• 환경생물
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• 제19권4호
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• pp.282-291
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• 2001

식물플랑크톤의 종분포와 현존량의 수질에 대한 지표성을 이용하여 수원시 하수종말처리장 주변수역의 6개 정점을 선정하여 식물플랑크톤의 식물상을 밝히고, 특히 주로 특정 서식처에 분포하는 종을 조사함으로써 조사 수역의 오염 정도를 조사하였으며, 또한 계절별 현존량을 측정하여 하수종말처리장 주변수영의 오염정도와 연중 변화에 대하여 측정하였다. 본 연구 결과는 Engler의 분류체계에 따라 정리한 결과 4문 4강 11목 6아목 22과 2아과 54속 155종 20변종 1품종으로 분류되었다. 이 중 Microcystis flos-aquae과 Oscillatoria chlorina를 비롯한 다수의 분류군이 부영양화된 수역에서 출현하는 종류로서 모든 조사정점에서 출현하였다. 또한 현종량의 정점별, 계절별 분포는 정점 1,2,4sms 하계에 현종량의 최고치를 나타내며, 정점 6은 추계에 최고치를 나타내었다. 정점 3과 5에서 동계에 현존량의 최대치를 나타내었다. 계절별 평균치를 보면 동계의 평균 현존량 값이 6,363,000cells/l로 가장 높게 나타났으며, 그 다음 추계와 하계의 순으로 나타났다. 정점 1,2,4,6은 하계 또는 추계에 현존량의 최고치를 나타냄으로써 부영양화된 수역임을 알 수 있었으나, 반면에 정점3,5는 동계에 최대의 현존량을 나타냄으로써 전형적인 식물플랑크톤의 현존량의 계절적 분포와 다른 양상을 나타냈다. 이상과 같은 식물플랑크톤의 종분포와 현존량에 대한 연구를 통하여 수원시를 통과하여 흐르는 모든 수역이 부영양화된 수역임을 알 수 있었으며, 하수종말처리장을 통과한 수역인 정점 5와 6도 역시 부영양화된 수역으로 나타났다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제40권1호
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• pp.66-74
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• 2016

Background: When developing water quality improvement strategies for eutrophic lakes, questions may arise about the relative importance of point sources and nonpoint sources of phosphorus. For example, there is some skepticism regarding the effectiveness of partial reductions in phosphorus loading; because phosphorus concentrations are too high in hypertrophic lakes, in-lake phosphorus concentrations might still remain within typical range for eutrophic lakes even after the reduction of phosphorus loading. For this study, water quality and the phytoplankton and zooplankton communities were monitored in a hypertrophic reservoir (Lake Wangsong) before and after the reduction of phosphorus loading from a point source (a sewage treatment plant) by the installation of a chemical phosphorus-removal process. Results: Before phosphorus removal, Lake Wangsong was classified as hypertrophic with a median phosphorus concentration of $0.232mg\;L^{-1}$ and a median chlorophyll-a concentration of $112mg\;L^{-1}$. The dominant phytoplankton were filamentous cyanobacteria for the most of the ice-free season. Following the installation of the advanced treatment process, phosphorus concentrations were reduced to $81mg\;L^{-1}$, and the N/P atomic ratio increased from 42 to 102. Chlorophyll-a concentrations decreased to $42{\mu}g\;L^{-1}$, and the duration of cyanobacterial dominance was confined to the summer season. Cyanobacteria in spring and autumn were replaced by diatoms and cryptomonads. Filamentous cyanobacteria in summer were replaced by colony-forming unicellular Microcystis spp. It was remarkable that zooplankton biomass increased despite the decrease in phytoplankton biomass, and especially cladoceran zooplankton which increased drastically. These responses to the reduction of point source P loading to Lake Wangsong imply that reducing the point source P loading can have a big impact even when nonpoint sources account for a large fraction of the total annual phosphorus loading. Conclusions: Our results also show that the phytoplankton community can shift to decreased cyanobacterial dominance and the zooplankton community can shift to higher cladoceran dominance, even when phosphorus concentrations remain within the typical range for eutrophic lakes following the reduction of phosphorus loading.

