• Title/Summary/Keyword: Excess ammonium

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Recovery of Ammonium Nitrogen and Phosphate from the Piggery Wastewater as Struvite and Its Assessment for the Reduction of Water Pollution Through the Field Test

  • Daeik Kim;Sun Jin Hwang;Su Ho Bae;Keon Sang Ryoo
    • 한국환경농학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.83-92
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    • 2023
  • Excess N and P from the livestock manure applied to farmlands, have entered the water systems and poses a serious threat to the natural environment. Consequently, there has been recent awareness towards the management of livestock manure and its related fields. In this study, piggery wastewater was collected from a piggery in Pohang city, Korea. At 800℃, thermal decomposition of a natural stone, magnesite (MgCO3), yielded powered MgO with particle sizes ranging between 10 to 100 ㎛. Furthermore, NH4+-N and PO43--P were recovered as struvite precipitates from the piggery wastewater, by adjusting the pH with MgO and H3PO4. At pH 10, the recovery efficiencies of NH4+-N and PO43--P were found to be 86.1% and 94.1%, respectively. Using an X-ray Diffractometer (XRD), the struvite in the precipitate was confirmed to be consistent with standard pure struvite. Further, the purity of the struvite precipitate was analyzed using an energy dispersive X-ray (EDX) and thermal gravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA), and found to be between 79.2% and 93.0%. Additionally, struvite-containing piggery wastewater and sawdust were mixed in a weight ratio of 2.5:1 and processed into a mature compost. The newly manufactured compost passed all quality standards required for first-class graded livestock composts. Moreover, this compost was sprayed directly onto the soil at the test site, and various parameters of the soil's effluent, such as total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N), total phosphorus (T-P), and dissolved oxygen (DO), were analyzed and measured. Based on these results, it is determined that the newly manufactured compost can more significantly reduce water pollution than commercial compost.

암모니움 Toxicity에 의(依)한 배추의 Tip-burn에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on Tip-burn of Chinese Cabbage by Ammonium Toxicity)

