본 연구에서는 질산염(${NO_3}^-$)과 용존산소(DO)에 의한 생물학적 퍼클로레이트 환원의 저해 그리고 전자공여체를 차지하기 위한 이러한 전자수용체들의 경쟁적 관계를 조사하고자 염소이온프로브(chloride ion probe)를 직접적인 측정방법으로 사용하였다. 퍼클로레이트 환원미생물을 포함하는 플라스크에서 염소이온프로브를 이용하여 염소생성 (=퍼클로레이트 환원)을 모니터링하였다. 2 mM 퍼클로레이트의 생물학적 환원은 2 mM의 질산염에 의해 저해를 받았으며, 염소이온 생성율이 퍼클로레이트가 단독으로 존재하는 경우에 비해 30% 정도 감소하였고, 아세테이트가 제한된 상태이며 질산염과 퍼클로레이트가 공존하는 경우는 염소이온의 생성율이 약 70% 정도 감소하였다. 7-8 mg/L의 용존산소와 2 mM의 퍼클로레이트가 공존하는 조건에서 아세테이트의 공급정도와 상관없이 퍼클로레이트의 생물학적 환원작용이 완벽하게 저해를 받았다.
질산, 인산, 불산을 페수처리한 슬러지를 가열함에 따라서 아파타이트 결정으로 발달하는 과정을 살펴보면 질산칼슘의 분해에 따라서 아파타이트가 생성되지만 HF는 분해되지 않고, 결정내에 잔류하고 있다는 것을 알 수가 있다. 따라서 $900^{\circ}C$에서 2시간 소성한 아파타이트를 물에 용출시킬 대 HF가 용출되어 나오므로 그 사용에 제한이 되고 있다. 이러한 현상을 방지하고, 양론적인 아파타이트를 제조하기 위하여 인산 이온을 흡착 시키고 $900^{\circ}C$에서 2시간 소성한 결과 불소이온은 대폭적으로 감소되었고, Ca/P의 몰비는 양론적인 1.67에 근접하였고, 이 조건에서 합성한 아파타이트는 중금속의 흡착, 인 및 COD의 흡착, 제거율이 우수하였다.
질산 산성에서 얻은 $MoO_4^{2-}$와 $WO_4^{2-}$의 용리곡선과 Z값에 따른 텅스텐의 UV스펙트럼 변화로부터 질산 농도 변화에 따른 이들 이온들의 화학종과 평형관계를 연구하였다. 물리브덴은 0.05M 이상의 질산 용액에서$Mo_8O_{26}^{4-} + 20H^+$${\rightleftharpoons}$$8MoO_2^{2+}$ + $10H_2O$반응에 의해 $MoO_2^{2+}$이온을 생성하여 이 이온이$MoO_2(NO_3)_2$와 같은 질산착물을 생성하는 것으로 보인다. 질산 산성에서 텅스텐산의 용리현상은 과염소산에서와 유사하다. 그래서 과염소산에서 존재하는 텅스텐의 평형관계가 질산 산성에서도 존재한다고 생각된다. 이들 텅스텐의 용리현상 결과를 Z값에 따른 텅스텐의 UV스펙트럼 변화와 비교하였다.
일반적으로 중금속이나 질산성 질소와 같은 이온성 물질들은 사람의 건강이나 생태계에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 이들 오염물질들은 그 종류에 따라 건강에 피해를 주는 정도에 차이가 있지만 안전한 생태환경을 유지하기 위해서는 이들 물질들을 효과적으로 처리할 수 있는 필터가 필요하다. 전극 필터에 최대한 많은 이온들을 흡착시키기 위해서는 전극의 비표면적을 높이는 것이 매우 중요하다. Metal Fiber Filter의 제작과 제작된 Filter의 전기적 특성과 비표면적 향상, 고정성 및 통전성, 축전용량과 전기흡착 및 탈착 경향을 관찰하기 위해 3전극 시스템을 이용하여 Cyclic Voltammetry(CV)와 Chrono-amperometry(CA)를 측정하고 표면의 기공 구조를 관찰하기 위해 주사전자현미경 (SEM;Scanning Electron Microscope)을 이용하여 전극에 생성된 미세 기공의 크기 및 크기 분포를 측정한다. 또한 제작된 Filter 전극을 이용하여 전기장 하에서 수질 속에 있는 질산성이온의 선택적 제거 효율을 측정하여 보고, 측정된 데이터 값을 통해 Metal Fiber Filter의 전기적 특성과 중금속이나 질산성 이온 물질들을 선택적으로 제거할 수 있는 Filter 전극 설계 근거를 제시하고자 한다.
시판되고 있는 강염기성 $Cl^{-}$형의 음이온 교환수지를 사용하여 회분식 질산성 질소 제거 실험을 행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 수지의 종류에 따라 제거특성은 달랐다. 수지의 량이 많을수록, 계의 온도가 톡을 수록 질산성 질소이 제거효율은 높아졌다. 원수의 농도는 낮을수로그 원수의 공급유속은 느릴수록 질산성 질소의 제거효율이 좋았다. 음이온에 디한 겔형 이온교환수지인 SA 10A의 선택성은 ${SO_4}^{2-}>{No_3}^->NO_{2-}>{HCO_3}^-$로써 이온가 수가 높은 이온일수록 선택성이 증가하고 은 이온가인 경우에는 원자번호가 클수록 그리고 수화반경이 작을수록 선택성이 증가하였다. 증가하였다.