• Ocean and Polar Research
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• 제33권4호
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• pp.435-445
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• 2011

We investigated geochemical properties, and microbial sulfate- and iron(III) reduction in sediment influenced by the aquaculture of abalone in the Nohwa-do, southern coastal sea in Korea. Concentrations of ammonium, phosphate, and sulfide in the pore-water were higher at farm sites than at control sites. The differences between the 2 types of sites were most apparent in terms of the weights of abalone and the temperature increase during September. Accordingly, the rates of sulfate reduction at the farm sites during September (61 mmol S $m^{-2}d{-1}$) were 3-fold higher than the sulfate reduction during May (20 mmol S $m^{-2}d{-1}$). In contrast, Fe(III) reduction rates were highest at the control sites in May, but its significance was relatively decreased at farm sites during September when sulfate reduction rates were highest. During September, benthic ammonium flux was 3-fold greater at the farm sites (35 mmol N $m^{-2}d{-1}$) than at the control sites (12 mmol N $m^{-2}d{-1}$), and phosphate flux was 8-fold higher at the farm sites (0.018 mmol P $m^{-2}d{-1}$) than at control sites (0.003 mmol P $m^{-2}d{-1}$). Overall results indicated that the inappropriate operation of a large-scale aquaculture farm may result in excess input of biodeposits and high nutrient fluxes from the sediment, thereby decreasing diversity of the benthic ecosystem and deepening eutrophication in coastal waters.

• Ocean and Polar Research
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• 제30권4호
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• pp.379-399
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• 2008

Spatial-temporal variations in physiochemical water qualities (temperature, salinity, DO, SPM, POC and nutrients) of surface and bottom waters were investigated along the mid-western coastal area (Taean Peninsula to Gomso Bay) of Korea. Spatial distribution patterns of temperature and salinity were mostly controlled by the physical mixing process of freshwater from Geum River and/or Gyunggi Bay with nearby coastal water. A strong tidal front is formed off Taean Peninsula during spring and summer. Seasonal variations in nutrient concentrations, lower in spring and summer and higher in fall and winter, are primarily regulated by magnitude of phytoplankton occurrence rather than freshwater loadings into the bay. Based on seasonal and spatial variability of physicochemical parameters, water quality of the study area can be divided into four water masses; Gyunggi Bay-influenced Water Mass (GBWM), Geum River-influenced Water Mass (GRWM), Yellow Sea Bottom Cold Water Mass (YSBCWM) and Cheonsu Bay Water Mass (CBWM). Water quality of the GBWM (Taean Peninsula coastal area), which has relatively low salinity and high concentrations of nutrients, is strongly controlled by the Gyunggi Bay coastal water, which is under influence of the Han River freshwater. In this water mass, the mixed layer is always developed by strong tidal mixing. As a result, a tidal front is formed along the offshore boundary of the mixed layer. Such tidal fronts probably play an important role in the distribution of phytoplankton communities, SPM and nutrients. The GRWM, with low salinity and high nutrients, especially during the flood summer season, is closely related to physiochemical properties of the Geum River. During the flood season, nutrient-enriched Geum River water mass extends up to 60 km away from the river mouth, potentially causing serious environmental problems such as eutrophication and unusual and/or noxious algal blooms. Offshore (<$30{\sim}40m$ in water depth) of the study area, YSBCWM coupled with a strong thermocline can be identified in spring-summer periods, exhibiting abundant nutrients in association with low temperature and limited biological activity. During spring and summer, a tidal front is formed in a transition zone between the coastal water mass and bottom cold water mass in the Yellow Sea, resulting in intensified upwelling and thereby supplying abundant nutrients to the GBWM and GRWM. Such cold bottom water mass and tidal front formation seems to play an important role in controlling water quality and further regulating physical ecosystem processes along mid-western Korean coastal area.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.551-559
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• 2000

