• 한국물환경학회지
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• 제26권6호
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• pp.969-975
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• 2010

Estimating the organic matter loadings from individual treated sewage has become important for establishment of effective management strategies to control refractory organic matter (R-OM) in watersheds. For this study, regression equations were constructed using treated sewage data to convert the chemical oxygen demand (COD) concentrations, which are mostly available from open database, into total organic carbon (TOC) and R-OM concentrations. Effluent samples were collected from five major sewage treatment plants (STPs) located upstream of the lake Paldang. Variations in the OM concentrations were not associated with either the location of the STP or the sampling season. The effluent investigated were characterized by higher ratio of R-OM with respect to biodegradable organic matter (B-OM) and higher presence of dissolved organic matters (DOM) versus particulate organic matter (POM). Compared to $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$ exhibited higher oxidation efficiencies and greater variations in the concentrations. The concentrations of $COD_{Mn}$ were positively correlated with dissolved organic carbon (DOC), total organic carbon (TOC), and R-OM concentrations. There was nearly no seasonal and annual variation in the regression equations between $COD_{Mn}$ and TOC or R-OM concentrations. The constructed regression equations for TOC and R-OM were $0.650({\pm}0.071){\times}COD_{Mn}+1.426({\pm}0.575)$ and $0.340({\pm}0.083){\times}COD_{Mn}+2.054({\pm}0.670)$, respectively. The established equations are expected to contribute to estimating OM loadings from the STPs into the lake Paldang and also to compensating for the deficiency of the data for effluent OM concentrations in STP.

• 대한환경공학회지
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• 제31권9호
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• pp.803-810
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• 2009

본 연구에서는 유역특성이 뚜렷이 구분되는 시화호 유역(농촌, 도심지역, 공단지역)의 하천수 및 공단폐수를 대상으로 형광 3D-EEMs (3-Dimensional Excitation Emission Matrix Spectroscopy)를 이용하여 DOM (Dissolved Organic Matter)의 공간적 분포 특성을 파악하였다. 또한, 강우시 synchronous와 3D-EEMs를 이용하여 시간에 따른 DOM의 변화 특성을 보았다. 3D-EEMs로 부터 나타난 주요 DOM 물질은 휴믹계물질(Humic Like Substances, HLS)과 단백질계물질(Protein Like Substances, PLS)로 농촌 및 도심유역에서는 HLS가 주로 분포하였으며, 공단유역에서는 HLS 뿐만 아니라, PLS도 높게 나타났다. 각 지점별 DOM의 형광 peak $T_1:C_1$ ratio로 부터 반월공단(3TG)에서 난분해성 휴믹계 물질이 매우 높은 것으로 나타났다. 또한, 조사지점의 PLS 물질(peak $T_1$, peak $B_1$)과 BOD 농도가 직선의 상관성($r^2$=0.65, $r^2$=0.66)을 보여, 이러한 원인은 하수 유입 등에 의한 영향으로 보인다. 강우시(Rainfall, 30 mm) 시간에 따른 DOM의 모니터링 결과, 농촌유역에서는 HLS와 PLS가 비강우시와 비교하여 형광세기만 높아졌을 뿐, 구성 물질 의 변화 특성은 보이지 않았다. 한편, 도심유역에서는 HLS의 강우 초기 30분 내에 유출이 높은 것으로 나타났으며, 공단유역(4TG)에서도 강우 초기 20분 내에 HLS와 PLS의 유출이 매우 높게 나타났다. 본 연구로부터 형광 3D-EEMs는 유역의 DOM 기원을 밝히고, 비점오염원 및 하 폐수를 모니터링 하는데 있어 유용한 tool로 적용될 수 있음을 제시한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제26권2호
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• pp.189-207
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• 2010

