Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2009.05a
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pp.602-607
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2009
논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.
In order to identify if bacteria surviving in soils and groundwater can change the oxidation/reduction potential of groundwater, Eh values of solution that contained bacteria were measured for 2 weeks. The Eh values of the solution reacted with sulfate-reducing bacteria decreased from -120 mV to -500 mV in 5 days, and $Desulfuricans$ was superior to $Vulgaris$ in reducing the solution. The Eh value was relatively higher for the solution containing $Shewanella$, iron-reducing bacteria, showing -400 mV. During the Eh decrease by the metal-reducing bacteria, a sulfide mineral such as mackinawite (FeS) started precipitating through the microbial reducing process for sulfate and ferric iron. These results show that the ORP of natrual groundwater may be sensitive to the geomicrobial respiration. In addition, a subsurface environment where groundwater is highly reduced and sulfide minerals are largely biogenerated may be a good place to retard the migration of oxidized radionu-clides by making them precipitated as reduced forms.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.10
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pp.1074-1081
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2006
As common pollutants in surface and groundwater, nitrate nitrogen($NO_3-N$) and trichloroethylene(TCE) can be chemically and biologically reduced by zero valent iron(ZVI) and peat soil. In batch microcosm experiments, chemical reduction of TCE and nitrate was supported by hydrogen from ZVI. For biological degradation of TCE and denitrification peat soil was introduced. ZVI reduced TCE, while peat provided TCE sorption site and microbes performing biological degradation. Nitrate reduction was also achieved by hydrogen from ZVI. In addition, indirect evidence of denitrification was observed. More reduction of TCE and nitrate was achieved by ZVI+peat treatment however nitrated reduction was hindered in the presence of TCE in the system due to the competition for hydrogen. TCE reduction mechanism was more dependent on ZVI, while nitrate was peat-dependent. Hydrogen and methane concentration showed that peat had various anaerobic denitryfing and halorespiring bacteria.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.8
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pp.798-807
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2008
Due to economic impairment derived from metal corrosion of pumping station installed around coastal area, it was needed for related cause-effect to be investigated for understanding practical corrosion behavior and providing proper control. This research was thus carried out to determine whether the microbe can influence on metal corrosion along with its control in the laboratory. For this study, groundwater was sampled from the underground pump station(i.e. I Gas Station) where corrosion was observed. Microbial diversity on the samples were then obtained by 16S rDNA methods. From this, microbial populations showing corrosion behaviors against metals were reported as Leptothrix sp.(Iron oxidizing) and Desulfovibrio sp.(Sulfur reducing) Iron oxidizing bacteria were dominantly participating in the corrosion of iron, while sulfate reducing bacteria were more preferably producing precipitate of iron. In case of galvanized steel and stainless steel, iron oxidizing bacteria not only enhanced the corrosion, but also generated its scale of precipitate. Sulfate reducing bacteria had zinc steel corroded greater extent than that of iron oxidizing bacteria. In the inactivation test, chlorine or UV exposure could efficiently control bacterial growth. However as the inactivation intensity being increased beyond a threshold level, corrosion rate was unlikely escalated due to augmented chemical effect. It is decided that microbial corrosion could be differently taken place depending upon type of microbes or materials, although they were highly correlated. It could be efficiently retarded by given disinfection practices.
Ultrasound(50KHz) accelerated the reduction reaction of aromatic nitro group to aromatic amino group in high yield with mild condition using iron, hydrazine hydrate and activated carbon under room temperature and atmospheric pressure. The activated carbon has been used as a mixing material to highly active metals. However, aromatic nitro group does not reduce at all only with iron-hydrazine witliout adding activated carbon even under ultrasonic irradiation. We also discovered that the conversion yield from nitro group to amino group is directly proportional to the amount of activated carbon.