  • 이상은;임수길
    • 한국토양비료학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.389-398
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    • 1984
  • 질소(窒素)의 형태(形態) 및 칼슘의 농도(濃度)가 배추의 생리장해(生理障害)인 Tip-burn 발생(發生)에 미치는 영향(影響)을 밝히기 위하여 Ca 3수준(水準)(0, 8, $16meq/{\ell}$)을 주구(主區)로 놓고 결구형성기(結球形成期)를 전후(前後)하여 질소(窒素)의 형태(形態)($NO_3{^-}-N$, $NH_4{^+}-N$) 및 농도(濃度) (4, 8, $16meq/{\ell}$)를 달리하는 10개(個) 처리(處理)를 세구(細區)로 놓아 총(總) 30개(個) 처리(處理) 2반복(反覆)으로서 사경재배(砂耕栽培)로 실험(實驗)하였다. 실험결과(實驗結果)를 보면 우선 Ca 수준(水準)에 관계(關係)없이 모든 $NH_4{^+}-N$ 처리구(處理區)에서 Tip-burn이 발생(發生)되었으며 수량(收量)이 낮았는데 $NH_4{^+}-N$ 처리구(處理區)의 뿌리는 담(湛)하게 상해(傷害)를 받았으며 누수(漏水)의 pH는 5.0이하(以下)로 낮아졌다. 결구형성기(結球形成期) 이전(以前)에 $NH_4{^+}-N$의 처리(處理)로 Tip-burn이 발생(發生)되었던 식물체(植物體)는 결구형성기(結球形成期) 이후(以後)에 $NO_3{^-}-N$으로 질소(窒素)의 형태(形態)를 바꿈에 따라 건전(健全)한 생육(生育)을 보였으며 반대(反對)의 경우($NO_3{^-}-N{\rightarrow}NH_4{^+}-N$)에는 Tip-burn이 발생(發生)하였다. 배추의 수량(收量)은 위의 상황(狀況)을 그대로 반영(反影)하였다. 식물체중(植物體中)의 양분함량(養分含量)을 보면 $NH_4{^+}-N$ 처리(處理)는 내엽중(內葉中)의 T-H 함량(含量)을 증가(增加)시켰으나 K 및 Ca함량(含量)을 감소(減少)시킨 반면 Ca처리(處理)는 내엽중(內葉中)의 T-N과 K의 함량(含量)에 영향(影響)을 미치지 않았다. $NH_4{^+}-N$ 처리(處理)는 식물체중(植物體中) Ca 전이(傳移)를 방해(防害)하였으나 $NO_3{^-}-N$ 처리(處理)는 전이(傳移)를 촉진(促進)하였으며 Tip-turn증상(症狀)을 보인 엽(葉)은 건전(健全)한 엽(葉)에 비(比)해 Ca함량(含量)이 낮았다. Internal rot는 결구후기(結球後期)에 나타나는 Tip-burn 증상(症狀)으로 높은 농도(濃度)의 $NO_3{^-}-N$ 처리(處理)에 의(依)해 발생(發生)되었으며 내엽중(內葉中) Ca 함량(含量)은 Ca 농도(濃度) 증가(增加)에 따라 증가(增加)하였으나 Internal rot와는 상관(相關)이 없었다. 배추의 Tip-burn은 종래(從來)의 학설(學說)에 의(依)한 Ca 결핍증상(缺乏症狀)이라기 보다는 오히려 Ammonium toxicity에 의(依)해 뿌리가 심한 장해(障害)를 받고 그에 따라 식물체(植物體)가 water stress($NO_3{^-}-N$에서 자란 식물은 95% 수분함량, $NH_4{^+}-N$에서 자란 식물은 91% 수분함량)를 받기 때문에 나타나는 증상(症狀)으로 사려(思慮)되며 Internal rot도 Ca 결핍(缺乏)보다는 질소과용(窒素過用)에 의(依)해서 생기는 것으로 생각된다.

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Physiological Responses to Mineral-Excessive Conditions: Mineral Uptake and Carbohydrate Partitioning in Tomato Plants

  • Sung, Jwakyung;Lee, Suyeon;Lee, Yejin;Kang, Seongsoo;Ha, Sangkeun;Sonn, Yeonkyu
    • 한국토양비료학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.563-570
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    • 2014
  • The shortage or surplus of minerals directly affects overall physiological metabolism of plants; especially, it strongly influences carbohydrate metabolism as a primary response. We have studied mineral uptake, synthesis and partitioning of soluble carbohydrates, and the relationship between them in N, P or K-excessive tomato plants, and examined the interaction between soluble carbohydrates and mineral elements. Four-weeks-old tomato plants were grown in a hydroponic growth container adjusted with excessive N ($20.0mmol\;L^{-1}$ $Ca(NO_3)2{\cdot}4H_2O$ and $20.0mmol\;L^{-1}$ $KNO_3$), P ($2.0mmol\;L^{-1}$ $KH_2PO_4$), and K ($20.0mmol\;L^{-1}$ $KNO_3$), respectively, for 30 days. Shoot growth rates were significantly influenced by excessive N or K, but not by excessive P. The concentrations of water soluble N (nitrate and ammonium), P and K were clearly different with each tissue of tomato plants as well as the mineral conditions. The NPK accumulation in all treatments was as follows; fully expanded leaves (48%) > stem (19%) = roots (16%) = petioles (15%) > emerging leaves (1). K-excessive condition extremely contributed to a remarkable increase in the ratio, which ranged from 2.79 to 10.34, and particularly potassium was dominantly accumulated in petioles, stem and roots. Fresh weight-based soluble sugar concentration was the greatest in NPK-sufficient condition ($154.8mg\;g^{-1}$) and followed by K-excessive (141.6), N-excessive (129.2) and P-excessive (127.7); whereas starch was the highest in K-excessive ($167.0mg\;g^{-1}$) and followed by P-excessive (146.1), NPK-sufficient (138.2) and N-excessive (109.7). Soluble sugar showed positive correlation with dry weight-based total N content (p<0.01) whereas was negatively correlated with soluble P (p<0.01) and dry weight-based total P (p<0.01). On the other hand, starch production was negatively influenced by total N (p<0.001), but, it showed positive relation with total K concentration (p<0.05). This study shows that uptake pattern of NPK and production and partitioning of soluble carbohydrate were substantially different from each mineral, and the relationship between water soluble- and dry weight-based-mineral was positive.