지하수의 오염 예측 기법의 개선을 위하여 미국 환경청(U.S. EPA)에서 개발된 지하수 오염 취약성 평가방법인 DRASTIC 모델(Aller et al., 1987), Panagopoulos et al.(2006)가 제안한 M-DRASTIC, Rupert(1999)가 제안한 LSDG 방법을 충남 금산 지역에 적용하였다. 충남 금산 지역은 농업을 비롯한 다양한 토지이용 특성과 아울러 다양한 지질, 지형, 토양 분포를 나타내어 지하수 오염예측 기법의 개선을 위한 연구에 최적의 조건을 갖추고 있다. DRASTIC 평가를 위하여 149개의 충적층 관정에 대한 수질 및 수리지질 조사가 수행되었으며, 지하수의 질산염 이온의 농도와 각 예측 방법으로부터 도출된 지수와의 상관관계 분석을 통하여 예측방법의 효용성을 평가하였다. EPA DRASTIC은 지하수 심도, 순 충진량, 대수층 매질, 토양 매질, 지형 경사, 비포화대 매질, 수리전도도 등 수리지질학적 인자들을 이용하여 지하수 오염 취약성을 상대적으로 평가하는 방법으로, 지하수의 잠재오염원에 대한 정보가 포함되지 않으므로 지하수 오염을 예측하는데 비효율적이다. 본 연구 결과, 관정 주변 150 m 영역의 DRASTIC 지수와 해당 관정의 질산염 이온 농도의 상관관계는 0.058로 낮게 나타났다. 한편, M-DRASTIC의 경우 DRASTIC과 사용하는 인자는 같으나 등급과 가중치를 실제 질산염 이온 농도의 비율로부터 산출한다. 등급만을 수정하였을 경우 0.245, 등급과 가중치를 모두 수정하였을 경우 질산염 이온 농도와의 상관관계는 0.400로 지하수 오염 예측율이 개선되었다. LSDG 방법은 토지이용(Land use), 토양 배수(Soil drainage), 지하수면 심도(Depth to water), 지질(Geology)를 특성에 따라서 구분하고 해당 지역의 질산염 이온 농도 평균의 차이를 통계적으로 분석하여 등급을 산정하는 기법으로, 금산 지역에 적용한 결과 질산염 이온 농도와의 상관관계가 0.415로 개선되었다. 결과적으로 LSDG를 적용하였을 경우 EPA DRASTIC 보다 질산염 이온 농도와의 상관관계가 0.357만큼 개선되었다. M-DRASTIC과 LSDG의 예측율이 증가하는 것은, 이 방법들의 등급과 가중치에는 현재의 오염현황이 반영되기 때문으로 질산염 이온 오염 가능성을 귀납적으로 예측하기 때문이다. LSDG의 예측율이 가장 높은 이유는 LSDG에는 잠재오염원으로 분류되는 토지이용이 포함되었기 때문인 것으로 판단된다.
2002년 1-12월까지 시험 의뢰된 식육가공품 총 450건(햄류 231건, 소시지류 112건, 건조저장육류 32건, 양념육 17건, 분쇄가공육 16건, 베이컨 16건, 식육통조림 등 26건 등)에 대하여 아질산 이온 함량을 시험, 조사한 결과, 아질산염 함량이 10ppm 이상 되는 검체들은 햄류 45.9%, 소시지류 62.5%, 베이컨 37.5% 그리고 분쇄 가공육 12.5% 이었고 30ppm이상 나타난 검체로는 햄류 14건, 소시지류 5건, 베이컨 1건 그리고 분쇄가공육 1건으로, 식육가공 품에 대한 아질산 이온의 사용이 일반화되어 있는 것으로 나타났다. 결국, 식품의 안전성과 위생적인 식품 보급을 위해서는 아질산 이온 등 발색제에 대한 지속적인 감시가 필요함을 알 수 있었다.
디옥소우라늄(VI) (우라닐) 이온과 질산 이온과의 상호작용을 산소-17 핵자기공명분광법으로 연구하였다. $UO_2NO_3{^+}$의 우라닐 산소 원자(이후 우라닐 산소)의 산소-17 공명신호는 우라닐 이온의 그것보다 낮은 자기장에서 나타났다. $UO_2NO_3{^+}$의 안정도상수를 5, 15, 25, $35^{\circ}C$에서 질산 이온 농도에 따른 산소-17 화학적 이동의 변화로부터 구했으며, 그 값은 이온강도에 따라 달랐다. 안정도상수의 온도 의존성으로부터 계산한 열역학적 파라미터는 다음과 같다: ${\Delta}H=-(27.2{\pm}1.7)kJ\;mol^{-1}$와 ${\Delta}S=-(110{\pm}7)JK^{-1}mol^{-1}$. 우라닐 이온과 여러가지 음이온의 배위자와의 1:1 착물형성 반응에 대한 엔탈퍼와 엔트로피 사이에는 직선관계가 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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