algae) and effluent group (pig and cow livestock, agricultural land, urban, industry facility, swine facility and wastewater treatment facilities). As a result of comparing characteristics between 12 sources using spectroscopic indices and δ13C-DOC values, it were divided into four groups according to their characteristics as a respective DOM sources. The current study established the TOC/TN stable isotope analyses system for the first time in Korea, and found that spectroscopic indices and δ13C-DOC are very useful tool to trace the origin of organic matter in the aquatic environments through library database.

Evaluation of Biological Organic and Nutrient Removal Performance in Intermittent MBR Systems by Computer Simulation (컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 간헐폭기 MBR시스템에서의 유기물 및 영양염류 처리 성능 평가)

  • Yoo, Hosik;Rhee, Seung-Whee
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.21 no.3
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    • pp.82-92
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    • 2013
  • The Intermittent Aeration MBR systems have the advantage of controlling reaction time by changing aeration period and are one of economic BNR systems since these processes do not require MLSS recirculation that demands capital and operation costs. In this study, two intermittent aeration MBR systems were studied by computer simulation: an intermittent aeration MBR system that had both 1hr/1hr and 4hr/4hr aeration/unaeration periods at intermittent reactor and NEW INTERMITTENT-process that was an energy saving process and certified as a new process by Korean government. Since DO concentration reached only at 0.23mg/L at intermittent reactor when it was aerated, the Intermittent aeration MBR system having 1hr/1hr aeration/unaeration period showed simultaneous nitrification/denitrification and had the highest nitrogen and phosphorus removal efficiencies that were 57% and 55%, respectively. Since this study was based on the constant influent flow and characteristics, more studies are needed to define the operational characteristics of intermittent aeration MBR systems under dynamic influent conditions.

Variation in Nitrate Contamination of Shallow Groundwater in a Farmland in Gyeonggi-do, Korea (경기도 지역 농경지의 천부 지하수 내 질산염 오염특성과 변화)

  • Lee, Eun-Jae;Woo, Nam-Chil;Lee, Byung-Sun;Kim, Yang-Bin
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.41 no.4
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    • pp.393-403
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    • 2008
  • Hydrogeochemistry of groundwater was studied in order to identify the influence of cow manure, distributed to a farmland as organic fertilizer, on nitrate concentrations in shallow groundwater and its spatio-temporal variations. From monitoring wells, water levels were measured using automatic data loggers, and water samples collected and analyzed in Feb., April, June and Oct. 2007. The average electric conductivity and concentration of nitrate in the groundwater show the highest levels in April and decline in subsequent sampling times. Decreases in dissolved oxygen(DO) and nitrate concentrations from April to Oct. and corresponding increases in $HCO_3$ concentrations indicate denitrification processes by microorganisms. Spatial variation of nitrate concentration appeared to be affected by the redox conditions of groundwater controlled by geochemical reactions of Mn, Fe and DOC contents.

Studies on characteristics of water quality variation by the stream bed materials (하상재료에 의한 수질변화 특성에 관한 연구)

  • Hong, Il;Lee, Jin-Won
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2006.05a
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    • pp.1093-1097
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    • 2006
  • 하천수계는 여러 인자들의 상호작용을 통하여 변화하게 되며, 하천 자정능력에 관한 연구는 이를 중심으로 진행되어 왔다. 여러 환경 요인 중 하상재료는 하천의 조도와 수생태계의 특성을 변화시키게 되며, 유입수의 성상에 따라 수저퇴적물이 쌓이거나, 생물막이 형성되는 매개체 역할을 하게 된다. 특히, 하천의 폭이 좁고 수심이 얕은 개울에서는 하상 퇴적물이 수질에 기여하는 영향이 큰 것으로 알려져 있다. 국내하천의 경우 하상재료가 주로 모래와 자갈이 주를 이루고 있으며, 수심이 낮아 빛의 투과성이 양호하여 부착조류의 증식 및 하상재료(모래 및 자갈 등)를 기질로 한 생물막 형성 등 하상재료는 하천환경의 변화 및 수질변화가 일어나는데 상당한 기여를 하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 하천의 하상재료가 설치된 수로를 이용하여 이화학적요소를 조사, 분석함으로써 하상재료를 통한 수질변화 특성을 비교.검토 하였다. 그 결과 하상재료의 입경이 클수록 DO 변화가 더 큰 폭으로 증가 하였으며, 수위와 유속의 경우 수위가 낮으면서 유속이 적정수준일 경우 DO 증가가 나타나는 것으로 관측되었다. 하천수가 수로에 의해 순환되면서 유기물 저감속도의 측정결과 초기 흡착, 침전 등의 물리적 작용이 부착조류 증식 등의 생물학적 작용보다 우선되면서 입자성 유기탄소(POC)의 제거속도가 용존성 유기탄소(DOC) 의 경우보다 더 빠르고 우선되는 것으로 조사되었다. 영양염류의 경우 부착성조류에 의한 질소 제거능은 실제 질산화작용은 활발히 이루어졌으나 탈질작용에 의한 총질소의 제거는 미비한 것으로 나타났으며, 총인은 입자성유기탄소가 제거되는 것과 유사한 경향을 나타내 제거 기작이 대부분 흡착, 침전에 의한 물리적 자정 작용에 기인한 것으로 조사되었다. 또한 하상재료 입경 변화에 따른 수질변화 특성은 기질(하상재료)의 입경이 작을수록 오염물질의 분해능이 큰 것으로 나타났다. 이와 같이 여러 하천환경 요인 중 하상재료에 의한 하천환경의 다양한 변화는 수질변화 및 자정능력에 큰 영향을 미치게 된다.