우분퇴비 시용후 토양수분 조절에 따른 질소 및 탄소의 전환 (Mineralization of Cattle Manure Compost at Various Soil Moisture Content)

  • 김필주;정덕영;장기운;이병렬
    • 한국환경농학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.295-303
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    • 1997
  • 수분조건(${\theta}$m 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) 변화에 따른 토양내 우분퇴비의 질소와 탄소의 전환특성을 조사하기 위해 7월말에서 11월 초 사이 15주간 실내에서 Incubation 실험을 실시하였다. 실험기간동안에 토양 pH는 질산화 과정중 발생되는 수소의 영향으로 낮은 폭으로 지속적인 감소를 보였으며, 유기물과 수분처리량이 증가할수록 암모니아 질소의 발생률의 증대와 환원물질의 생성으로 토양 pH가 높아졌다. 전 질소의 감소율은 수분량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, 전 탄소는 이와 반대의 경향을 보였다. 따라서 낮은 수분조건(${\theta}$m 0.2)에서 C/N율은 시험기간동안 지속적으로 감소되어 지력이 증진됨을 볼 수 있었으나, ${\theta}$m 0.4 이상의 높은 수분조건에서는 지속적인 C/N율 증가가 발생되어 지력 감소와 토양 pH 감소 원인으로 작용하였다. 우분처리에 따른 $NO_3\;^--N$ 발생량은 ${\theta}$m 0.3 이하의 수분조건에서는 비교적 양호한 통기조건 때문에 지속적으로 증가되었으나, ${\theta}$m 0.4 이상의 조건에서는 초기에 큰 폭의 감소가 발생되었으며, 특히 ${\theta}$m 0.5에서는 2∼3주 이후 $NO_3\;^--N$가 발생되지 않았다. 그러나 $NH_4\;^+-N$의 발생량은 위와 반대경향을 보여, 수분함량이 증가함에 따라 발생량이 증대되는 경향을 보였다. 전 질소에 대한 무기태 질소의 비율로 나타낸 질소의 무기화율은 낮은 수분조건에서는 꾸준히 증가하였으나, 높은 수분조건에서는 초기 큰 폭의 감소가 발생된 후 서서히 증가되는 경향을 보였다. 이상의 결과를 종합할 때, 토양내 유기물 시용시 지력 유지 측면에서 토양내 수분조건은 대단히 중요하며, 높은 수분조건에서는 질소 손실량 증대에 의한 지력 감소가 발생될 것으로 예측되었다.${\theta}$ m 0.2 정도의 적정 수분조건에서는 양호한 통기성과 수분유지로 인한 질소 손실을 줄일 수 있었다.

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양송이 수량(收量)에 미치는 합성퇴비배지(合成堆肥培地)의 영양원(營養源), 발효(醱酵) 및 유해생물(有害生物)에 관((關)한 연구(硏究) (Studies on nutrient sources, fermentation and harmful organisms of the synthetic compost affecting yield of Agaricus bisporus (Lange) Sing)

