5M 이상의 질산 매질에 있는 Ag(Ⅰ) 이온을 전착회수하기 위하여 질산 농도에 따른 전착특성을 cyclic voltammetry 방법으로 조사하였다. Ag(Ⅰ) 이온의 전착은 질산 매질의 농도에 크게 영향을 받았으며 질산 농도가 3M 이하인 경우에는 백금을 전극에서 Ag(Ⅰ) 이온이 쉽게 전착될 수 있음을 알 수 있었다. 질산농도가 5M 이상에서는 질산 자체의 환원이 활발하게 일어나 Ag(Ⅰ) 이온의 전착을 억제하였으나 용액을 혼합시킬 경우 질산 환원의 영향을 크게 감소시킬 수 있었다
Genus Nitrospira와 Nitrobacter는 폐수 질산화 시스템의 대표적인 아질산 산화균으로 알려져 있다. Genus Nitrospira는 아질산 농도가 매우 낮은 조건에서도 이를 효율적으로 활용하는 K-strategists로 알려져 있는 반면에 Nitrobacter 종은 기질소비와 성장이 빠른 r-strategists로 알려져 왔다. 또한 유기물이나 용존산소도 아질산 산화균의 분포에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 아질산과 유기물, 용존산소가 복합적으로 작용하는 질산화 시스템에서 아질산 산화균의 분포와 경쟁에 어떻게 영향을 받는지를 검토하였다. 이를 위하여 실험실 규모의 질산화 생물반응기와 질산화-탈질을 수행하는 $A_2O$ 계열의 실제 폐수처리장에서 여러 항목과 두 종류의 아질산 산화균 분포를 측정, 비교하였다. 그 결과 아질산 농도는 평균 5 mg-N/L로 유지되며, 호기조건에서 유기물이 매우 낮게 유지되는 실험실 질산화 생물반응기는 Nitrobacter가, 호기-무산소 조건에서 질산화-탈질이 일어나고 아질산이 거의 없는 상태이며 유기물이 비교적 높게 유지되는 $A_2O$ 폐수처리장은 Nitrospira가 우점종으로 분포하였다. 이것은 여러 인자가 복합적으로 작용하는 상태에서는 아질산 산화균의 분포가 유기물과 용존산소 보다는 아질산 농도가 가장 중요한 인자임을 보여주며 기질 친화도가 낮지만 반응속도가 빠른 Nitrobacter가 r-strategist, genus Nitrospira는 기질친화도가 높은 K-strategist인 특성을 보임을 확인하였다.
방염제인 인산암모늄에 질산칼륨을 첨가하여 질산칼륨이 인산암모늄의 방염성능에 미치는 영향을 DSC와 실체현미경으로 분석하였다. 활성화에너지는 키싱거방법을 도입하여 분석하였다. 방염성능 실험으로서 셀룰로스를 연료로 사용하였다. 질산칼륨이 일정량 첨가된 방염제를 사용하는 경우 인산암모늄의 활성화에너지를 높이고 탄화면적을 감소시켜 연소확대를 억제하였다. 방염제인 질산칼륨이 첨가된 인산염을 방염제로 사용하는 경우 질산칼륨의 강한 산화력으로 화염발생 온도를 낮추고 탄화형성을 억제하여 화재진행 속도를 낮추는 것으로 나타났다. 적정량 이하의 질산칼륨이 포함된 방염제의 처리는 연소속도를 높이고 탄화물형성을 감소시킬 수 있음을 제시하였다.
본 연구는 우리나라에서 유통되고 있는 육제품의 잔류 아질산 함량 현황과 채소류의 아질산 함량을 조사하여 육제품 소비에 대한 안전성 평가 자료로 제시하고자 하였다. 분석한 21개 육제품의 아질산 함량 중 가장 높은 것은 40.3 ppm이었으며, 그 다음으로 39.61, 27.67, 22.36과 17.34 ppm 등이었다. 아질산 함량의 분포는 40 ppm 이상이 1 개 제품, 30-40 ppm이 1 개, 20-30 ppm이 2 개, 10-20 ppm이 6 개, 그리고 10 ppm 이하가 11 개 제품으로 절반 이상이 10 ppm 이하의 값을 보였으며, 그중 9 개 제품은 2 ppm 이하의 매우 낮은 아질산 함량을 보였다. 채소류의 아질산 함량은 전반적으로 매우 낮았으며, 그 중에서 아질산 함량이 가장 높은 것은 비트로 1.34 ppm 이었고 가장 낮은 것은 청경채로 0.04 ppm 이었다. 조리와 저장에 따른 시금치의 아질산 함량 변화를 살펴본 결과 데침 과정을 통하여 아질산 농도가 다소 감소하였으며, 생시금치의 경우 상온 저장은 냉장 저장과 달리 아질산 함량을 크게 증가시켰다.
