• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.79-93
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• 2022

본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.212-223
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• 2014

남해 마산만의 수질 장기 변동 특성을 파악하기 위해 3개 정점(표 저층수)에서 장기(2000~2012년) 관측된 영양염류 등의 주요 성분들의 자료를 분석하였다. 관측기간 동안 표층수에서 COD, DIN, DIP의 평균 농도는 각각 $2.70{\pm}0.09mg/L$, $19.66{\pm}1.84{\mu}m$, $1.39{\pm}0.13{\mu}m$이며, 저층수에서는 각 $2.22{\pm}0.07mg/L$, $18.53{\pm}1.36{\mu}m$, $1.47{\pm}0.12{\mu}m$이다. 표층수의 경우 전 계절에서 부영양(eutrophic) 단계 수준을 보이며, DIN의 농도는 8월부터 증가하기 시작하여 11월에 최대값에 도달한 후, 2월부터 감소하기 시작하여 5월에 최소값에 이르는 계절적 변동을 보인다. DIP와 DSi의 경우, 수온이 높고, 산소 농도가 낮은 8월의 저층수에서 가장 높았고, 2월이 가장 낮았다. 수질 성분들의 상관분석 및 요인분석 결과에 의하면, 표층수의 경우 담수유입에 따른 용존무기질소와 내부생산이 주요 요인이였고, 저층수는 용존산소의 변동과 이에 따른 DIP, DSi의 변동이 주요 요인으로 나타났다. 또한, 장기변동 분석결과에 의하면, '총량규제' 실시 이후(2007~2012년) 마산만의 DIN과 DIP 평균농도는 이전(2000~2006년)에 비해 각각 68.1~76.0%와 66.2~76.6% 감소한 것으로 나타나, 2007년 '총량규제' 실시와 이에 따른 오염저감 정책이 수질(특히 영양염) 개선에 큰 영향을 준 것으로 평가된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권1호
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• pp.8-15
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• 2003

하천수를 홍수터에 살포하면 퇴적층을 통과하는 동안 미생물의 작용에 의해 유기물과 질소가 동시에 제거될 수 있는데, 이러한 미생물의 작용에 미치는 근권의 효과를 홍수터 모형을 이용하여 검정하였다. 홍수터 모형은 길이와 작용에 미치는 근권의 효과를 홍수터 모형을 이용하여 검정하였다. 홍수터 모형은 길이와 직경이 각각 135 및 30 cm인 PVC관에 낙동강에서 채취한 홍수터 퇴적물을 채우고 표면에 잡초가 자라는 모형과 자라지 않는 모형으로 구분하여 제작하였다. 하천수는 $68.0L\;m^{-2}\;d^{-1}$ 유속으로 실험기간 동안 표면에 연속적으로 살포하였으며, 모형 내에서 하천수의 흐름과 미생물 반응이 정상상태(Steady state)에 도달한 이후 4주 동안 모형의 여러 깊이에서 물 시료를 채취하여 $NO_3$, $NH_4$, 용존산소, 화학적산소요구량 및 산화환원전위를 측정하였다. 표면에 잡초가 자라는 모형에서는 30 cm 깊이의 표층에서 탈질 작용이 일어날 수 있는 환원상태가 발달하였으며, 30 cm 깊이의 표층에서 탈질 작용이 일어날 수 있는 환원상태가 발달하였으며, 30 cm 깊이에서 측정된 COD와 $NO_3-N$ 농도는 유입수 중의 18.2와 $9.8mg\;L^{-1}$에 비해 각각 5.2와 $0.9mg\;L^{-1}$으로 감소하였다. $NO_3$ 제거효과는 잡초가 자라는 모형에서 현저히 높았으며, 이러한 효과는 잡초에 의한 직접적인 흡수와 근권에서의 유기물 공급과 산소의 신속한 소모에 따른 활발한 탈질작용에 기인하고, 잡초가 없는 모형에서 $NO_3$의 제거가 충분히 일어나지 못한 것은 전자수용체인 유기물의 부족 때문인 것으로 판단되었다. 이상의 결과로 미루어 볼 때 슬러지 발생과 화학약품의 사용이 필요없는 홍수터 여과 기술은 부영양상태의 하천수를 친환경적으로 처리할 수 있는 방법이 될 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.255-264
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• 2017

