• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권1호
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• pp.14-22
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• 2006

Cd과 Cr(VI)으로 동시에 오염된 지하수 정화에 반응벽체 공법을 적용하기 위하여 환원능과 흡착능을 동시에 가지는 새로운 반응 물질인 Fe-loaded zeolite의 반응성을 실내 주상실험을 통해 평가하였다. Cd과 Cr(VI)을 동시에 포함한 오염용액을 반응물질이 충진된 칼럼에 주입하고, 이 칼럼을 통과한 유출수에서의 Cd과 Cr(VI) 농도를 측정하여 파과곡선을 얻는 방법으로 본 주상실험을 수행하였다. 유출수의 농도 분석 결과 Cd의 파과는 Cr(VI)의 파과곡선이 완료되는 시점까지 전혀 관찰되지 않아, 반응물질의 전반적인 효율은 Cr(VI)에 대한 반응성에 의해 결정됨을 알 수 있었다. Cr(VI)의 파과곡선은 파과 시작점이 다소 지체되고 파과의 진행 속도도 느려지며 파괴곡선의 상대농도 값이 1까지 증가하는 양상을 나타내었다. 이러한 Cr(VI) 파과곡선의 양상을 정량적으로 묘사하기 위하여 형상계수라고 하는 새로운 계수 ${\alpha}$와 ${\beta}$를 정의하고, 이를 오염물질의 이동방정식에 적용함으로써 파과곡선의 지체 정도와 기울기 정도를 나타내었다. 초기 주입 용액의 농도가 증가할수록 ${\alpha}$값은 감소하였고, 이로부터 파과곡선의 시작 시점이 빨라 지는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 주입 용액의 속도가 증가할수록 ${\beta}$ 값이 감소하였으며, 이로부터 파과곡선의 기울기가 점차 가팔라지는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 Fe-loaded zeolite를 반응벽체 내 반응물질로 적용할 경우, Fe-loaded zeolite는 지하수 상에 존재하는 서로 다른 이온 형태의 중금속인 Cd과 Cr(VI)을 효과적으로 동시에 제거할 수 있음을 획인하였으며 이때, Fe-loaded zeolite를 통한 Cr(VI)의 파과는 지하수 흐름이 빠를수록 파과의 진행이 더욱 급격히 나타날 것이며 오염농도가 높은 지하수일수록 파과의 시점이 빠르게 나타나 반응물질은 그 사용 한계 에 다다르게 될 것임을 예측할 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권4호
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• pp.194-205
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• 1999

1998년 2월에 황강리 광화대의 일부 폐금속광산(상곡,금실,장풍 및 삼덕)수계에서 채취한 지표수를 대상으로 수리지구화학적 특성과 환경동위원소의 거동을 고찰하였다. 연구지역에 분포하는 일반적인 지표수는 $Ca^{2＋}$. 알카리 원소 N $O_3$$^{－}$ 및 C $l^{－}$이 풍부하나. 광산부근의 지표수로 가면서 상대적으로 $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$. 중금속 원소 HC $O_3$$^{－}$ 및 S $O_4$$^{2－}$ 가 부화되어 있다. 또한 광산수계의 지표수에서 pH는 낮고 EC와 TDS는 아주 높다. 이 지표수들의 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O(SMOW) 값은 각각 －65.0~－71.2$\textperthousand$ 및 －9.1~－10.2$\textperthousand$의 범위를 보이며. d($\delta$D－$\delta$$^{18}$ O) 값은 7.3~10.9 이다. 이 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O 비는 비광산 지역의 지표수에서 광산지역의 물로 갈수륵 무거운 값을 갖는다. 이 동위원소외 조성과 TDS, HC $O_3$$^{－}$ , S $O_4$$^{2－}$ 및 $Ca^{2＋}$의 함량온 양의 상관도를 보여준다. WATEQ4F를 이용하여 포화지수를 계산해 볼 때, 광산부근의 지표수에서 사장석. 방해석. 돌로마이트 및 점토광물들은 대부분 용해성 조건을 가지나, 하류로 가면서 비광산 지역의 지표수가 유입됨에 따라 점진적으로 평형상태로 변한다. 그러나 비광산 지역의 지표수에서는 거의 모든 광물종이 포화상태 또는 침전조건을 나타낸다. 지구화학적 모델링을 통하여 규명된 잠제적 독성원소들은 광산수계에서 황산염(MS $O_4$$^{2－}$ ) 또는 단독 양이온( $M^{2＋}$)으로 존재하나, 비광산 수계에서는 탄산염(C $O_3$$^{－}$) 또는 수산화물(O $H^{－}$) 형태의 복합 음이온으로 존재하는 것으로 밝혀졌다. 한편 조선누층군의 석회암질암이 모암을 이루는 상곡 및 금실광산 부근의 물이 옥천누층군에 속하는 변성퇴적암과 쥬라기의 화강암류가 분포하는 장풍 및 삼덕광산 수계의 물보다 pH가 높고 $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$ 및 HC $O_3$$^{－}$의 함량이 많으며 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O의 조성 또한 무거운 특징이 있다. 그러나 이들은 광산폐수에의 오염에 의하여 거의 동일한 수리지구화학적 진화경향을 보인다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제56권4호
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• pp.229-234
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• 2013