  • 신관철
    • 한국균학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.13-73
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    • 1979
  • 양송이 합성퇴비(合成堆肥) 배지(培地)의 제조(製造)에 있어서 탄소원(炭素原), 질소원(窒素源) 등(等) 영양원(營養源)과 물리적(物理的) 안정(安定)을 위(爲)한 보조재료(補助材料)의 선정(選定), 볏짚을 주재료(主材料)로 사용(使用)할 때의 퇴비재료(堆肥材料)의 배합(配合), 야외퇴적(野外堆積) 및 후발효(後醱酵), 볏짚 퇴비배지(堆肥倍地)에서의 유해생물(有害生物) 발생(發生) 및 방제(防除)에 관(關)한 연구(硏究)를 수행(遂行)한 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 합성퇴비배지(合成堆肥倍地)의 탄소원(炭素原)으로서 볏짚은 보리짚과 밀짚보다 발효(醱酵)가 신속(迅速)하고 퇴비(堆肥)의 질소함량(窒素含量)이 높으며 배지(培地)의 질(質)이 양호(良好)하여 양송이 자실체(字實體) 수량(收量)이 현저(顯著)히 높았다. 2. 한국(韓國)에서 생산(生産)되는 일본형(日本型) 벼와 통일품종(統一品種等) 두 계통(系統)의 볏짚은 초형(草型) 및 이화학적(理化學的) 성질(性質)이 달라서 퇴비(堆肥)의 발효상태(醱酵狀態)에 차이(差異)가 많았다. 통일(統一)볏짚은 발효(醱酵)가 빠르게 진행(進行)되므로 퇴적기간(堆積期間)을 단축(短縮)하고 수분공급량(水分供給量)을 감소(減少)시키며 물리성(物理成) 안정재(安定材)를 첨가(添加)하여야 한다. 3. 보릿짚 퇴비(堆肥)는 볏짚퇴비(堆肥)보다 생산성(生産性)이 낮으나 보릿짚과 볏짚을 50 : 50으로 혼용(混用)하면 볏짚과 대등(對等)한 수량(收量)을 얻을 수 있었다. 4. 퇴비배지(堆肥倍地)의 전질소(全窒素), 전유기물(全有機物) 질소(窒素) 및 Amino산태(酸態), Amide태(態) Amino당태(糖態) 질소(窒素)와 자실체(字實體) 수량간(收量間)에는 각각(各各) 높은 정(正)의 상관(相關)이 있으나 Ammonia태(態) 질소(窒素)는 균사생장 및 자실체(字實體) 형성(形成)에 심(甚)히 유해(有害)하였다. 5. 볏짚을 주재료(主材料)로 사용(使用)할 때 무기태(無機態) 질소원(窒素源)으로서 요소(尿素)가 가장 좋았고 유안(硫安)과 석회질소(石灰質素)는 부적당(不適當)하였다. 요소(尿素)는 3회(回) 분시(分施)할 때 손실(損失)이 감소(減少)되고 퇴비(堆肥)의 질소함량(窒素含量)이 증가(增加)하였다. 6. 유기태영양원(有機態營養源) 중(中) 들깻묵, 참깻묵, 밀기울, 계양(鷄養) 등(等)의 첨가(添加)는 퇴비(堆肥)의 발효(醱酵)를 양호(良好)하게 하고 자실체수량(字實體收量)을 증가(增加)시켰다. 7. 들깻묵, 밀기울 등(等) 유기태영양원(有機態營養源)은 장유박(醬油粕), 이분조미료폐비(泥粉調味料廢肥) 등(等) 공장폐엽물(工場廢葉物)로서 대체(代替)하여 재배(栽培)할 수 있었다. 8. 