• 제목/요약/키워드: 탈질작용

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질소안정동위원소비를 이용한 농촌지역 지하수의 질산성질소 오염원 추정

  • 배광옥;차장환;이강근;정형재
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.459-462
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    • 2003
  • 충청북도 증평에 위치한 문화마을 인근의 19개 지하수 관측정에서 시료를 채취하여 질산성질소 농도와 $\delta$$^{15}$ N 값, 암모니아성질소 농도와 $\delta$$^{15}$ N 값을 정량하였다. 그 결과 질산성질소에 의한 심각한 오염은 관찰되지 않으며, 질산성질소내 $\delta$$^{15}$ N이 +9.4~+36.8%0의 범위를 갖는 것으로 보아 계분이나 생활하수 혹은 두 가지 이상의 오염원이 동시에 작용함을 나타낸다. 연구지역의 $^{15}$ N 부화지수($\varepsilon$)은 -6.697%0로 탈질에 의한 범위를 만족한다. 암모늄의 질산화가 주요한 반응기작일 경우에 나타나는 암모늄 농도 감소에 따른 $^{15}$ N의 부화는 관찰할 수 없다.

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탈질 미생물의 2,4,6-Trinitrotoluene(TNT) 분해에 관한 연구 (A Study of 2,4,6-Trinitrotoluene Transformation under Denitrification Conditions)

  • 이태진;가현진
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.303-311
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    • 2000
  • 여러 가지의 탄소 및 에너지원이 존재하는 상태에서 탈질 미생물에 의한 TNT의 최적분해조건을 회분식 실험을 통하여 도출하고자 하였다. 탈질 미생물의 성장률은 배양액에 TNT가 없을 때 가장 왕성하게 나타났으며 배양액에 TNT와 질산이온이 공존하는 경우에는 경쟁적으로 전자 수용체로 작용하여 탈질 미생물의 성장이 지연되었다. TNT가 질소원 또는 에너지원으로 배양액에서 작용할 때 가장 빠른 TNT 제거율을 보여 주었으며 배양액의 Yeast Extract의 첨가는 질산이온의 환원율을 가속화하였다. 미생물의 성장과 TNT 분해율의 직접적인 상관관계는 없었으며 본 실험을 통하여 TNT의 분해산물을 완전히 파악하지는 못하였으나 TNT의 니트로그룹이나 아미노그룹을 함유하지 않는 또 다른 분해산물을 생성하였음을 알 수 있었는데 이러한 결과는 차후 TNT의 무해화 공정 적용에 도움이 될 것으로 사료된다.

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광주천 인근 지하수의 수질 및 안정동위원소 특성

  • 윤욱;지세정
    • 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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    • 대한자원환경지질학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.116-120
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    • 2003
  • 광주 지하수의 대수층은 주로 원형의 화강암 저지대 분지에 형성되어 있으며, 동남부 무등산(1,187m) 일대가 지하수의 주요 함양원 이다. 총 7,540 여 개의 지하수 관정으로부터 하루에 양수되는 추정 배출량은 59,455㎥ 이상으로 보고되고 있다(건설교통부,2000년). 도심지에서는 지하수가 생활 및 공업용수로 주로 이용되나, 농촌지역에서는 음용수 및 농업용수로 사용되고 있다. (중략)

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농촌지역의 질산성질소 거동 해석을 위한 모델 개발 및 현장 적용 (Model Development for Analysis of Nitrate Leaching and Its Field Application in a Rural Area)

  • 석희준;전철민
    • 자원환경지질
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    • 제42권6호
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    • pp.561-574
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    • 2009
  • 본 연구에서는 농업지역에서의 양수, 관개, 탈질작용을 고려한 불포화대 및 포화대 지하수 흐름 및 용질이동 모델인 VSFRT2D(Variably Saturated Flow and Reactive Transport model)를 개발하였다. VSFRT2D는 Richards equation을 지하수 흐름 지배방정식으로 이용하며, Thornthwaite 방법을 이용하여 강수가 일어나지 않을 때 지표면 증발산량 계산 절차를 포함하는 새로운 모델을 개발함으로써 기존의 불포화대 모델을 개선하였다. 또한 Monod kinetics에 기반한 생분해 기작을 네 개의 비선형 오염물 거동식과 세 종류의 미생물 거동식을 이용함으로서 탈질작용을 이 모델에 반영하였다. 개발된 모델을 질산성질소로 오염된 홍성 지역의 현장 관측 자료에 적용하였다. 본 연구에서는 강수, 양수, 증발산, 관개, 비료 투여 및 다양한 생분해 과정들이 지하수 흐름 및 오염물 거동에 미치는 효과들을 확인하기 위하여 각각의 과정을 개별적으로 나누어서 수치 모의한 후 각각의 결과를 상호 비교하였다. 수치 모의 결과 이 지역에서의 질산성 질소 농도 변화는 생분해에 의한 영향은 매우 미미하게 나타났다. 반면에 관개에 의한 양수, 강수, 질소 비료 시비에 의해서는 크게 영향을 받았다.