본 연구는 수상 태양광 발전시설의 설치로 인한 농업용 저수지의 수질변화를 평가하기 위해 경기도 안성시 금광저수지에 위치한 수상 회전식 태양광 발전시설에서 발전시설 설치에 따른 차광구역 6지점과 비차광구역 4지점을 선정하여 1년 동안 총 16회에 걸쳐 차광으로 인한 수질변화를 시간과 수심 별로 분석하였다. 이를 위해 수온, pH, DO, Chl-a, BGA 항목을 0.3 m, 1 m, 3 m, 5 m의 수심별로 측정하고, 표층의 시료를 채수하여 COD, TN, TP 항목을 분석하였다. 연구결과, 금광저수지 내 10곳의 측정지점 간의 관측된 전 수질항목에서 차이는 유의확률(p - value) 0.05 이상으로 유의수준(${\alpha}=0.05$)에서 서로 다르지 않다고 통계학적으로 분석되었다. 이러한 결과를 토대로 측정지점을 차광구역(site 1~6)과 비차광구역(site 7~10)으로 그룹화 후 시간 및 수심에 따른 변화를 확인하였다. 차광구역과 비차광구역 간의 수온, pH, DO, COD, TN, TP, Chl-a, BGA의 계절 및 수심에 따른 차이는 유의한 수준에서 통계학적으로 다르지 않았다(p > 0.05). Chl-a와 BGA의 경우, 7월에 비차광구역보다 차광구역에서 일부 높은 농도가 관측되었으나 이는 기록적인 가뭄과 낮은 저수량, 발전시설 구조물에 부착된 부착조류의 과다성장으로 인한 일시적 현상으로 전체 수질은 통계학적으로 유의할 만한 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 수상 회전식 태양광 발전시설의 설치로 인한 저수지 수면의 차광이 전체 수면적 대비 0.5% 미만으로 일사량 유입 감소효과는 취송 및 방류를 통한 저수지 수체의 혼합 효과 대비 미미했기 때문인 것으로 판단된다. 향후, 수상 태양광 발전시설 설치로 인한 수질변화를 면밀히 연구하기 위해서는 보다 넓은 면적의 태양광 발전시설의 설치로 인한 차광과 함께 장기적인 수질 및 수생태계 관측이 필요할 것으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제39권2호
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• pp.184-194
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• 2021

부남호는 하굿둑 건설 이후 수질이 급격히 악화되어 농업용수로 사용이 불가할 만큼 본래의 기능을 상실하였다. 따라서 해수 교환이나 유통의 필요성이 있으나, 극히 오염된 부남호의 물을 대량 방류할 시 문제가 야기될 수 있기 때문에 시기에 따른 환경 조사가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 갈수기(4월)와 강우기(7월)에 천수만과 부남호의 수질 및 식물플랑크톤 분포 특성을 조사하였다. 갈수기에는 부유 생물이 정체되어 부남호 내에서 남조류 Oscillatoria spp. 세포수가 8.92×10⁷ cells L^-1로 대증식하였고, Nitrate+Nitrite을 제외한 영양염 대부분이 소비되었다. 강우기에는 담수 유입의 영향으로 부남호에서 용존 영양염이 크게 증가하였고 부남호에서 식물플랑크톤이 대증식하였다. 강우기 방류의 영향으로 천수만 내측 역시 높은 농도의 생물량을 보였다. 강우기 부남호에서 우점했던 남조류 Oscillatoria spp.와 Microcystis spp.가 천수만 내측에서도 다수 출현하였으며, 해수에서는 Cheatoceros spp., Eucampia zodiacus와 같은 규조류가 빠르게 증식하였다. 부영양화 지수는 부남호 내측에서 1을 초과하여 부영양 해역으로 평가되었다. 천수만은 강우기에 담수 방류의 영향을 받을 경우 부영양화 해역으로 평가되었다. 특히 부남호 내 방조제에 인접한 B3 정점의 8 m 이상 수심에서 정체된 해수 기원의 강한 빈산소 수괴가 관찰되었고, Nitrate+Nitrite를 제외한 영양염 농도가 극단적으로 높았다. 특히 COD 농도가 206 mg L^-1로 심하게 오염된 상태임을 확인하였다. 따라서 부남호는 지속적으로 육상기원의 영양염이 누적되며, 식물플랑크톤의 대발생과 침강으로 수질이 더욱 악화될 가능성이 높은 수역으로 판단되었고, 이를 근본적으로 해결하기 위해서는 해수유통을 통한 생태계 복원이 필수적이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권4호
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• pp.213-223
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• 2011