GOCI(정지궤도 해색센서) 해수환경분석 알고리즘들은 해양 광 특성 현장관측 자료들을 이용하여 개발되었다. 사용된 자료는 1998년부터 2009년까지 한반도 주변 해역에서 총 1348개 정점에서 얻어진 엽록소 농도(Chl-a), 부유물 농도(SS), 용존유기물의 흡광계수($a_{dom}$), 원격반사도($R_{rs}$) 현장자료들이다. GOCI 엽록소 농도 산출 알고리즘(GOCI Chl-a)은 부유물과 용존유기물의 영향을 모두 고려하고 네 개의 원격반사도 밴드비를 이용하여 개발하였다. GOCI Chl-a 알고리즘은 다른 알고리즘들보다 현장관측자료에 근사한 엽록소 농도 값을 산출하였다. SeaWiFS 영상자료에서 GOCI Chl-a 알고리즘은 SeaWiFS 표준 엽록소 산출 알고리즘들보다 평균 46 % 정도 보정된 엽록소 농도 값을 산출하였다. GOCI 부유물 농도 산출 알고리즘(GOCI SS)은 보편적인 두 개의 원격반사도 밴드비를 사용하지 않고, Ahn et al.(2001)의 원격반사도 단일밴드 방법을 사용하여 개발하였다. GOCI 용존유기물 산출 알고리즘(GOCI $a_{dom}$)은 원격반사도 밴드비 $R_{rs}(412)/R_{rs}(555)$와 $a_{dom}(\lambda)$)의 상관관계를 이용하여 개발하였다. GOCI 엽록소 형광 알고리즘과 GOCI 적조분석 알고리즘은 Ahn and Shanmugam(2007)와 Ahn and Shanmugam(2006)의 연구들에 의해 각각 개발되었다. 2010년 6월경에 GOCI의 성공적인 발사가 이루어지면 추후 GOCI 자료의 검보정 연구를 통해 개발된 알고리즘들의 문제점을 분석하고, 한반도 주변 해역의 해양 광 특성 현장자료의 지속적인 업데이트를 통한 알고리즘들의 개선작업이 이루어질 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권2호
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• pp.236-243
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• 2007

Fluorescence measurements of dissolved organic matter (DOM) have the superior advantages over other analysis tools for the applications to water quality management due to their rapid analysis. It is known that protein-like fluorescence characteristics are well corelated with microbial activities and biodegradable organic matter. In this study, potential biochemical oxygen demand (BOD) predictor were explored using the fluorescence peak intensities and/or the integrated fluorescence intensities derived from synchronous fluorescence spectra and the first derivative spectra of river samples. A preliminary study was conducted using a mixture of a river and a treated sewage to test the feasibility of the approach. It was demonstrated that the better BOD predictor can be derived from synchronous fluorescence spectra and the derivatives when the difference between the emission and the excitation wavelengths (${\Delta}{\gamma}$) was large. The efficacy of several selected fluorescence parameters was rivers in Seoul. The fluorescence parameters exhibited relatively good correlation coefficients with the BOD values, ranging from 0.59 to 0.90. Two parameters were suggested to be the optimum BOD predictors, which were a fluorescence peak at a wavelength of 283 nm from the synchronous spectrum at the ${\Delta}{\gamma}$ value of 75 nm, and the integrated fluorescence intensity of the first derivatives of the spectra at the wavelength range between 245 nm and 280 nm. Each BOD predictor showed the correlation coefficients of 0.89 and 0.90, respectively. It is expected that the results of this study will provide important information to develop a real-time efficient sensor for river BOD in the future.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.235-241
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• 2003

자외선에 의한 조류기원 용존유기물의 특성변화를 조사하기 위하여 배양한 남조류 두종 (Microcystis aeruginosa, Oscillatoria agardhii)의 체외배출용존유기물에 자외선 처리전과 처리후의 생분해도와 유기물의 화학적조성을 비교하였다. 자외선처리는 pyrex용기에 시료를 넣고 인공자외선램프(UVA: 40 W/$m^2$, UVB: 2 W/$m^2$)로 24시간 조사하였다. 유기물의 화학적조성은 XAD-8, 양이온, 음이온수지를 이용하여 소수성 산 (hydrophobic acids; HoA), 소수성 중성 (hydrophobic neutrals;HoN), 친수성 산 (hydrophilic acids; HiA), 친수성 염기 (hydrophilic bases; HiB), 그리고 친수성 중성 (hydrophilic neutrals; HiN)의 5개 분획으로 분류하였다. 자외선처리동안 유기물의 농도변화는 거의 없었던 반면 생분해도는 자외선처리 전에 비해 현저히 감소하였다(M. aeruginosa: 17%, O. agardhii: 28% 감소). 또한 자외선 처리 전과 후의 유기물의 화학적조성도 상당한 차이를 보였다. 자외선처리 후 HiB분획(단백질, 아미노산류)은 감소한 반면 HiA분획 (카복실산류)은 증가하였다. 유기산분석에서도 3종류의 카복실산이 자외선처리 후 증가하는 것으로 나타났다. 일반적으로 수체의 유기물은 자외선에 의해 난분해성 유기물이 분해되거나 잘게 쪼개져 이분해성 유기물로 전환되는 것으로 알려졌다. 그러나 본 연구에서는 조류기원의 이분해성 유기물의 경우는 자외선에 의해 완전한 광분해는 보이지 않았지만 난분해성 유기물로 전환되었고 화학적조성도 바뀌었다. 이는 유기물의 기원과 종류에 따라 자외선에 대한 영향이 다르다는 것을 시사한다.0.73, P< 0.001). 본 연구기간동안 동물플랑크톤 섭식에 의한 청수기는 관찰되지 않았으며, 동 ${\cdot}$ 식물플랑크톤의 다양성은 식물플랑크톤의 생물량 증가 시 회복되는 것으로 나타났다. 본 연구결과에서는 부영양 호수에서 동물플랑크톤의 섭식이나 제한영양염의 결핍이 식물플랑크톤의 현존량에 영향을 출 수 있으나 군집의 변화를 야기하지는 못함이 제시되었다.X>$NH_4\;^+$, $NO_3\;^-$, $PO_4\;^{3-}$ 및 $SiO_2$의 용출량 범위는 각각 -9${\sim}$ 105 mgN $m^{-2}day^{-1}$, -156${\sim}$62 $m^{-2}day^{-1}$ -5${\sim}$5 $m^{-2}day^{-1}$, 및 12 ${\sim}$ 117 $m^{-2}day^{-1}$였다. 낙동강과 서낙동강에서 식물플랑크톤의 1차 생산성과 조체의 C:N:P의 Redfield 비율 106: 16: 1을 이용하여 추정한결과 저질에서 용출되는 $NH_4\;^+$는 식물플랑크톤의 요구량의 9 ${\sim}$23%이었고, $PO_4\;^{3-}$는 11 ${\sim}$ 22%를 차지하였다.도로 검출되어 이를 고려한정수공정의 관리가 필요하리라 생각된다.$yr^{-1}$)의 71%가 감소되어야 할 필요성이 제기되었다. 또한 여름철 심층 산소 고갈이 야기되었고, 이 시기에 퇴적물로 용출된 인이 식물플랑크톤 성장에 이용될 수 있기때문에 퇴적물에 대한 관리도 수행될 필요가 있다