우리나라 토착대두근류균(土着大豆根瘤菌)의 분포상태(分布狀態)와 생리(生理) 및 생태학적(生態學的) 특성(特性) -제(第)IV보(報) 토착대두근류균(土着大豆根瘤菌)의 질산환원(窒酸還元) 및 균체단백질(菌體蛋白質) 특성(特性) (Physiological and Ecological Characteristics of Indigenous Soybean Rhizobia Distributed in Korea -IV. Dissimilartory Nitrate Reduction and Protein Characteristics of Indigenous Soybean Rhizobia)

  • 류진창;서장선;이규영;이상규;조무제
    • 한국토양비료학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.275-283
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    • 1987
  • 전보(前報)에 이어 토양(土壤)의 특성(特性)이 상이(相異)한 대두재배지(大豆栽培地)로 부터 토착대두근류균(土着大豆根瘤菌)을 분리(分離)하여 유리(遊離) 상태(狀態)에서 질소환원작용(窒素還元作用)과 균체단백질(菌體蛋白質)의 전기영동(電氣泳動) pattern 상의 차이(差異)를 1차원(次元) 및 2차원(次元) 전기영동상(電氣泳動像)으로 분석(分析)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 토착대두류균(土着大豆瘤菌)의 생육형(生育型) 및 이화적(異化的) 질산환원작용(窒酸還元作用)을 조사(調査)한 결과(結果) 4개군(個群)으로 구분(區分)되었다. 즉(卽) 총(總) 87개(個) 검정균주(檢定菌株)중 fast-grower는 38.7%, slow-grower는 61.3%로서 fast grower 보다 많았다. 2. 이들 각(各) 생육형간(生育型間)에는 탈질형(脫窒型)과 비탈질형(非脫窒型)(질산호흡형(窒酸呼吸型))으로 구분(區分)되었으나, 질산환원효소결여형(窒酸還元酵素缺如型)은 나타나지 않았다. fast-grower와 slow-grower 간(間)에 탈질형(脫窒型)은 전자(前者) 31%, 후자(後者)에서 89%, 그리고 비탈질형(非脫窒型)은 전자(前者) 69%, 후자(後者)에서 11%로 나타났다. 3. 토착대두근류균(土着大豆根瘤菌)의 균체단백질(菌體蛋白質)의 특성(特性)은 1차원(次元) 및 2차원(次元) 전기영동상(電氣泳動像)에서 fast-grower와 slow-grower의 양생육형간(兩生育型間)에는 차이(差異)를 볼수 있었으나, 탈질형(脫窒型)과 비탈질형간(非脫窒型間)에는 현저(顯著)한 차이(差異)를 나타내지 않았다.

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온대지역 댐 하류의 탈질화 능력과 탈질화균 분포 (Denitrification Potential and Denitrifier Abundance in Downstream of Dams in Temperate Streams)

  • ;이승훈;;정석희;강호정
    • 미생물학회지
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    • 제50권2호
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    • pp.137-151
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    • 2014
  • 댐의 존재가 하천 생태계에 미치는 영향을 연구하기 위해 다양한 연구가 지금까지 수행되어 왔지만, 댐이 하류의 탈질화에 미치는 영향은 잘 알려져 있지 않다. 대한민국 낙동강의 댐 원류에서 탈질화 효소 활성도(잠재 탈질율)와 탈질균 분포(nirS, nirK, nosZ 유전자를 표지유전자로 사용)를 조사하였다. 자갈 혹은 모래로 채워진 하천의, 갈대가 우거진 하변지역과 강바닥의 침전물을 채취하여 조사하였다. 이 실험의 가설은 다음과 같다. (i) 하천 침전물의 N과 C의 사용유효량이 높을수록 대조군에 비해 미생물 군집의 탈질화 작용이 더욱 증진한다, (ii) 하천생태계마다 상이하게 나타나는 잠재 탈질율 간의 차이는 탈질 미생물의 양에 비례한다. 30여 년간 댐에 의해 수문학적으로 큰 차이가 있었고 또한 댐 하류의 저서에 무기질소와 용존유기탄소 농도가 대조군에 비해 매우 높았음에도 불구하고, 탈질균 군집의 양과 잠재 탈질율은 하천 간에 큰 차이가 없었다. 하지만 nirS 유전자와 nosZ 유전자의 양과 잠재 탈질율은 댐 하류에 존재하는 자갈이 많은 하변과 모래가 많은 하천 바닥에서 홍수빈도와 계절별 온도변동에 관련하여 크게 증가함을 알 수 있었다. nirK 유전자는 모든 시료에서 발견되지 않았다. Canonical correspondence analysis (CCA) 분석결과는 탈질균 군집 양과 영양염류 가용도와 잠재 탈질율 사이에는 약한 상관관계가 있음을 보여주었다.