동해안 국가어항 및 지정항만의 효율적 수질관리 및 개발계획 수립에 따른 환경성 진단을 지원하기 위해 수질현황과 변동특성을 분석하고, 정책적 고찰을 실시하였다. COD는 대부분 설정된 수질환경기준을 만족하였지만, TN과 TP는 기준을 초과하는 구역이 많았다. 하계에 최대 농도를 보인 COD, SS와는 달리 총인은 상대적으로 동계에 농도가 높은 양상이었다. 거진항, 축산항과 구룡포항을 제외하고는 대부분 인이 제한인자로 작용하는 것으로 평가되었고, 강구항과 포항구항의 부영양화지수가 가장 높았다. 국가어항인 강구항과 지정항만인 포항항, 주문진항과 구룡포항은 오염지수(COD, TN과 TP를 고려한 함수)가 상대적으로 크고 최근 들어 점점 증가하는 경향을 보인 반면, 삼척항, 임원항과 축산항은 오염지수가 다소 감소하는 등 연구지역마다 복잡한 변동양상을 나타내어 복수의 수질항목(유기 및 무기물질 등)을 종합적으로 고려한 오염지수의 지속적 평가가 필요하였다. 수질기준적용에서 죽변항과 축산항은 뚜렷한 환경적 차이가 없음에도 불구하고 다른 구역에 비해 엄격하게 적용되어 있는 등 기준설정에 대한 개선이 필요하였다. 최근 설정된 수질등급기준과 평가지수는 개선된 측면은 있으나, 오염원 관리대상 항목과의 연계성이 미흡하고 환산계수 등이 모호한 측면이 있어서 좀 더 보완될 필요성이 제기되었다. 항내 퇴적물 오염실태에 관한 기초자료가 매우 부족하므로 준설토의 친환경적 처분과 수질악화를 방지하기 위해서 이에 대한 진단과 모니터링이 수반되어야 할 것이다. 특히, 지정항만 등에 대한 모니터링이 이루어지고 있으나 일부에 국한될 뿐만 아니라, 국가어항 모니터링은 전체의 7%에 지나지 않아서 관련 법적 근거 마련을 통해서 국가가 관리하는 항에 대한 체계적인 모니터링방안이 재정립되어야 할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.289-299
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• 2011

본 연구에서는 시화호 연안오염총량관리제 도입시 과학적인 기초자료를 제공하기 위하여 하천을 통해 시화호로 유입되는 수질오염물질의 농도 특성을 조사하였다. 시화호 유역 하천수 내 부유물질(SS), 화학적 산소요구량(COD), 용존영양염($NO_2$, $NO_3$, $NH_4$, $PO_4$, $SiO_2$), 총인(TP) 및 총질소(TN) 등을 분석하였으며 조사시기별 및 지역별(산업지역, 도시지역 및 농업지역) 하천수의 오염물질 농도 특성을 비교하였다. 12월 조사 결과가 다른 조사 시기에 비해 모든 수질항목에서 상대적으로 높은 농도를 나타냈다. 산업지역 내 하천수에서의 COD의 평균값은 12.6 mg/L로 도시지역(6.6 mg/L) 및 농업지역(5.9 mg/L)에 비해 약 2배 높은 농도를 나타냈다. 총인 농도는 COD와 유사하게 산업지역 내 하천수에서 가장 높았고 농업지역 내 하천에서 상대적으로 낮은 농도를 보였으며 용존 인산염($PO_4$)이 약 21%를 차지하고 있었다. 총질소는 산업지역, 도시지역 및 농업지역에서의 평균농도가 각각 5.89 mg/L, 3.02 mg/L 및 5.27 mg/L로 산업지역과 더불어 질소계 비료의 사용의 영향으로 농업지역에서도 높은 농도를 보였다. 조사시기 및 지역에 따라 차이는 있으나 총질소 중 질소화합물의 평균비율은 $NH_4$ (35.1%) > $NO_3$ (30.0%) > DON (22.8%) > PON (8.9%) > $NO_2$ (3.2%)의 순으로 나타났고 약 70%가 용존무기질소($NH_4$, $NO_3$, $NO_2$)의 형태로 존재하고 있었다. 하천수의 용존영양염, 총인 및 총질소 농도는 시화호 표층수에 비해 3.2~37.2배 높았으며 이는 많은 양의 오염물질이 처리과정 없이 하천을 통해 시화호로 유출되는 것을 시사하고 있다. 특히 시화산단을 관통하는 군자천 중류지역에서 상류 또는 하류지점에 비해 높은 농도를 나타내 산업단지에서 발생한 하수와 폐수 일부가 관로 오접 및 무단 방류되어 하수구를 통하여 유입되고 있어 하천수에 대한 하수처리시설로의 이송 및 환경기초시설 증대 등의 대책이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구결과는 향후 시행 예정인 시화호 연안오염총량관리제의 기본계획 및 시행계획 수립시 오염부하량 산정과 삭감계획 수립에 유용한 정보로 사용될 수 있을 것이다.