• 상하수도학회지
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• 제22권1호
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• pp.31-38
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• 2008

The primary objective of this study was to evaluate the variation of the molecular size distribution by granular activated carbon (GAC) adsorption. GAC adsorption was assessed by using the rapid small-scale column test (RSSCT) and high-performance size-exclusion chromatography (HPSEC) was used to analyze the molecular size distribution (MSD) in the effluent of GAC column. RSSCT study suggested that GAC adsorption exhibited excellent interrelationship between dissolved organic carbon (DOC) breakthrough and MSD as function of bed volumes passed. After GAC treatment, the nonadsorbable fraction which was about 25percents of influent DOC corresponded to the hydrophilic (HPI) natural organic carbon (NOM) of NOM fractions and was composed entirely of <300 molecular weight (MW) in the HPSEC at the initial stage of the RSSCT operation. The dominant MW fraction in the source water was 1,000~5,000daltons. At the bed volumes 2,500, MW <500 of GAC treated water was risen rather than it of source water. After the bed volumes 7,300 of operation, the MW 1,000~3,000 fraction was closed to about 80percents of DOC found in the GAC influent. The Number-average molecular weight (Mn) value determined using HPSEC for the effluent of GAC column was gently increased as DOC breakthrough progress. The quotient p(Mw/Mn) can be used to estimate the degree of polydispersity was shown greatest value for the GAC effluent at the initial stage of the RSSCT operation.

• 한국물환경학회지
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• 제23권6호
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• pp.843-849
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• 2007

Monitoring of NOM characteristics is important for improving removal efficiency of natural organic matter (NOM) in water treatment processes. In this study, several NOM characteristics, which include specific UV absorbance (SUVA), total carbonate content, molecular weight distribution, and fluorescence properties, were measured using samples collected from a pilot-scale water treatment plant consisting of coagulation/flocculation (C/F), filtration, ozonation and granular activated carbon (GAC) processes. The highest removal of NOM was observed in C/F and filtration processes as demonstrated by the reduction of dissolved organic carbon (DOC) by 25% and 21%, respectively. Despite nearly no change in DOC, however, the lowest SUVA value and the highest total carbohydrate content were observed in the sample from ozonation process. This indicates that non-degradable aromatic compounds become depleted and biodegradable organic compounds are enriched during the process. Comparison of synchronous fluorescence spectra of the samples showed that ozoation process increased protein-like fluorescence while it decreased fulvic-like and terrestrial humic-like fluorescence. Consistently, a slight peak of protein-like fluorescence was observed in the sample from ozonation process. The greatest change in molecular weight distributions of the samples was observed in C/F process. Comparison of size exclusion chromatogram of the samples revealed that NOM fractions with the molecular weight greater than 2000 Da were reduced by over 90% after C/F process. SUVA values and total carbohydrate content of the samples were well correlated with a ratio of protein-like fluorescence and terrestrial humic-like fluorescence intensities with the correlation coefficients of 0.99 and 0.91, respectively. This suggests that synchronous fluorescence properties of NOM could be used as useful tolls for monitoring changes of some NOM characteristics during water treatment processes.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권3호
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• pp.163-172
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• 2018

