• Environmental Engineering Research
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• 제22권4호
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• pp.347-355
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• 2017

This study investigated how the combined changes in environmental conditions and nitrogen (N) deposition influence the mineralization processes and carbon (C) dynamics of wetland soil. For this objective, we conducted a growth chamber experiment to examine the effects of combined changes in environmental conditions and N deposition on the anaerobic decomposition of organic carbon and the emission of greenhouse gases from wetland soil. A chamber with elevated $CO_2$ and temperature showed almost twice the reduction of total decomposition rate compared to the chamber with ambient atmospheric conditions. In addition, $CO_2$ fluxes decreased during the incubation under the conditions of ambient $CO_2$ and temperature. The decrease in anaerobic microbial metabolism resulted from the presence of vegetation, which influences the litter quality of soils. This can be supported by the increase in C/N ratio over the experimental duration. Principle component analysis results demonstrated the opposite locations of loadings for the cases at the initial time and after three months of incubation, which indicates a reduction in the decomposition rate and an increasing C/N ratio during the incubation. From the distribution between the decomposition rate and gas fluxes, we concluded that anaerobic decomposition rates do not have a significantly positive relationship with the fluxes of greenhouse gas emissions from the soil.

• 한국환경과학회지
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• 제8권3호
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• pp.325-330
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• 1999

This study aims to observe the inhibition of methane generation, the decomposition of organic matter, and the trend of outflowing leachate, using the simulated column of the anaerobic sanitary landfill structure of sulfate addition type which is made by adding sulfate to a current anaerobic landfill structure, and the simulated column of semi-aerobic landfill structure in the laboratory which is used in the country like Japan in order to inhibit methane from a landfill site among the gases caused by a global warming these days, and at the same time to promote the decomposition of organic matter, the index of stabilization of landfill site. As a result of this study, it is thought that the ORP(Oxidation Reduction Potential) of the column of semi-aerobic landfill structure gradually represents a weak aerobic condition as time goes by, and that the inside of landfill site is likely to by in progress into anaerobic condition, unless air effectively comes into a semi-aerobic landfill structure in reality as time goes by. In addition, it can be seen that the decomposition of organic matter is promoted according to sulfate reduction in case of $R_1$, a sulfate-added anaerobic sanitary landfill structure, and that the stable decomposition of organic matter in $R_1$ makes a faster progess than $R_2$. Moreover it can be estimated that $R_1$, a sulfate-added anaerobic sanitary landfill structure has an inhibition efficiency of 55% or so, compared with $R_2$, a semi-aerobic landfill structure, in the efficiency of inhibiting methane.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제11권2호
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• pp.97-102
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• 2005

Anaerobic decomposition is one of the most common processes in nature and has been extensively used in waste and wastewater treatment for several centuries. New applications and system modifications continue to be adapted making the process either more effective, less expensive, or suited to the particular waste in question and the operation to which it is to be applied. Animal manure is a highly biodegradable organic material and will naturally undergo anaerobic fermentation, resulting in release of noxious odors, such as in manure storage pits. Depending on the presence or absence of oxygen in the manure, biological treatment process may be either aerobic or anaerobic. Under anaerobic conditions, bacteria carry on fermentative metabolisms to break down the complex organic substances into simpler organic acids and then convert them to ultimately formed methane and carbon dioxide. Anaerobic biological systems for animal manure treatment include anaerobic lagoons and anaerobic digesters. Methane and carbon dioxide are the principal end products of controlled anaerobic digestion. These two gases are collectively called biogas. The biogas contains $60\~70\%$ methane and can be used directly as a fuel for heating or electrical power generation. Trace amounts of ammonia and hydrogen sulfide ($100\~300\;ppm$) are always present in the biogas stream. Anaerobic lagoons have found widespread application in the treatment of animal manure because of their low initial costs, ease of operation and convenience of loading by gravity flow from the animal buildings. The main disadvantage is the release of odors from the open surfaces of the lagoons, especially during the spring warm-up or if the lagoons are overloaded. However, if the lagoons are covered and gases are collected, the odor problems can be solved and the methane collected can be used as a fuel. Anaerobic digesters are air-tight, enclosed vessels and are used to digest manure in a well-controlled environment, thus resulting in higher digestion rates and smaller space requirements than anaerobic lagoons. Anaerobic digesters are usually heated and mixed to maximize treatment efficiency and biogas production. The objective of this work was to review a current anaerobic biological treatment of animal manure for effective new technologies in the future.