석탄회는 B, Ca 등의 식물영양소를 함유하고 토양과 유사한 성분함량을 갖고 있어 농경지 토양의 비옥도 증가 및 개량을 위한 물질로 농업적으로 활용 가능성이 클 것으로 판단된다. 본 연구는 비산재를 과립형태로 제조하여 개량제로 시비하였을 때 논토양과 벼의 생육에 미치는 영향을 평가하였다. 시험구의 처리는 무처리구, 화학비료 처리구, 석탄회 시비구 2종으로 구성하였으며, 실제 농경지에 적용하였고, 벼 재배 후 토양의 특성 변화와 농작물의 수량 및 품질을 분석하였다. 벼 재배 후 개량제를 처리한 토양의 화학적 특성은 pH, EC 및 유기물 함량이 대조구와 큰 차이를 나타내지 않았다. 하지만 유효인산, 유효규산과 치환성 칼슘, 마그네슘의 함량은 대조구(127, $23mg\;kg^{-1}$; 1.18, $0.08cmol_+kg^{-1}$)보다 증가하여 유효인산과 유효규산은 최대 149와 $27mg\;kg^{-1}$, 치환성 양이온은 1.28과 $011cmol_+kg^{-1}$으로 관행시비와 비슷한 효율성을 나타냈다. 벼의 생육 측면에서 초장, 엽색도 분얼수는 개량제를 처리한 처리구에서 가장 높은 것으로 나타났고, 생산량 측면에서 통계적으로 유의성은 없지만 등숙률, 백미중이 개량제 처리에 따라 무비구에 비해 7% 수준 증가하였다. 또한 연구에서 사용한 화학적 첨가물을 함유한 개량제의 처리는 백미 중의 성분함량 중 T-N, $K_2O$ 및 $P_2O_5$ 함량을 증가시켰으며, 질소의 공급은 체내 단백질함량을 증가시키는데 도움을 준 것으로 나타났다. 토양 및 쌀 분석결과 유해중금속의 함량은 대조구와 비슷한 수준으로 나타나 안전성이 검증되었다. 본 연구의 결과를 토대로 석탄회를 농업 측면에서 재활용할 경우 토양과 작물에 유익한 환경을 제공할 수 있고, 자원의 재활용 측면에서 연구가치가 높을 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제4권2호
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• pp.71-77
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• 1985