Sulfate reducing bacteria (SRB) is universally distributed in the sediment, especially in marine environment. SRB reduce sulfate as electron acceptor to hydrogen sulfide in anaerobic condition. Hydrogen sulfide is reducing agent enhancing the reduction of the organic and inorganic compounds. With SRB, therefore, the degradability of organic contaminants is expected to be enhanced. Ferrous iron reduced from the ferric iron which is mainly present in sediment also renders chlorinated organic compounds to be reduced state. The objectives of this study are: 1) to investigate the reduction of TCE by hydrogen sulfide generated by tht growth of SRB, 2) to estimate the reduction of TCE by ferrous iron generated due to oxidation of hydrogen sulfide, and 3) to illuminate the interaction between SRB and ferrous iron. Mixed bacteria was cultivated from the sludge of the sewage treatment plant. Increasing hydrogen sulfide and decreasing sulfate confirmed the existence of SRB in mixed culture. Although hydrogen sulfide lonely could reduce TCE, the concentration of hydrogen sulfide produced by SRB was not sufficient to reduce TCE directly. With hematite as ferric iron, hydrogen sulfide produced by SRB was consumed to reduce ferric ion to ferrous ion and ferrous iron produced by hydrogen sulfide oxidation decreased the concentration of TCE. Tests with seawater confirmed that the activity of SRB was dependent on the carbon source concentration.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.29
no.4
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pp.71-75
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2022
In this research, Fe-Ni alloy films were electrodeposited on stainless steel (SS304 and SS430) and Ti plates to investigate the effects of surface conditions of cathode on deposits. The Ti plates were electropolished in 3 M H2SO4-methanol electrolytes at various conditions before electrodeposition, and unpolished Ti and the optimized specimen, polished at 10 V for 8 min, were used as cathode. The anomalous codeposition, the phenomenon which more active Fe is reduced preferentially, occurred on all substrate, however, there were differences in composition of all deposits. As the results of potential monitoring during electrodeposition, it was confirmed that the larger overpotential was applied to the deposition cell when using Ti cathode, leading to high Fe content of deposits from unpolished Ti due to increase in nucleation of Fe. Also, it was founded that the polished Ti can reduced deposition overpotential.
Reductive reactivity of zero-valent iron nanoparticles was investigated for removal of nitrate-nitrogen which is considered one of the major water pollutants. To elucidate the difference in reactivity between preparation methods, iron nanoparticles were synthesized respectively from microemulsion and aqueous solution of ferric ions. Iron nanoparticles prepared from microemulsion were deposited on aluminum by electrophoretic method, and their reaction kinetics was compared to that of the same nanoparticles suspended in aqueous batch reaction. With an approximation of pseudo-first-order reaction, rate constants for suspended nanoparticles prepared from microemulsion and dilute aqueous solution were $3.49{\times}10^{-2}min^{-1}$ and $1.40{\times}10^{-2}min^{-1}$, respectively. Iron nanoparticles supported on aluminum showed ca. 30% less reaction rate in comparison with the identical nanoparticles in suspended state. However, supported nanoparticles showed the superior effectiveness in terms of nitrate-nitrogen removal per zero-valent iron input especially when excess amounts of nitrates were present. Iron nanoparticles deposited on aluminum maintained reductive reactivity for more than 3 hours, and produced nitrogen gas as a final reduction product of nitrate-nitrogen.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2010.05a
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pp.1661-1666
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2010
본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장에서 2009년 영농기간을 중심으로 담수된 논에서의 산화환원전위(Eh)의 변화와 시비에 따라 영양물질인 인(P)의 농도변화 특성을 파악함으로써, 논으로 부터의 인의 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2009년 5월부터 11월까지 논에서 담수의 총인(T-P)과 인산염 인($PO_4$-P)의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 T-P농도가 0.68 mg/L로 높게 나타났다. 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 높은 Eh는 산화경향을, 낮은 Eh는 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 Eh 값은 연속적으로 담수되었던 7월 중순까지는 74~112 mV 가량 나타냈고, 그 이후에는 담수상태가 아닌 경우가 많아 179~636 mV로 높게 나타났다. 논 담수의 T-P와 $PO_4$-P 농도는 분얼비 직후 1주일후까지 같이 상승하다가 T-P농도는 약 2주일까지 더 상승한 반면 $PO_4$-P 농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에는 담수가 끝나는 시점까지인 농도는 낮아졌다. 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만, 7월 이후로는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인 농도가 낮게 나타났는데 이는 7월 이후의 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 추정된다. 또한 논 담수위의 증감에 따른 $PO_4$-P 농도와 Eh 값을 회귀분석 한 결과 각각 정의 상관관계와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 논 담수 및 시비에 따른 인의 유출부하 특성과 산화환원전위(Eh)의 변화 특성이 규명된다면, 향후 환경부하가 작은 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.
The determination of iron(Ⅱ), iron(Ⅲ) and total iron was studied by differential-pulse and Tast polarography in 0.1 M acetate buffer solution at pH 4.60, Half wave potentials of iron(Ⅱ)-DTPA and iron(Ⅲ)-DTPA complexes were -0.150V vs. SCE reference electrode. In the presence of DTPA the redox process of iron(Ⅱ) and iron(Ⅲ) was reversible. Linear calibration plots were obtained for iron(Ⅱ) and iron(Ⅲ) concentration of 0.2∼1.0 mM. The detection limits of iron(Ⅱ) and iron(Ⅲ)by Tast polarographic method were 0.05 mM and 0.07 mM, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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