• 한국수산과학회지
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• 제29권6호
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• pp.888-892
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• 1996

Anaerobic decomposition experiments were performed to know the effect of chemical composition and temperature for the production of volatile fatty acids (VFAs) from marine sinking particles. Sinking particles were obtained with sediment traps set in Aburatsubo Inlet, Kanagawa Prefecture, Japan, in February, May and August. Sinking particles collected in May were composed of higher fraction of chl. a than the other two months. February and May samples were used to perform the decomposition experiments. VFAs production rates were higher in May sample than February. The production rates increased with increase of incubation temperature, and order of production rates of four VFAs were acetate>n-butyrate>propionate>iso-butyrate at $10^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$. At $28^{\circ}C$, the production rate of propionate was higher than n-butyrate. Based on these results, it is considered that production of VFAs from sinking particles during anaerobic decomposition depends on the chemical composition and temperature.

• 한국토양비료학회지
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• 제22권4호
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• pp.323-328
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• 1989

절대(絶對) 혐기조건(嫌氣條件)에서 볏짚의 분해작용(分解作用)에 관여(關與)하는 혐기미생물(嫌氣微生物)과 그 분해생성물(分解生成物)들의 행동(行動)을 구명코져 시험(試驗)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 전(全) 시험기간(試驗期間)동안 처리(處理)에 관계없이 메탄생성균수(生成菌數)가 섬유소분해균수(分解菌數)보다 많았다. 2. 혐기미생물(嫌氣微生物)의 활성(活性)은 볏짚+요소구(尿素區)에서 항온초기(恒溫初期)에 높았던 반면 볏짚단용구(單用區)는 초기(初期)에 감소(減少)되었다가 항온 10日 이후부터 다시 증가(增加)되었다. 3. 중간분해산물(中間分解産物)인 휘발성지방산(揮發性脂肪酸)은 볏짚+요소구(尿素區)보다 볏짚단용구(單用區)에서 그 생성양(生成量)이 높았고 체재기간(滯在期間)도 더 길었으며 이들중 propionic acid함양(含量)이 가장 높았다. 4. 최종분해산물(最終分解産物)인 가스의 발생양(發生量)은 메탄생성균(生成菌)의 활성(活性)과 대단히 밀접(密接)한 관련을 갖고 있었다. 5. 항온기간(恒溫期間)중 액(液)중의 평균 Eh값은 -250mV이었고 이때 $CH_4$:$CO_2$의 %비(比)는 약 60~65 : 35~40이었다. 6. $CH_4$와 $CO_2$ 가스로부터 환산(換算)한 유기물(有機物)의 분해률(分解率)은 볏짚+요소구(尿素區)가 50일(日)동안 45.6%이었으며 볏짚단용구(單用區)는 36.8%이었다.

• Animal Bioscience
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• 제36권9호
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• pp.1453-1464
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• 2023