볏짚퇴비(堆肥) 제조시(製造時) 석고(石膏)와 Zeolite를 첨가(添加)하면 과습(過濕) 및 결착(結着) 등(等)으로 인(因)한 물리성(物理性)의 악화(惡化)가 방지(防止)되며, 자실체수량(字實體收量)이 증가(增加)하는데 그 효과(效果)는 일본형(日本型) 볏짚보다 통일(統一)에서 현저(顯著)하였다. 9. 볏짚을 주재료(主材料)로 퇴비재료(堆肥材料)를 배합(配合)할 때 계양(鷄養) 10%, 깻묵 5%, 요소(尿素) $1.2{\sim}1.5%$, 석고(石膏) 1%를 첨가(添加)하고 봄재배(栽培) 때는 발열촉진(發熱促進)을 위(爲)하여 미강(米糠)을 첨가(添加)하는 것이 좋았다. 10. 볏짚배지(培地)의 야외퇴적시(野外堆積時) 적산온도(積算溫度)와 퇴비(堆肥) 부열도간(腐熱度間)에는 r=0.97의 높은 상관(相關)이 이고 적산온도(積算溫度) $900{\sim}1000^{\circ}C$일 때 자실체(字實體) 수량(收量)이 가장 많았다. 11. 퇴적기간(堆積期間)이 길어질수록 퇴비(堆肥)의 부열도(腐熱度)가 높아지고 전질소함량(全窒素含量)이 증가(增加)하고 Ammonia태(態) 질소(窒素)는 감소(減少)하였는데, 볏짚배지(培地)의 퇴적기간(堆積期間)은 봄재배(栽培) $20{\sim}25$일(日), 가을재배(栽培) 15일(日)이 적당(適當)하였고 그때의 부열도(腐熱度)는 각각 19및 24%였다. 12. 퇴비(堆肥) 후발효시(後醱酵時) 수분함량(水分含量)이 높은 퇴비(堆肥)를 진압(鎭壓) 하여 입상(入床)할 때 공기유통(空氣流通)이 감소(減少)하여 Ammonia태(態) 질소(窒素)의 잔류량(殘溜量)이 증가(增加)하고 Methane과 유기산(有機酸) 등(等) 환원성(還元性) 물질(物質)의 생성(生成)이 많았다. r=-0.76, 휘발성(揮發性) 유기산(有機酸)과는 r=-0.73의 부(負)의 상관(相關)이 있었다. 13. 입상시(入床時) 퇴비(堆肥)의 수분함량(水分含量) $69{\sim}80%$ 범위(範圍)에서 자실체(字實體) 수량(收量)은 수분함량(水分含量)이 증가(增加)할수록 감소(減少)하였는데 (r=-0.78) 이것은 공극량(孔隙量)의 감소(減少)에 기인(基因)하는 것이었다. 입상시(入床時) 균상(菌床)의 적정 공극량(孔隙量)은 $41{\sim}45%$. 14. 후발효(後發效) 정열(頂熱)은 병해충 방제(防除) 뿐 아니고 Ammonia의 제거(除去)를 위(爲)해서 필수적(必須的) 과정(科程)이며 정열후(情熱後) 4일간(日間)의 발효(發效) 과정(科程)이 필요(必要)하였다. 15. 볏짚 퇴비배지(堆肥倍地)에서 양송이 균(菌)에 유해(有害)한 영향(影響)을 미치는 사장균 10종(種)이 동정(同定)되었는데 그 중(中) Diehliomyces microsporus, Trichoderma spp.,Stysanus stemoitis 등(等)은 발생빈도(發生頻度)가 높고 피해(被害)가 심(甚)하였다. 16. Diehliomyces는 재배사(栽培舍) 온도조절(溫度調節), Basamid와 Vapam처리(處理)로서 방제(防除)가 가능(可能)하며 Trichoderma spp.는 Bavistin과 Benomyl 철포(撤布)로서 방제(防除)되었다. 17. 퇴비중(堆肥中) 서식(棲息)하여 양송이를 가해(加害)하는 4종(種)의 선충과 5종(種)의 응애(類)는 퇴비(堆肥)를 $60^{\circ}C$에서 6시간(時間) 정열(頂熱)시키므로서 방제(防除)할 수 있었다.