• 환경영향평가
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• 제22권6호
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• pp.591-607
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• 2013

본 연구에서는 생물학적 바이오마커, 물리적 서식지 지표 및 화학적 수질지표를 종합하여 12-메트릭 생태평가 모형을 확립하였고, 도심하천에 적용하여 수생태계 평가를 실시하였다. 생태모형 적용을 위해 도심하천의 상류역의 대조군 지역($C_Z$), 중류의 전이대($T_Z$) 및 하류역의 오염지역(IZ)을 선정한 후, 모델값에 대한 계절별 변이특성을 분석하였다. DNA 손상도 분석은 혈액을 이용한 단세포 전기영동법(Single-cell gel electrophoresis, SCGE)인 Comet assay 지표에 의거한 생지표 메트릭으로 이용되었고, Tail moment, Tail DNA(%) 및 Tail length(${\mu}m$)값이 분석되었다. DNA의 손상은 하류역의 오염지역($I_Z$)에서 분명하게 나타났지만, 대조군($C_Z$) 지역에서는 그렇지 않았다. 개체군 지표로서 비만도 지수인 $C_F$ 값 분석, 체장빈도 분포 지표 및 개체 이상도(Abnormality) 지표가 생물지표로서 이용되었다. 물리적 서식지 지표는 QHEI 모델을 이용하였고, 4개 메트릭이 분석되었다. 화학적 수질지표는 부영양화 지표인 인(P)/질소(N), 화학적 산소요구량 및 전기전도도 지표가 이용되었다. 본 연구를 종합해보면, 12-메트릭 생태모형의 생지표 속성은 대조군($C_Z$)지역에 비해 오염지역($I_Z$)에서 화학적 스트레스 지표(부영양화 지표)에 아주 민감하게 반응 하는 것으로 나타났으며, 또한 이들은 부분적으로 서식지 평가지표에 의해 영향 받는 것으로 분석되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권2호
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• pp.412-420
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• 2005