서해안의 신도시 및 산업단지 근교에 위치한 인공 시화호에서 유입지천 부근의 상류쿠터 최하류의 수문부근까지 3~8개 지점에서 1994년~1999년에 걸쳐 수환경 오인을 매월 1~2회 조사하였다. 환경요인은 연평균 $COD_{Mn}$, 엽록소 $\alpha$, 총질소, 총인농도 및 투명도가 각각 5.2~15.1mg/L, $7.3~148.1\;\mu\textrm{g}$/L, 1.50~4.48 mgN/L, 0.055~0.281 mgP/L 및 0.5~1.4 m로서 중영양단계에서 과영양단계까지의 수질을 보였다. 시화호가 조성된 1994년부터 1997년 3월 이전까지의 수질은 외부 또는 내부의 저층으로부터 부하되는 오염물질이 지속적으로 호소내에 축적되어 극도로 악화되었다. 수질오염은 연중 식물플랑크톤이 대발생하는 생물학적 현상으로 뚜렷하게 나타났다. 반면에 1997년 3월부터 1999년까지는 다양한 수질개선대책의 시행으로 빠른 속도의 수질회복이 관찰되었고, 1999년의 수질은 담수화 초기의 수질로 회복된 것으로 조사되었다. 시화호의 수질회복은 1997년 7월부터 시행한 해수유통에 의해 가장 큰 효과를 보였고, 1997년 3월부터 운영한 반월공단 및 시화공장의 차집수로에 의한 유입부하량 저감으로 수질회복효과를 더욱 향상시킨 것으로 평가되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.2059-2065
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• 2000

낙동강 상류지역의 점오염원에서 지속적으로 배출되는 오염물질의 가중과 수량의 부족 현상으로 갈수기에는 하천의 부영양화로 인하여 조류증가에 따른 수화(水花) 현상이 나타나 원수의 pH가 상승하여 응집장애를 야기시키고 있다. 조류에 의한 pH 상승은 정수처리시 적정 응집범위를 벗어나게 하여 응집제의 사용량 증가와 수산화알루미늄의 용해도를 상승시켜 정수중의 잔류알루미늄 증가와 같은 문제를 일으킨다. 따라서 본 연구에서는 황산을 이용하여 상수원수의 pH를 응집공정 전에 조절함으로써 응집제의 주입량 및 산화제 사용량을 줄이고, Jar test 결과 황산을 이용하여 pH를 8.1로 조절한 경우 매우 효과적이고 경제적으로 평가되었으며, 응집제 주입량을 약 30% 정도 저감시켜도 pH를 조절하지 않은 경우와 동일한 탁도 제거율을 보였으며 DOC 및 UV-254 같은 유기물 제거효과는 오히려 높은 것으로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권3호
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• pp.162-166
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• 2011

인위적인 배출에 기인한 인의 축적은 지표수에서 발생하는 부영양화의 가장 큰 원인이다. 본 연구에서는 이러한 인을 제거하기 위하여 titanium oxysulfate-sulfuric acid 분말을 이온교환 물질로 하여 알지네이트 겔에 고정화시켜 수용액 상에 존재하는 인 제거 효율을 정량화하여 보았다. 본 연구에서 적용한 흡착물질의 고정화 기법은 1) 알지네이트 수용액에 흡착물질을 주입한 후 고정화시키는 것, 2) 초음파를 이용한 흡착물질의 분산 기법, 그리고 3) 수용액 상태의 흡착물질을 알지네이트 수용액과 반응시켜 고정화시키는 방법 등이다. 평형과 비평형 흡착 실험은 3가지 다른 기법으로 제작한 담체를 적용하여 진행되었으며, 이를 통해 흡착 용량과 시간에 따른 인의 제거율을 구득할 수 있었다. 평형배치 실험 결과는 Langmuir 흡착 등온선을 이용하여 분석하였으며 수용액 기법을 적용하여 담체를 제작하였을 때 92.26 mg/g으로 가장 높은 인 제거능을 나타내었다. 또한 비평형 배치 실험 결과는 pseudo-second-order kinetic 모델을 따라 분석하였으며 그 결과는 평형 배치와 유사하였다. 본 실험에서 제작한 티타늄 분말을 고정화한 담체는 기반물질의 경제성 확보와 담체 제조 기법 가운데 수용액 기법의 높은 흡착능 유지를 통하여 하 폐수에 존재하는 인을 경제적으로 제거하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권5호
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• pp.499-508
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• 2010