아연광산(亞鉛鑛山) 주변(周邊)에서 답토양(畓土壤)과 현미(玄米) 36점을 채취(採取)하여 축차분별분석(逐次分別分析)에 의해 토양(土壤) 중(中) Cd, Zn, Cu 및 Pb의 각(各) 형태별(形態別) 함량비(含量比)를 구하고, 중금속(重金屬)의 형태(形態)에 미치는 토양(土壤) 특성(特性)과 수도(水稻)의 흡수(吸收)와 관계가 깊은 화학적(化學的) 형태(形態)를 밝히기 위해 실험(實驗)하였다. 토양(土壤) 중(中) Cd의 형태별(形態別) 함량(含量)은 치환태(置煥態), 유기태(有機態) 및 carbonate 태가(態) 거의 같았으며 전(全) Cd의 73.9%를 차지하였다. 토양 중(中) Zn,은 잔류성(殘留性) Zn이 63.8%로 가장 높았다. Cu와 Pb의 형태별(形態別) 함량비(含量比)의 순위(順位)는 비슷하였다. 토양(土壤)의 pH가 높을수록 치환태(置換態) Cd, Zn, 및, Pb는 감소(減少)하였으며, 유기태(有機態)와 carbonate 태(態), Cd, sulfide 태(態) Cd, Zn, 및 Pb는 증가(增加)했다. 토양(土壤) 중(中) 유기물함량(有機物含量)은 유기태(有機態) Cd, Zn, 및, Pb는 carbonate 태(態) Cu와 정(正)의 상관(相關)을 보였다. 양(陽)이온치환용량(置換容量)이 증가(增加)하면 치환태(置換態) Cd, Zn, Cu 및, Pb, 유기태(有機態) Cu는 감소(減少)하였으나 carbonate 태(態) Cd, sulfide 태(態) Cd, Zn, Cu 및, Pb, 잔류성(殘留性) Cu는 증가(增加)하였다. 현미(玄米) 中 Cd 함량(含量)은 토양(土壤) 중(中) 전(全) Cd, 유기태(有機態) Cd, carbonate 태(態), sulfide 태(態) Cd 및 잔류성(殘留性) Cd와 높은 정(正)의 상관(相關)을 보였다. 그러나 토양(土壤) 중(中) Pb는 어떠한 형태(形態)도 현미(玄米) 중(中) Pb 함량(含量)과 상관(相關)이 없었다. 토양(土壤) 중(中) 수용태(水溶態)와 치환태(置換態) Zn 함량(含量)은 현미(玄米) 중(中) Zn 함량(含量)과 높은 정(正)의 상관(相關)을 보였다.

• 유기물자원화
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• 제13권2호
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• pp.107-120
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• 2005

산림훼손토양 복원 유기성소재로 부숙토를 제조하기 위하여 하수슬러지와 제지슬러지의 혼합에 따른 부숙토 제조과정중의 온도변화는 외부온도가 낮았던 초기 5일간은 변화가 없었으나 5일차에 1차 뒤집기 이후 A, C처리구는 각각 10, 9일차에 $50^{\circ}C$ 이상으로 온도가 증가된 후 15일 이후 감소하는 경향을 나타내었다. 부숙화 18일에 2차 뒤집기 이후 온도변화는 $10^{\circ}C$이하로 주발효 종료시점으로 판단되었고 이후 후숙기간 동안 온도는 점차 낮아져 30일차에는 안정화되었다. 수분함량은 모든 처리구가 9일차부터 감소하는 경향을 나타내었으나 부자재의 혼합이 적은 A, B처리구는 수분감소량이 1일차와 36일차에 비슷하였다. pH 변화는 5에서 10일 사이 약 pH 1 감소를 하였으나 10일 전후를 기준으로 다시 상승하여 36일차에는 1일차와 비교하여 약 pH 0.4 내외의 감소를 보였다. 총탄소 함량은 4~7% 감소하였으며 총질소는 0.5%이내 증가하는 결과를 보였다. C/N율은 모든 처리구에서 8 이내 감소하였다. 암모니아태 질소는 500mg/kg 이내 감소하고 질산태 질소는 173mg/kg 이내 증가하는 경향을 나타내었다. 양이온치환용량(CEC)은 모든 처리구에서 $30cmol^+/kg$ 이상 증가하는 경향을 나타내었다. 부숙토 제조과정 중 중금속의 함량은 초기와 최종에서 큰 변화는 없었으며 공정규격 가 등급에 적합하였다. 부숙도 판정에서 C처리구가 원형여지크로마토 그래피에서 완숙은 아니지만 부숙이 진행된 것을 확인할 수 있었고 식물독성 실험에서도 배추와 잔디에서 각각 64, 66의 G.I값을 나타내어 처리구 중 가장 높은 부숙도를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.551-557
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• 2013