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Monte Carlo Simulation Using QUALKO2 Model for Water Quality Reliability Analysis (수질 신뢰도 분석을 위한 QUALKO2 모형의 Monte Carlo 해석)

  • Han, Kun-Yeun;Choi, Hyun-Gu;Kwon, Na-Young;Im, Jae-Tae
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.2058-2062
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    • 2009
  • 1992년 한강수계법이 제정되면서 우리나라에 도입된 오염총량관리제는 현재 2차총량관리 시행계획수립 단계에 이르렀다. 오염총량제에서 수질모델은 수계구간별로 설정된 기준유량과 목표수질 조건을 달성하는 지를 판단할 수 있는 도구로 사용되며, 다양한 모델들이 사용되고 있다. 그 중 하천수질모형으로는 주로 QUAL2E, QUALKO, QUALKO2 모형으로 압축할 수 있다. QUAL2E 모형은 1980년대에 개발되어 국내외로 널리 이용하고 있으나 SOD를 0차나 일정량으로 처리하였고, 부착조류에 의한 용존산소 변화와 부유 조류 사멸시 발생하는 유기물이 고려되지 않았다. 또한 용존산소가 부족한 상태에서 반응이 활발한 탈질화과정이 포함되지 않아 이들 반응에 의해 수질이 영향을 받는 하천에 적용하기에는 한계가 있었다. 그리고 QUAL2E 모델은 여러 개의 지류를 가진 대형 하천에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 국내에서는 1999년 QUAL2E 모델에 WASP5의 장점을 접목시켜 QUALKO 모델을 개발하였다. 이 모델은 QUAL2E에 부유성 조류의 사멸로 인한 유기물의 내부증가, 탈질화 반응 및 부착식물의 광합성 호흡 과정을 추가한 것이다. 또한 QUAL2E 모델에서 BOD는 CBOD로 입력되고 모의되므로 bottle BOD의 개념이 결여되어 있으므로 이러한 문제점을 보완하고, 조류의 생산 및 사멸에 의한 내부생산 유기물 증가와 탈질화 반응 과정을 추가한 것이다. 우리나라에서 진행되고 있는 총량관리 대상물질은 2010년까지는 $BOD_5$이며, 2011년부터는 일부 지역에 총인이 포함될 예정이다. 2007년에 실험실에서 측정하는 BOD5나 유기성 질소 또는 유기성 인을 그대로 입력하여 계산되고 출력할 수 있으며, 향후 오염총량제의 관리대상항목으로 논의되고 있는 TOC를 모의할 수 있는 QUALKO2가 개발되었다. 이에 본 연구에서는 향후 활용도가 클 것으로 기대되는 QUALKO2 모형에 기존 QUAL2E-UNCAS 모형에 서 수행할 수 있는 불확실성 해석 기법인 Monte Carlo 모의를 가능하도록 모형을 수정하고자 한다. 실제 하천에서의 수질해석에 대한 단순한 표현인 수학적 모형은 불확실성을 내포하고 있으며, Monte Carlo 해석을 사용하여 모형의 불확실도 정량화와 매개변수의 불확실성을 통계학적으로 기술할 수 있다. 또한 각 지점에 대한 계산결과치들에 대해 빈도 및 누가빈도분포 값을 제시함으로서 모형 예측치들의 전반적인 분포경향을 평가할 수 있으며, 하천수질에 대해서 환경기준치를 위배할 가능성을 산정하는데 활용할 수 있다. 우리나라 실정에 맞는 QUALKO2 모형에 Monte Carlo 모의를 통해 신뢰도 기반의 수질해석을 수행하게 된다면 수질정책의 기초자료 제공에 기여할 것으로 판단된다.