This study investigated the effect of organic matter on the precipitation of struvite and calcium phosphate for phosphorus recovery from synthetic dairy wastewater. Batch precipitation experiments were performed to precipitate phosphorus from solutions containing $PO_4{^{3-}}$ and $NH_4{^+}$ by the addition of $Mg^{2+}$ and $Ca^{2+}$, separately, at varying pH, Mg/P and Ca/P molar ratios, and organic matter concentrations. Soluble total organic solids exhibited more inhibition to precipitation due to potential interaction with other dissolved ionic species involved in phosphorus precipitation. Xylan with low total acidity only exhibited significant inhibition at very high concentrations in synthetic wastewater (at up to 100 g/L). No significant inhibition was observed for Mg and Ca precipitation at relatively lower concentrations (at up to 1.2 g/L). MINTEQ simulations show that dissolved organic matter (DOM) as humic substances (HS) can cause significant inhibition even at relatively low concentrations of 0.165 g/L fulvic acid. However, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis suggested that xylan altered the crystal structure of both precipitates and had caused the formation of smaller sized struvite crystals with slightly rougher surfaces This could be due to xylan molecules adhering on the surface of the crystal potentially blocking active sites and limit further crystal growth. Smaller particle sizes will have negative practical impact because of poorer settleability.

• 한국물환경학회지
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• 제38권3호
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• pp.133-142
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• 2022

Natural organic matter (NOM) is a heterogeneous mixture of organic matter with various polarities and molecular weights in an aquatic environment. This study investigated the effects of separation conditions (resin volume, organic matter, etc.) and the repeated use of the resin for the fractionation of organic components in the DAX resin fractionation method. The distribution characteristics of the organic components ((hydrophilic [Hi], hydrophobic acid [HoA], and hydrophobic neutral [HoN]) under the derived fractionation conditions were also analyzed. Constant fractionation results (i.e. HoA/Hi ratio) were obtained in the column capacity factor (i.e. the packed resin volume) in the range of 50 to 100. The resin-packed column maintained constant separation efficiency for up to two repeated uses. The above conditions were applied to wastewater and stream water samples (before and after rainfall). The results showed that the concentration of organic matter in the wastewater effluent was 2-15 times lower with an increased ratio of hydrophilicity to hydrophobicity (i.e. Ho/Hi) compared to the influent depending on the industrial wastewater classification. Particularly, HoN was found to have a high content distribution, 10.2-50.4% of the total dissolved organic matter (DOM), in the effluents. For the stream water, the content of Hi or HoN increased significantly after rainfall, suggesting a correlation with the distribution characteristics of pollutants from the stream watershed. The results provide useful data to enhance the reliability of the DAX resin fractionation and its application to environmental samples.

• 대한환경공학회지
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• 제35권11호
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• pp.769-775
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• 2013

본 연구에서는 두 가지 기원의 표준 휴믹물질 혼합 시료와 Suwannee River fulvic acid (SRFA)을 사용하여 광분해로 인한 용존 유기물질의 스펙트럼 특성 변화와 이에 따른 소독 부산물 생성능의 변화를 조사하였다. 혼합시료의 염소소독부산물 발생잠재력(DBPFP)은 specific UV absorbance (SUVA) 값에 비례하여 증가하였다. 7일간 광분해 후 혼합시료의 SUVA 값은 모두 감소하였다. 그러나 동일 시료에서 DBPFP 값은 SUVA 감소폭보다 적었다. 비록 두 변수 사이에 직선성은 유지되었으나 같은 SUVA 범위 내에서의 DBPFP 값은 오히려 감소하는 경향을 보였다. 이 결과는 광분해로 인해 염소소독부산물 전구체 역할을 하는 비방향족 물질이 생성될 수 있음을 시사하였다. SRFA 시료에 대해 4일과 13일 광분해하여 각각 저분자와 고분자 부분에서의 DBPFP 값을 비교한 결과 광분해 후 유기탄소 당 염소소독부산물 발생량 변화양상은 염소소독부산물 종류에 따라 다르게 나타났다. 유기탄소 당 trihalomethenes (THMs) 발생은 광분해 후 고분자 부분에서 더 높았으나 haloacetic acids(HAAs)의 경우 고분자와 저분자 부분 사이의 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 광분해 시간에 따른 유기탄소 당 DBPFP 값 변화 패턴도 용존 유기물 분자량에 따라 다르게 나타났다. THMs의 경우 고분자 부분에서는 광분해 시간에 따라 증가하는 경향을 보였으나 저분자에서는 큰 변화를 보이지 않았다. 반면 HAAs은 고분자에서 지속적인 감소 경향을, 저분자 부분에서는 증가 후 다시 감소하는 경향을 보였다. 본 연구결과 수중 유기물질은 전반적으로 광분해에 따라 소독부산물 생성능이 초기에 오히려 증가할 수 있으며 광분해 시간이 충분히 지속된 후에야 감소함을 보여주었다.