본 연구에서는 환경오염을 발생시키는 위험한 중금속 물질들인 카드뮴과 납의 검출 능력을 향상시키기 위해, 순수한 탄소나노튜브(p-CNT) 전극 및 티올화된 탄소나노튜브(t-CNT) 전극을 이용하여 카드뮴과 납 금속의 민감도를 평가하였다. 또한, 두 금속이 동시에 포함되어 있을 때의 상호작용 반응기작을 분석하였다. 이를 위해, 네모파 벗김전압전류법이 이용되었는데, 두 CNT 전극에서 모두 네모파 벗김전압전류법의 최적조건으로, 30 Hz의 주파수, -1.2 V vs. Ag/AgCl의 석출전위 및 300 s의 석출시간이 결정되었다. 민감도 측면에서 카드뮴과 납 모두 t-CNT 전극에서 p-CNT 전극보다 더 좋은 결과를 얻었다. 두 금속의 센서민감도를 각각 측정하였을 때, 카드뮴의 경우 p-CNT 및 t-CNT 전극에서 $3.1{\mu}A/{\mu}M$ 및 $4.6{\mu}A/{\mu}M$의 센서 민감도를 보였고, 납의 경우 p-CNT 및 t-CNT 전극에서 $6.5{\mu}A/{\mu}M$ 및 $9.9{\mu}A/{\mu}M$였다. p-CNT 전극에서 t-CNT 전극보다 센서민감도가 좋은 이유는, CNT에 티올기를 적용시키면서 금속이온의 반응속도가 증가되기 때문이다. 두 금속을 동시에 넣고 민감도를 측정할 경우, 전극에 관계없이 납의 센서민감도가 카드뮴의 센서 민감도보다 우수하였다. 납과 카드뮴 중 납의 센서 민감도가 우수한 이유는 납의 표준전극전위가 낮아 산화반응성이 우수하여 카드뮴보다 더 먼저 전극위에 석출되어, 벗김반응시에 표면에서 떨어져 나가기 쉽기 때문이다.

• 한국산림과학회지
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• 제86권3호
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• pp.324-333
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• 1997

충남(忠南) 금사군(錦山郡) 복수면(福壽面) 폐탄광지역(廢炭鑛地城) 토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 특성(特性)과 폐탄광(廢炭鑛) 및 폐광석(廢鑛石)더미에서 유출되는 산성(酸性) 광산폐수(鑛山廢水)의 유입으로 인한 하상퇴적물(河床堆積物) 및 토양수(土壤水)의 오염실태(汚染實態)를 조사하였다. 폐탄(廢炭)으로 덮혀 있는 지역은 토양층위(土壤層位)가 발달하지 않았으며, 용적밀도(容積密度)가 $1.83g/m^3$로 매우 높았다. 토양산도(土壤酸度)는 탄질(炭質)에 의해 오염(汚染)을 받은 지역(地域)이 pH 4.01-4.11로 산성(酸性)을 나타냈으며 비오염지역(非汚染地域)은 pH 5.03-5.13으로 나타났다. 토양(土壤)과 하상퇴적물(河床堆積物)의 중금속(重金屬)들중 As. Cr, Ni, Mo, Ba 등은 폐탄(廢炭)의 영향을 받은 오염지역(汚染地域)이 폐탄(廢炭)의 영향을 받지 않은 비오염지역(非汚染地域)(낙엽송(落葉松) 식재지(植栽地))에 비하여 공히 높은 함량(含量)을 나타냈으며 특히 As와 Mo가 높았다. 토양(土壤) 및 하상퇴적물(河床堆積物)의 주원소(主元素) 및 미량원소(微量元素)의 구성별(構成別) 상대적(相對的)인 비(比)에서 $K_2O/Na_2O$에는 탄질물(炭質物)을 많이 함유(含有)하고 있는 토양(土壤) 및 오염지역(汚染地域)의 하상퇴적물(河床堆積物)내에서 높았고, $MgO+Fe_2O_3+TiO_2/CaO+K_2O$는 오염지역(汚染地域)에서 상대적(相對的)인 비(比)가 낮았다. 토양수(土壤水)의 pH는 오염지역(汚染地域)이 3.4-4.2로 강산성(强酸性)이었으며, 토양(土壤)의 산성화(酸性化)로 $Na^+$, $K^+$, $Mg^{+2}$ 등 양(陽)이온의 용탈(溶脫)이 촉진되어 토양(土壤)의 완충능력(緩衝能力)이 낮았다.