In order to investigate factors affecting the denitrification in the F-STEP PROCESS using a loess ball as support media and Pseudomonas DWC 17-8, calcining temperature, loess ball size, pH, nitrate concentration, working temperature, and inhibitor were studied in batch mode using synthetic sludge. A 5- 10 mm of loess ball (960$^{circ}$ of calcining temperature) was the most suitable for denitrification. When the initial pH was increased from 3.0 to 7.0, the removal efficiency of nitrate was increased. Specifically, at initial pH of 7.0, the maximum removal efficiency of nitrate was 5.0 mg/min. When the initial concentration of nitrate was increased from 100 to 400 mg/l, the removal efficiency of nitrate was proportional to the concentration of nitrate. The maximum removal efficiency of nitrate was 5.72 mg/min at 400 mg/l of initial concentration. When the operating temperature was increased from 10 to 30$^{circ}$, the removal efficiency of nitrate was increased from 0.76 to 6.15 mg/min, and at above 40$^{circ}$ of operating temperature, it was decreased from 4.0 to 2.0 mg/min. Among the various inhibitors, higher than 10$^{-1}$ M of sodium azide abolished this reaction completely. When the KCN concentration was above 10$^{-1}$ M, the reaction was inhibited completely. In the case of 2,4-dinitrophenol and sodium sulphide, it was inhibited at above 10$^{-2}$ M completely. For testing the various flow orders of the F-STEP PROCESS for effective denitrification using practical wastewater, continuous experiments under the optimum conditions were carried out for 60 days. Among the various processes, the PROCESS A gave the highest efficiencies of denitrification, nitrification, and total nitrogen (TN) removal with 86.5, 89.5, and $90\%$, respectively. For scale-up in the PROCESS A, real farm wastewater was used and pilot tests carried out for 90 days. The denitrification efficiency was $97.5\%$, which was increased by $12.7\%$. The efficiencies of TN removal and nitrification were 96.6 and $70.0\%$, respectively. The removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) was $63.7\%$, which was increased by $20\%$.

• 한국양식학회지
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• 제16권3호
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• pp.159-164
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• 2003

Effect of the benthic echiurid Urechis unicinctus juveniles on the chemical characteristics of organically enriched sediment, as well as the individual survival rate and growth in various sediments, was investigated in this study to ascertain the effectiveness of U. unicinctus in the bioremediation of organically polluted sediment. The content of acid volatile sulfide (AVS) in the sediment of three coastal areas was 0.4±0.1 mg/gㆍdry sediment in Seonso, 0.1±0.01 mg/gㆍdry sediment in Myo-do, 0.02±0.01 mg/gㆍdry sediment in Dolsan-do, respectively. 500 juveniles with average body length of 1.2±0.3 mm were bred in these sediments. After 30 days, the AVS content of three places decreased to 0.29±0.3, 0.08±0.01 and 0.0l±0.01 mg/gㆍdry. After 60 days, the content was 0.23±0.03, 0.0l±0.01, 0.0l±0.01 mg/gㆍdry. The AVS content in the control (sediment from Seonso without juveniles) was 0.39±0.75 mg/gㆍdry sediment (after 30 days) and 0.45±0.01 mg/gㆍdry sediment (after 60 days). At the same time, the chemical oxygen demand (COD) and total ingition loss (TIL) of these sediments showed the same trend with that of AVS. Furthermore, 60 days later, the survival rate and growth of juveniles were 71.2%, 11.1±l.0 mm in Seonso, 89.8%, 12.0±1.3 mm in Myo-do and 81.6%, 11.9±1.9 mm in Dolsan-do. It was suggested that U. unicinctus can survive better in less polluted environment. Under different U. unicinctus juvenile density (100, 300, 500, 700, 900 individuals), after 60 days cultivation, the AVS content decreased from 0.4±0.1, 0.4±0.1, 0.4±0.3, 0.4±0.3, 0.4±0.3 mg/gㆍdry to 0.4±0.2, 0.3±0.2, 0.2±0.1, 0.2±0.1, 0.2±0.1 mg/gㆍdry. Therefore, the higher the density of juveniles, the greater the effect in improving the sediment. In comparison to different initial AVS concentration (0.40±0.01, 0.35±0.01, [I can't find a reference to this number above], 0.29±0.02, [I can't find a reference to this number above], 0.18±0.03, [I can't find a reference to this number above], 0.06±0.02 mg/gㆍdry sediment [I can't find a reference to this number above] and the control 0.0±0.0[I can't find a reference to this number above]), after 30 days cultivation with 500 juveniles, the AVS content was 0.29±0.03, 0.19±0.0, 0.15±0.01, 0.12±0.02, 0.05±0.0mg/gㆍdry and 0(control). After 60 days cultivation, the content was 0.23±0.03, 0.12±0.4, 0.10±0.01, 0.18±0.03, 0.06±0.02 mg/gㆍdry and 0 (control). Use % decrease in AVS content to state: The impact of U. unicinctus on the sediments was greater with higher concentrations of AVS. The results of this study indicate that U. unicinctus is effective in the biological treatment of sediments polluted by AVS and other organics.