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$No_3$-수준이 Oxidative Pentose Phosphate Pathway와 질산동화작용 효소"Nitrate Reductase, Nitrite Reductase, Glutamine Synthetase$_1$" 및 암모늄재동화작용 주요효소"Glutamine Synthetase$_2$"활성도의 상호관계에 미치는 영향 (Interactions between Oxidative Pentose Phosphate Pathway and Enzymes of Nitrate Assimilation "Nitrate Reductase, Nitrite Reductase, Glutamine Synthetase$_1$" and Ammonium Reassimilation "Glutamine Synthetase$_2$" as affected by $No_3$-Concentration)

  • 손상목
    • 한국작물학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.468-475
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    • 1992
  • 질소시비수준이 Oxidative Pentose Phosphate Pathway (OPPP)와 Nitrate Rdeuctase (NR), Nitrite Rdeuctase(NiR), Glutamine Synthetase$_1$(GS$_1$) 및 Glutamine Synthetase$_2$(GS$_2$) 활성도의 상호관계에 미치는 영향을 구명하기 위해 암조건하에서 6일간 생육시킨 완두의 부위별 또는 crude extract와 순수분리 한 plastid 별 효소 활성도를 분석 검토한 결과, 1. NR의 root부위의 생체 1g당 활성도와 단백질 1mg당 활성도, NiR의 root 및 shoot부위의 생체 1g 당 활성도는 거의 비슷한 반응을 나타내 NO$_3$$^{-}$ 처리농도가 증가할수록 급격히 증가하여 생체 1g당 NR 활성도, NiR의 root 및 shoot부위의 생체 1g당 활성도는 5mM에서, NR의 단백질 1mg당 NR 활성도는 10mM에서 각각 그 최고치에 각각 도달하였다가, 이후 시비수준이 증가할수록 저하하여 50mM 처리구에서는 무처리구와 비슷한 수준을 나타냈다. 2. NR의 shoot부위의 생체 1g당 활성도와 단백질 1mg 당 활성도, NiR의 root 및 shoot부위의 단백질 1mg당 활성도는 시비수준이 증가할수록 그 활성도가 induction되었으며, NR의 생체 1g당 활성도는 50mM에서 무처리구에 비해 4.8배, 단백질 1mg 당 활성도는 25mM 처리구에서 무처리구에 비해 5.0배까지 상승하였다. 3. Crude extract의 총 GS specific activity가 plastids의 GS$_2$ specific activity에 비해 월등히 많았으며, crude extract의 총 GS specific activity 대 plastids의 GS$_2$ specific activity의 비율은 뿌리의 3.0-4.3에 비해 shoot는 3.2-10.6으로 Shoot에서 NO$_3$$^{-}$ 처리농도에 따라 활성도비율의 차이가 더 컸다. 4. 고수준의 NO$_3$$^{-}$ 처리구에서 과다한 NO$_3$$^{-}$ influx에 의한 NR, NiR, GS$_1$, GS$_2$, 등의 효소활성도가 억제되었다. 5. OPPP만을 통해서도 식물체내의 NO$_3$$^{-}$의 환원이나 동화를 위한 NR, NiR, GS$_1$, GS$_2$ 활성도의 발현에 필요한 환원제와 ATP 충분히 공급될수 있었다.

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버어리종 잎담배 순지르기 시기와 수확시기에 따른 질소화합물의 변화 (Changes of Nitrogenous Compound According to the Topping Stage and Harvesting Time in Burley Tobacco(Nicotiana tobacum L.))