• 한국환경농학회지
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• 제23권1호
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• pp.28-33
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• 2004

토양중 중금속이 식물에 흡수 및 이행되는 것을 경감시켜 여기에서 생산된 농산물의 안전성 향상을 위한 기초자료를 확보하고 논토양의 카드뮴 유효도와 흡수이행에 미치는 석회와 humic acid 처리 효과를 구명하기 위하여 실내실험과 포트실험을 수행하였다. 실내실험에서 공시토양에 2.5와 5.0 ton/ha의 석회와 1%와 2% humic acid를 처리한 후 토양중 가용성 카드뮴 함량 변화를 조사한 결과 두 처리 모두 14일까지는 담수상태에서 처리효과로 인하여 가용성 카드뮴 함량이 감소하다가 그 이후에는 토양의 완충능에 의해 다시 증가하는 경향이었다. 이때, 토양의 가용성 카드뮴 함량은 토양 pH 및 양이온치환용량과 부의 상관이 있었다. 2.5 ton/ha의 석회와 1%의 humic acid를 처리한 후 담수시켜 안정화된 다음 벼를 재배하여 조사한 결과, 석회와 humic acid 처리에 비해 분얼기와 수확기의 치환태 및 수용태 카드뮴 함량이 낮아졌으나, 분얼기에 비해 수확기에 토양중 이동이 어려운 산화물 및 탄산염태와 황화물 및 잔류태의 함량이 증가하였다. 식물에 흡수가 용이한 형태로 알려진 치환태와 수용태는 모두 토양 pH와 고도의 부의 상관이 있었다. 수확기의 줄기, 잎 및 현미 건물 중은 석회 및 humic acid 처리구에서 대조구에 비해 모두 높았고, 특히 석회 처리구의 건물중이 현저하게 높았다. 석회 처리구에서 줄기와 잎의 카드뮴 함량은 각각 1.01과 0.37 mg/kg으로 대조구와 비슷하였으나, 뿌리와 현미의 카드뮴 함량은 각각 2.11과 0.09 mg/kg으로 대조구에 비해 낮았다. 지상부와 뿌리의 카드뮴 함량은 humic acid 처리에 의해 현저히 낮아졌으며, 특히 현미로의 카드뮴 이행도 월등히 낮게 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제29권3호
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• pp.157-181
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• 2020