질산염은 많은 유전자의 발현을 조절하고 생장과 발육과정에서 매우 중요한 영양소이자 시그널 분자이다. 본 연구는 고등식물에서 질산 신호에 의한 유전자발현제어 관련 전사인자의 연구현황을 소개하고자 한다. 질산 환원 효소는 질소 동화 경로상의 효소이며, 질산이온을 아질산이온으로 환원하는 과정을 촉매한다. 질산이온, 빛, 대사산물, 식물호르몬, 저온, 가뭄 등의 여러 요인이 질산환원효소 유전자의 발현 수준과 생리적 역할과 같은 질산환원효소 활성을 조절한다. 최근 질산 환원 효소 유전자의 발현제어에 관여하고 있는 몇몇 전사인자들이 식물에서 분리되었다. NODULE-INCEPTION-like proteins (NLPs)는 질산 환원 효소 유전자의 질산 유도성 발현에 관여하는 전사인자이다. NLPs는 질산 수송체, 아질산 수송체, 아질산 환원 효소에 관련된 유전자의 질산 유도성 발현을 제어한다. 질산 환원 경로와 관련된 유전자의 발현 수준은 질산에 반응하여 NLPs에 의해 협조적으로 조절된다. 따라서 식물에서 질산염의 기능을 이해하면 질소 사용량이 적은 작물을 육성할 수 있다.
질산계 에칭폐액으로부터 질산과 유가금속을 분리하여 재활용하기 위하여 용매추출법을 이용하여 질산성분을 회수하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 주요 실험내용으로는 추출제의 종류와 농도에 따라 질산의 추출거동을 조사하였고, 질산의 추출시 구리, 납, 철, 주석 등의 금속이온들과의 분리성을 고찰하였다. 또한 McCabe-Thiele 그림으로부터 질산성분을 추출과 탈거에 필요한 이론적인 단수를 분석하였다. 실험 결과 TBP가 Alamine336에 비하여 질산의 회수에는 유리하였으며 TBP는 유기상의 60∼70%가 적합하였으며 폐액상의 질산농도가 0.1N 이상인 경우에는 각 금속성분들이 추출되지 않았으며 60%TBP를 사용하여 O/A비가 3인 경우 5단으로 95%이상의 질산이 추출되었다. 한편, 질산이 추출된 유기상으로부터 탈거 실험의 경우 초기농도가 80 g/l일 때 증류수에 의해 O/A비가 2에서 4단으로 98%이상의 탈거율을 나타내었다.
신선야채를 섭취한 후 타액에 분비되는 아질산 함량 변화를 관찰하여 채소와 육제품 소비에 대한 안전성을 평가하는 자료로 제시하고자 하였다. 건강한 20-40대 성인 남녀를 대조군, 야채 제한섭취군, 자유섭취군 등의 3 군으로 나누어 하루동안 실험식이를 섭취하도록 한 후 타액의 아질산 농도를 측정하였다. 하루 동안 김치와 야채, 염지육제품 등 질산과 아질산 함유 식품을 섭취하지 않은 대조군의 경우 식전 타액의 아질산 농도는 1.93 ppm으로 매우 낮았으며, 식후 1 시간과 3 시간에도 각각 2.79 및 2.54 ppm으로 큰 변화가 없었다. 대조구와 같이 하루 동안 김치와 야채를 비롯한 질산과 아질산 함유 식품 섭취를 제한한 야채 제한섭취군도 식전 타액의 아질산 농도는 3.24 ppm으로 비교적 낮은 값을 보였으나 점심으로 야채 쌈밥을 섭취한 후 1 시간과 3 시간에는 28.3과 33.05 ppm으로 매우 높았다. 타액 채취 전 하루 동안 일상적인 식사를 자유롭게 섭취한 자유섭취군의 경우는 식전 타액 아질산 함량이 7.91 ppm으로 비교적 높은 값을 보였으며, 야채 쌈밥 식사 후 1 시간과 3 시간 후에는 21.51과 28.37 ppm으로 증가하였다.
MEO 공정에서 발생하는 질산폐액으로 부터 고농도 질산을 회수하기 위한 증발및 증류 공정특성을 연구하였다. 증발율이 20 이상인 경우 질산회수가 최대가 되는 특정 염농도가 존재함을 알 수 있었다. 증발율이 25인 경우 증발공정에서 발생한 묽은 질산용액을 12 M의 고농도 질산용액으로 농축하기 위한 증류탑을 계산하였다. 그 결과 증류탑은 효을이 70%인 9개의 단으로 구성되고, 환류비 0.25, 재비기 열량 2.7 kW, 응축기 열량 0.4 kW의 운전조건을 도출하였다.
농업영농활동으로 인한 지하수와 지표수오염이 증가함에 따라 유럽연합(EU)과 각국 정부는 상수원보호를 위한 규제를 마련해 나가고 있다. 농민들의 영농활동을 제한하는 이러한 각종 규제에도 불구하고, 농지로부터 유입되는 상수원의 질산염 함량과 농약농도는 계속적으로 증가하고 있다. 지하수 용탈(질산염)과 지표수 유거(인산염, 농약)는 상수원오염은 주범으로 인식되고 있으며, 어느 지역 상수원의 질산염 오염 위험성은 1) 년간 양분균형 계산, 2) 규칙적 토양질산염 분석 등에 의해 파악이 가능하다. 질산염 용탈 이전에 토양질산염 분석을 통한 토양진단은 질산염 용탈 위험성과 작부체계의 지속성에 대한 필수적인 정보들을 제공하게 된다. 유기질비료를 다량 투입하는 유기농업의 지속성은 1) 양분균형의 과다 계산(질소, 인산, 칼리), 2) 토양질산염진단법, 3) 경운층의 토양인산진단법 등에 평가될 수 있다. 상수원을 가장 효과적으로 보호하기 위해서는 토양진단 최적시비전략과 작부체계가 함에 개발되어져야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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