Objective: This study investigated the changes in bacterial communities within decomposing swine microcosms, comparing soil with or without intact microbial communities, and under aerobic and anaerobic conditions. Methods: The experimental microcosms consisted of four conditions: UA, unsterilized soil-aerobic condition; SA, sterilized soil-aerobic condition; UAn, unsterilized soil-anaerobic condition; and San, sterilized soil-anaerobic condition. The microcosms were prepared by mixing 112.5 g of soil and 37.5 g of ground carcass, which were then placed in sterile containers. The carcass-soil mixture was sampled at day 0, 5, 10, 30, and 60 of decomposition, and the bacterial communities that formed during carcass decomposition were assessed using Illumina MiSeq sequencing of the 16S rRNA gene. Results: A total of 1,687 amplicon sequence variants representing 22 phyla and 805 genera were identified in the microcosms. The Chao1 and Shannon diversity indices varied in between microcosms at each period (p<0.05). Metagenomic analysis showed variation in the taxa composition across the burial microcosms during decomposition, with Firmicutes being the dominant phylum, followed by Proteobacteria. At the genus level, Bacillus and Clostridium were the main genera within Firmicutes. Functional prediction revealed that the most abundant Kyoto encyclopedia of genes and genomes metabolic functions were carbohydrate and amino acid metabolisms. Conclusion: This study demonstrated a higher bacteria diversity in UA and UAn microcosms than in SA and SAn microcosms. In addition, the taxonomic composition of the microbial community also exhibited changes, highlighting the impact of soil sterilization and oxygen on carcass decomposition. Furthermore, this study provided insights into the microbial communities associated with decomposing swine carcasses in microcosm.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제54권3호
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• pp.225-229
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• 2011

본 연구는 호수바닥에 있는 인의 용출 메카니즘을 규명하고자 유기물이 없는 시료(흙)에 호기성과 혐기성 실험하여 인 용출을 연구하였다. T-P의 증가 대부분은 $PO_4-P$ 증가에서 기인됐고, 약 pH 4-7 정도에서 $PO_4-P$는 호기, 혐기 그리고 pH 변화에도 점진적인 증가를 나타낸 원인은 한번 용출된 $PO_4-P$는 탁도에 흡착되지 않고 용존 하면서 계속해 탁도물질에서 $PO_4-P$를 용출하기 때문이다. T-P, 탁도, pH 그리고 DO의 유사한 변화 양상은 시료의 포도당 분해 시 DO 감소로 혐기화되면 유기산이 생성되어 pH가 감소하고, 탁도물질은 pH 감소로 침전이 촉진되며, 침전된 탁도물질은 미생물의 분해작용이 없어도 인이 용출된다. 이 메카니즘은 호수 바닥으로부터 물로 공급되는 인을 이해할 때 대단히 중요하다.

• 한국환경농학회지
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• 제27권1호
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• pp.18-26
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• 2008

본 연구는 농촌전원독립가구 하수처리장에서 오염물질의 존재형태별 처리 경향을 파악하여 하수처리장의 설계 및 시공 시 부지면적 감소와 오염물질의 처리효율 극대화를 위한 기초자료로 활용하기 위하여 농촌전원독립가구 하수처리장에서 하수 중 오염물질의 거동 특성과 오염물질의 존재형태별 분해속도를 각각 조사하였다. 하수 중 오염물질의 존재형태별 거동을 조사한 결과 BOD 및 COD는 대부분 호기성조에서 처리되었으며, 처리된 BOD와 COD는 대부분 insoluble형태이었다. 그러나 무산소조와 혐기성조에서의 BOD와 COD는 존재형태별로 별 차이 없었다. SS는 대부분 호기성조에서 처리되었으며, 처리된 SS는 대부분 volatile 형태이었다. T-N은 BOD, COD 및 SS와 달리 호기성조에서 처리효율이 높지 않았고, 처리된 대부분의T-N은 dissolved 형태이었다. T-P는 모든 조에서 일정하게 처리효율이 증가되었으며, 처리된 T-P는 대부분 dissolved 형태이었다. 현장 하수처리장에서 존재형태별 오염물질의 분해속도를 조사한 결과 BOD, COD 및 SS의 분해속도는 호기성조에서 각각 30.79, 17.15 및 29.96 $day^{-1}$로 무산소조 및 혐기성조에 비해 매우 빨랐으며, 호기성조에서 존재형태별 분해속도는BOD 및 COD의 경우 insoluble 형태가 빨랐으며, SS의 경우 fixed 형태가 빨랐다. T-N 및 T-P의 분해속도는 호기성조에서 각각 4.78 및 13.09 $day^{-1}$로 다른 조에 비해 약간 빨랐으며, 호기성조에서 존재형태별 분해속도는 suspended 형태가 약간 빨랐고, 혐기성조와 무산소조에서는 별 차이 없이 비슷하였다. 이상의 결과는 하수처리장의 설계 및 시공 시 부지면적 감소와 오염물질의 처리효율 극대화를 위한 기초자료로 활용 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제8권4호
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• pp.171-176
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• 1975