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

  • 홍일;이진원
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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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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논토양(土壤)의 탈질작용(脫窒作用)에 관(關)한 연구(硏究) -제(第)4보(報) 토양유기물함량(土壤有機物含量), 온도(溫度), pH, 질소비종(窒素肥種) 및 시비량(施肥量)이 탈질작용(脫窒作用)에 미치는 영향(影響) (Studies on the Denitrification in the Submerged Paddy Soil -IV. Influences of soil organic matter contents, soil temperature, pH values, kinds and levels of N-fertilizer on the evolution of N2O gas)

  • 이상규;김승환;박준규;안상배
    • 한국토양비료학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.55-61
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    • 1987
  • 담수상태(湛水狀態)의 논토양중(土壤中) 유기물함량(有機物含量), 온도(溫度), pH 질소비종(窒素肥種) 및 시비량등(施肥量等)을 달리했을때 탈질작용(脫窒作用)과 탈질량(脫窒量)을 알고저 질내(窒內)에서 항온시험(恒溫試驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 담수상태(湛水狀態)의 논토양(土壤)에서 탈질량(脫窒量)에 관계(關係)가 큰 요인(要因)은 토양유기물함량(土壤有機物含量) > 항온온도(恒溫溫度) > pH가(價) > 질소비종(窒素肥種) > 질소시비량(窒素施肥量)의 순(順)으로 컸다. 2. $N_2O$ gas의 생성량(生成量)은 토양유기물함량(土壤有機物含量) 3.0%인 토양(土壤)에서 항온온도(恒溫溫度) $20^{\circ}C$, pH 6.0일때 $KNO_3$ 20mg/100 토양(土壤) 시용구(施用區)에서 가장 많았다. 3. $N_2O$ gas 1 mole 생성(生成)하는데 소모(消耗)되는 탄소(炭素)는 전체평균(全體平均)이 0.5 mole 이였으며 탄소량(炭素量)이 제일(第一) 많이 요구(要求)되는 경우는 토양유기물함량(土壤有機物含量) 1.0%인 토양(土壤)에서 류안(硫安) 10mg/100g 토양(土壤) 시용시(施用時)(1.06 mole)였으며 제일(第一)적은 탄소요구(炭素要求)의 경우는 유기물함량(有機物含量) 3.0%인 토양(土壤)에서 $KNO_3$ 20mg/100g 토양(土壤) 시용시(施用時)(0.13 mole)였다. 4. Michealis-Menten의 효소반응식(酵素反應式)에서 유도(誘導)된 $N_2O$ gas의 V/2가(價)는 유기물(有機物) 1.0% 토양(土壤)에서 $(NH_2)_2CO$ 시용시(施用時) 550, $KNO_3$ 시용시(施用時)는 $1100N_2O{\mu}g/100g$ 토양(土壤)이였고 3.0%인 토양(土壤)에서 $(NH_4)_2SO_4$ 시용시(施用時)는 $490N_2O{\mu}g/100g$ 토양(土壤)이였으며 $KNO_3$ 시용시(施用時)는 시비량(施肥量)이 증가(增加)할수록 V/2가(價)는 계속 증가(增加)되었다.

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한강 지류 토지 이용 특성과 하천 내의 미지형에 따른 탈질량과 조절 인자 (Denitrification Rates in Tributaries of the Han River in Relation to Landuse Patterns and Microtopology)

  • 김영주;권민정;강호정
    • 한국습지학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.139-146
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    • 2012
  • 하천 생태계는 질소 제거를 포함해 수질 개선 등의 중요한 기능을 수행한다. 하지만 산업화 이후에 가속화된 토지이용특성 변화는 이와 같은 하천의 생태적 기능을 저하시키는 원인으로 작용한다. 본 연구에서는 하천주변의 토지이용특성과 각 하천의 미지형에 따른 하천의 탈질량 및 이의 조절인자에 대해 알아보고자 토지 이용 특성에 따라 한강의 5차 하천 10 곳을 선정하고 각 하천을 하변, 저토, 중간사주의 두부와 미부 네 개의 미지형으로 구분하여 현장 탈질량과 토양의 이화학적 특성을 분석하였다. 측정 결과 농경 하천, 도심 하천, 산림 하천에서의 탈질량은 각각 $289.62{\pm}70.69$, $157.01{\pm}37.06$, $31.38{\pm}18.65mg$ $N_2O-N\;m^{-2}\;d^{-1}$ 으로 나타났다. 미지형에 따라서는 유의한 차이를 보이지 않았으나 하변에서 가장 높고 중간사주 두부보다 미부에서 약간 높은 경향을 보였다. 탈질량을 결정하는 환경요인으로는 수온, 토양의 미사와 점토 함량, 무기 질소와 탄소원이 있었고, 이들 모두 탈질량과 양의 상관관계를 보였다. 본 연구를 통해 유역 내의 토지 이용특성이 하천의 중요한 기능 중 하나인 질소 제거능에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 미지형간의 상관성을 고려하여 탈질량을 실측한 결과는 생태적 기능을 고려한 하천 관리 및 복원 연구에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.