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Distribution of Nitrogen Components in Seawater Overlying the Gomso Tidal Flat (곰소만 조간대 해수 내 질소 성분의 시공간적인 분포)

  • 양재삼;김기현;김영태
    • The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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    • v.8 no.3
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    • pp.251-261
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    • 2003
  • As a part of an on-going project investigating flux of materials in Gomso Tidal Flat, we have monitored temporal and spatial distribution of nitrogen components(TN, PON, DON, DIN) and have sought the relationships with the freshwater input(tidal range, salinity), the biological activities(chlorophyll-${\alpha}$, TP, DIP, silicate) and the resuspended bottom sediment in seawater(SPM) from 1999 to 2000. TN in seawater was 39.05 $\mu\textrm{m}$ol 1$\^$-1/ (31.03∼42.93 $\mu\textrm{m}$ol 1$\^$-1/) without any statistical difference(p<0.05) between the studied periods. Organic nitrogen (DON and PON) occupied 75%, 95%, 73%, and 75% in April, August, September and November, respectively. DON and PON have been found within the narrow concentration ranges of 11.30∼16.38 $\mu\textrm{m}$ol 1$\^$-1/ and 13.16∼20.04 $\mu\textrm{m}$ol 1$\^$-1/ in spite of severe environmental differences through the studied periods. Dissolved fractions of nitrogen(DON and DIN) occupied 53∼65% of TN. Only DIN varied with an evident temporal variability: low concentrations(1.325∼1.616 $\mu\textrm{m}$ol 1$\^$-1/) in August and high enrichment(8.377∼14.65 $\mu\textrm{m}$ol 1$\^$-1/) in September. High consumption rate of DIN by phytoplankton and a long-lasted drought probably induced such low concentration of DIN in August. Eventually heavy precipitation probably introduced plenty of new nitrogen sources into Gomso Bay in September. The portion of PON, DON and DIN in the total nitrogen was 40%, 38% and 22%, respectively. Their contents were in the order of DON>PON>DIN for the year round except PON>DON>DIN only in September. The highest DON portion in August probably due to the active microbial decomposition of organic material in summer. Only in April, some evident negative correlations have been found between chlorophyll-${\alpha}$ and DIN mostly nitrate(-0.64, p<0.01), phosphate(-0.46, p<0.01) and silicate(-0.55, p<0.01). The Si(OH)$_4$/DIN/DIP ratios in the water column suggests the limitation of DIN for the growth of phytoplankton during the dry summer in Gomso Bay, which was the case of August in this work. Even with some difference between the studied periods, the primary factors on the distribution of nitrogen components in seawater overlying the Gomso Tidal Flat have been the tidal range and the freshwater input, but the additional variations were due to the biological activities.

Rates and Controls of Organic Matter Mineralization and Benthic Nutrient Release in the Coastal Sediment Near Lake Shihwa (시화호 인근 연안 퇴적물의 유기물 분해 특성, 저층 영양염 용출 및 조절요인)

  • SHIN, JAE-HYUK;AN, SUNG-UK;CHOI, JAE-HOON;LEE, HYO-JIN;WOO, SEUNG-BUHM;HYUN, JUNG-HO;KIM, SUNG-HAN
    • The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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    • v.26 no.2
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    • pp.110-123
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    • 2021
  • We investigated geochemical constituents of pore-water and sediment, rates of organic carbon (Corg) oxidation and sulfate reduction (SR), and benthic nutrient flux (BNF) to elucidate characteristic of Corg oxidation and its control in the coastal area near Lake Shihwa. The study sites were selected in the vicinity of Soraepogu (E0), Songdo tidalflat (E1) and Oido dock (E3) and in front of floodgate Shihwa tidal plant (E5). The Corg contents in the sediments and concentrations of ammonium and phosphate in pore water exhibited the highest value at EO, and gradually decreased toward the outer sea (E1, E3, E5). Rates of anaerobic Corg oxidation (260.6 mmol C m-2 d-1) and SR (91.4 mmol S m-2 d-1) at E0 were 4-9 and 6-54 times higher than at the site of outer sea (E1, E3, E5). Rates of SR at E3 and E5 accounted for 11-23% of anaerobic Corg oxidation, whereas it comprised 47-70% of anaerobic Corg oxidation at E0 and E1. Rates of Corg oxidation and SR showed a highly positive correlation with the concentration of dissolved organic carbon (r2 = 0.795 and 0.777, respectively). The BNF at E0, E1, and E3 accounted for 120-510% and 26-178%, respectively, of the N and P required for primary production in the water column. Overall results suggest that the Corg oxidation in the sediment controlled by concentration of dissolved organic carbon in the pore water and the excessive Corg oxidation stimulates the benthic nutrient flux, which may cause a phytoplankton bloom in the water column.