금해특이산성(金海特異酸性) 토양(土壤)에 퇴비(堆肥) 및 볏짚을 시용(施用)하고 요소(尿素)와 석회(石灰)를 첨가(添加)했을 때 시용(施用)된 유기물(有機物)의 분해율(分解率)을 호기(好氣) 또는 혐기적조건하(嫌氣的條伴下)에서 조사(調査)했던바 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 혐기적조건하(嫌氣的條件下)에서 퇴비단용(堆肥單用)의 분해(分解)는 볏짚+요소(尿素), 볏짚+석회(石灰), 볏짚 단용(單用) 및 퇴비(堆肥)+석회(石灰) 보다 약(約)2배(培) 이상(以上)높은 분해경향(分解傾向)을 보였다. 2. 퇴비(堆肥)에 석회첨가시(石灰添加時) 혐기적조건하(嫌氣的條件下)에서는 퇴비(堆肥)의 분해(分解)를 저해(阻害)하는 경향(傾向)이나 호기적조건하(好氣的條件下)에서는 분해(分解)를 촉진(促進)하였다. 3. 호기적조건하(好氣的條件下)에서 볏짚에 석회(石灰)나 요소(尿素)의 첨가(添加)는 모두 볏짚의 분해(分解)를 현저(顯著)히 증가(增加)시켰으며 특(特)히 요소처리(尿素處理)가 석회처리(石灰處理) 보다 높은 분해율(分解率)을 보였다. 4. 호기적조건하(好氣的條件下)에서 시용유기물중(施用有機物中)에 들어 있는 총탄소함량중(總炭素合量中) 볏짚의 분해(分解)에 의(依)해 생성(生成)된 탄소량(炭素量)은 10.8%로 퇴비(堆肥)의 23.1%에 비(比)해 약(約) 1/2에 불과하였다. 5. 특이산성토양(特異酸性土壤)에 있어서 질소(窒素)와 석회(石灰)의 시용(施用)으로 인(因)한 유기물(有機物)의 분해(分解)에 미치는 상호작용(相互作用)에 관(關)하여는 더욱 연구(硏究)해 볼 필요(必要)가 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.553-563
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• 2011

이 연구는 대기 중 $CO_2$ 농도의 증가 및 질소 농도 조건에 따라 토양의 생물학적 유기물 분해과정의 변화 양상을 살펴보고, 담수 습지 토양에서 주로 일어나는 탈질, 철환원, 메탄환원 반응이 토양 유기물 분해에서 차지하는 중요도를 파악하여, 습지가 대기 중 온실가스 농도 변화에 미치는 영향을 예측해 보고자 하였다. 탈질률, 메탄환원률은 $CO_2$ 농도 변화, 식물 유무, 질소 유무에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였고(p < 0.05), 철환원률의 경우 질소의 유무에 따른 변화만이 유의한 차이를 보였다. $CO_2$ 농도가 증가함에 따라 메탄환원이 유기물을 분해하는 함께 질소가 첨가될 경우에도 메탄환원률의 비율이 높게 나타나 기후변화에 따른 담수 퇴적물의 혐기성 물질대사반응은 메탄환원이 가장 주요 반응임을 알 수 있다. 기후변화는 또한 분해되어지는 유기물의 총량도 증가시켜 전체적으로 $CO_2$ 농도가 높은 경우, 특히 $CO_2$ 농도가 높으면서 질소가 첨가된 경우에 단위시간당 단위무게의 토양에서 분해되어지는 유기물의 양이 많아짐을 알 수 있다. 연구의 결과로부터 기후변화는 습지 토양내 유기물의 혐기적 분해의 속도를 증가시켜 분해되어지는 유기물의 양을 증가시키므로 분해의 산물로 발생되는 온실가스($CO_2$, $N_2O$, $CH_4$ 등)의 대기 방출을 증진시켜 기후변화에 순영향(positive effect)를 줄 수 있으리라 판단된다.