이 연구에서는 피해산정형 모델에 기초하여 제품 환경성 관련 정보를 국내 지리적, 환경적, 사회적 특성을 최대한 반영하여 '화폐가치'로 나타낼 수 있는 전과정 영향평가 지표를 제시하였다. 먼저 평가단계를 '특성화', '피해평가', 통합화의 3단계로 구분하였으며, 자원소비, 지구온난화, 오존층영향, 산성화, 부영양화 및 광화학산화물 생성의 6대 영향범주를 고려하였다. 아울러 6대 영향범주와 관련된 16개 범주별 종말점과 4대 보호대상에 대한 피해함수 및 피해계수를 도출하였다. 최종적으로 도출된 영향범주별 기준물질의 통합화 지수는 21.8원/kg Sb, 6.19원/kg $CO_2$, 53,000원/kg CFC-11, 13,100원/kg $SO_2$, 2,310원/kg ${PO_4}^{3-}$, 3,030원/kg $C_2H_4$로 나타났다. 이 연구결과를 활용하여 제품 전과정에 걸쳐 발생하는 환경부하가 보호대상에 미치는 영향을 화폐가치로 단일 지수화할 수 있으므로 도출되는 전과정 영향평가 결과의 이해도와 활용도를 높일 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.462-469
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• 2017

최근 부영양화 문제, 인광석 자원이 부족해지고 있는 국제적 상황, 하수처리장 관로 스케일 문제 등에 대응하기 위하여, Struvite 결정화 공정을 하수처리장 슬러지처리 계통의 고농도 인 제거/회수에 적용하려는 시도를 하고 있다. 본 연구는 실제 국내 하수처리장 슬러지처리 계통에 대한 Struvite 결정화 공정 적용 가능성을 평가를 목표하여, 첫째, 운영자료 및 현장측정자료 분석을 통하여 실제 하수처리장 슬러지처리 계통의 인 농도 및 물질수지를 분석하였고, 둘째, 평형화학 계산 프로그램을 활용하여 Struvite 결정화 반응 포텐셜, 이에 따른 최적 $Mg^{2+}$ 주입량, pH 등에 관해 연구하였고, 셋째, 실험실규모 배치실험을 통해 실제 Struvite 결정화 반응 동역학에 대해 연구하였다. 슬러지처리 계통에서의 인 농도 및 물질수지를 분석하였을 때, Struvite 결정화 공정은 소화슬러지 및 탈리여액에 적용함이 바람직한 것으로 파악되었다. 평형화학 계산결과, 안정적인 공정 운영을 위해서는 pH 8 이상, $Mg^{2+}$ 주입량은 몰비 기준 이론 요구량의 1.2배 이상을 첨가해야 하는 것으로 파악하였다. 그리고, Struvite 결정화 반응 동역학은 1차 반응속도식을 따르고, Struvite 결정화 반응이 평형상태에 도달한 경우, 모든 pH 조건에서 인산염인 제거율이 80% 이상으로 우수하게 나타났다. Struvite 결정화 반응 시 NaOH 첨가 없이 폭기만으로 $CO_2$ 탈기를 일으켜 반응 종결 후 pH 8.7 이상까지 상승했으며, $Mg^{2+}$ 주입원의 경우 간수 등 저가 대체물질을 활용할 수 있으므로, 약품비에 의한 운영비 증대 없이 Struvite 결정화 공정을 적용할 수 있으리라 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권3호
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• pp.142-148
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• 2017

본 연구에서는 부영양화의 원인이 되는 질소와 인의 제거 효율을 향상시킬 목적으로 광물질을 활용한 여재를 이용하여 호기, 혐기의 흐름조건을 만들어주기 위한 수직 수평 흐름 인공습지를 고안하여 아크릴 반응조로 제작한 후 성능평가를 진행하였다. 수직 수평 흐름형 인공습지의 경우 호기 및 혐기조건을 평가하기 위해서 반응조 내 용존산소(DO) 농도를 측정해본 결과 호기상태에서는 2.7 mg/L, 혐기상태에서는 N.D로 확인되어 목적에 부합된 결과가 확인되었다. 실험결과에서는 SS 저감효과가 140 min, 80 min, 60 min의 운전시간에서 각각 94%, 91%, 61%의 효율을 보였고, T-P의 경우 각각의 운전시간에 따라 84%, 71%, 63%의 저감효율을 보였다. 또한 T-N의 경우 각각의 운전시간에 따라 63%, 49%, 42%의 저감효율을 보여 기존의 습지가 12~24 hr 체류시간을 가지는 것에 비하여 짧은 운전시간에도 높은 처리효율을 보이는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 수직 수평 흐름 방식을 복합 적용하여 기존 인공습지의 단점을 보완하기 위해 기술개발을 진행한 것으로 어떠한 기능적 효과를 갖는지 확인하였고, 향후 이에 대한 현장적용을 위한 운영 및 관리적 차원의 메커니즘 연구가 추가로 진행 될 필요가 있다.