하천, 호소 및 해양항만의 퇴적물은 수계로 배출된 오염물질의 종착점이면서 동시에 지속적으로 오염물질을 수계로 배출하는 오염원(source)으로 작용한다. 지금까지 오염퇴적물은 육상매립 또는 해양투기해왔던 것이 현실이었다. 하지만 육상매립은 고 비용, 해양투기는 런던협약으로 인해 전면 금지되었다. 따라서 본 연구에서는 대상부지인 왕궁축산단지의 오염퇴적토를 대상으로 토양정화방법을 적용하여 연구하였다. 토양정화방법은 해외 적용사례와 국내 처리 가능한 적용기술을 선별하여 전처리, 퇴비화, 토양세척, 동전기, 열탈착을 적용하였다. 오염특성파악을 위한 대상 부지 조사결과 수질은 용존산소(Disolved Oxigen, DO), 부유물질(Suspended Solid, SS), 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphorus, TP) 이 방류수 수질기준을 초과하였고 특히 SS, COD, TN, TP는 기준을 수십 배에서 수백 배 초과하였다. 토양은 돼지사료의 성장을 촉진하는 구리, 아연의 농도가 높게 나타났으며, 카드뮴이 토양환경보전법 기준치 1지역을 상회하였다. 전처리기술은 하이드로사이클론을 활용하여 입도분리를 실시하였으며, 미세토양이 80% 이상 분리되어 선별효율이 높게 나타났다. 퇴비화는 유기물 및 석유계 총 탄화수소(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH) 오염토양을 대상으로 실시하였으며, TPH는 우려기준 이내로 처리되었고, 유기물의 경우 대장균이 높게 분석되어 70℃에서 퇴비화 최적조건을 적용하여 비료규격을 만족하였으나 비료규격에 비하여는 유기물함량이 낮게 분석되었다. 토양세척은 연속추출시험결과 Cd는 미세토에서 5단계인 잔류성(Residual)물질이 확연하게 존재하였고 Cu 및 Zn은 오염분리가 쉬운 이온교환성(1단계), 탄산염(2단계), 철/망간산화물(3단계)의 함량이 대부분을 차지했다. 산용출과 다단세척을 단계별로 적용결과 염산, 1.0M, 1:3, 200rpm, 60min이 최적 세척인자로 분석되었으며 다단세척실험결과 오염 퇴적토는 대부분 1단에서 토양환경보전법 우려기준을 만족하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 적용성 시험결과 중금속오염이 높은 오염토는 전처리 후 토양세척을 적용하여 처리토를 골재로 활용하고, 유기물 및 유류 오염토는 퇴비화를 적용하여 오염물질과 대장균을 사멸한 후 부숙토로 사용하는 것이 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제33권6호
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• pp.416-431
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• 2000

본 연구는 밭 토양에서 종류가 상이한 퇴비시용이 토양 중 이화학생 변동에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 밭토양 토성은 양토와 사양토를 공시하여 계분퇴비, 우분퇴비, 분뇨잔사 및 식품오니퇴비 등 4종을 사용하였다. 퇴비 시용량은 0, 40, $80Mg\;ha^{-1}$ 수준으로 처리하여 1994년부터 1997년도까지 4년간 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 발 토양의 pH는 분뇨잔사 연용구에서 pH 4.4~5.0까지 감소되었으며, 다른 퇴비시용구는 무시용구에 비하여 증가되는 경향이었다. 밭 토양의 EC변화는 퇴비시용 후 20일경에 제일 높았다가 그후 40일까지 낮아진 후 일정한 수준을 유지하였다. 토양 중 가용성 질소 함량은 퇴비 시용 초기에는 $NH_4-N$가, 후기에는 $NO_3-N$함량이 높은 비율로 용출 되었고, 퇴비종류별로는 분뇨잔사 시용구가 제일 높았다. 밭 토양의 유효인산은 양토에서는 토심 0~20cm 부위에, 사양토는 0~50cm 부위까지 집적되었다. 퇴비 연용에 의한 년간 누적량은 사양토가 양토보다 17%정도 더 많았다. 토양의 염기포화도는 퇴비 시용량이 많고 연용 회수가 많을수록 증가되었다. 양토의 무처리구 염기포화도는 45%인 반면에 퇴비 $80Mg\;ha^{-1}$을 4년간 연용한 처리구 87~97% 범위이었다. 사양토는 무처리구의 염기포화도가 30.4% 이었으나 퇴비 $80Mg\;ha^{-1}$을 3년간 연용한 처리구는 81~92%에 달하였다. 동일한 퇴비시용 수준에서 연평균 염기포화도 증가율은 사양토가 양토보다 2.0~3.7배 더 높았다. 밭 토양 중 양이온은 퇴비 시용으로 무시용구에 비하여 Ca은 2배, K는 3~5배, Mg는 2~3배가 증가되었다. 토심별로는 0~20cm 부위에 가장 많이 포화되었으며, 토심이 깊어질수록 포화도는 낮아지는 경향이었다. 토양 중 중금속함량은 계분 및 우분퇴비 시용시는 무시용과 차이가 없었으나, 분뇨잔사 시용으로 Ni, Fe, Cu, Zn등이, 식품오니 시용구에서는 Ni, Cr함량이 무시용보다 약간씩 증가되었다.