  • 장수원;김재현;박창진;김윤하;이인중
    • 한국작물학회지
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    • 제56권2호
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    • pp.146-150
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    • 2011
  • 버어리종 잎담배 질소화합물 저감 및 이용성 향상을 위해 순지르기 시기(발뢰기, 개화시, 개화기 순지르기)와 수확시기 (미숙엽, 적숙엽, 과숙엽 수확)에 따른 건조엽의 질소화합물, 총 TSNA 함량 및 품질특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 개화기 순지르기가 발뢰기와 개화시 순지르기에 비해 전질소, 단백태 질소 등 모든 질소화합물과 총 TSNA 함량이 낮았다. 니코틴 함량은 순지르기 시기가 늦어질수록 유의적인 수준으로 감소하였고, 에텔 추출물은 증가하였다. 2. 건조엽의 색상 중 명도는 개화기 순지르기가 가장 높았고, 적색도와 황색도는 특별한 차이가 없었다. 수량은 순지르기 시기가 늦어질수록 감소하였으며, 외관품질은 순지르기 처리 간 큰 차이가 없었다. 3. 수확시기가 늦어질수록 질소화합물인 전질소, 단백태 질소, 질산태 질소, 암모니아태 질소가 감소하였고, 니코틴 함량은 증가하였다. 총 TSNA 함량도 수확시기가 늦어질수록 감소하였고, 에텔추출물은 증가하였다. 4. 전조엽의 색상 종 명도와 황색도는 수확시기가 늦어질수록 유의적인 수준으로 증가하였고, 적색도는 특별한 차이가 없었다. 수량은 수확시기가 늦어질수록 감소하였으나, 가격은 미숙엽 수확에 비해 적숙엽과 과숙엽 수확이 높았다. 5. 버어리종 잎담배 질소화합물 및 TSNA 함량 저감를 위해서는 개화기 순지르기 후 과숙엽 수확이 수량은 감소하나, 화학성분 개선 및 품질향상에 더 효과적인 것으로 조사되었다.

양돈 폐수로부터 고농도 암모니아성 질소의 감소를 위한 화학적 첨가제의 영향 (Influence of a chemical additive on the reduction of highly concentrated ammonium nitrogen(NH4+-N) in pig wastewater)

  • 배수호;김은;유건상
    • 환경생물
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    • 제40권3호
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    • pp.267-274
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    • 2022
  • 양돈 폐수로부터 NH3를 제거하기 위해서 양돈 폐수의 무게 대비 MgO(wt. %)의 양을 변화시키면서 양돈 폐수에 주입하였다. 24시간 동안 폭기시키면서 MgO (0.8 wt. %)로 처리한 양돈 폐수는 미처리 양돈 폐수에 비하여 NH3 가스 발생량이 75.5% 감소하였으며, 1개월 동안 밀폐된 상태에서도 NH3 가스가 거의 발생하지 않았다. 본 연구에서 사용한 MgO는 양돈 폐수의 pH를 상승시켜 NH3가 가스 형태로 탈기될 수 있는 조건을 제공해 주었으며, 과량 주입할 경우에도 호기성 미생물 활동에 악영향을 줄 수 있는 pH 10.5를 초과하지 않았다. 양돈 폐수에서 제거되지 않고 남아 있는 NH4+는 인산과 MgO를 첨가하여 스트루바이트의 형태로 침전시켜 제거하였다. 스트루바이트를 합성하기 위해서 NH4+의 몰비와 동일하게 인산과 MgO를 주입하고 황산을 첨가하여 양돈 폐수의 초기 pH를 5로 조정한 후 점진적으로 폐수의 pH를 상승시켰다. pH 6에서 흰 침전물 소위 스트루바이트가 생성되기 시작하여 pH 10까지 지속적으로 합성이 이루어졌다. 총 86.1%의 NH4+ 제거 중에서 62.4%가 약산성인 pH 6에서 제거되었다. 침전물 중에 스트루바이트의 존재를 XRD로 조사하였고 그 결과 pH 6에서 침전물이 스트루바이트의 결정성을 갖는다고 확인되었다. pH 7~10인 조건에서는 스트루바이트가 비결정질 형태로 존재하며, pH가 11인 이상에서는 생성된 스트루바이트가 완전히 붕괴되었다. 침전물 내에서 스트루바이트의 수득률은 에너지 분산형 X-ray, 열중량분석기, 원소분석기의 결과치를 바탕으로 하여 68%~84%임을 확인할 수 있었다. 만약 NH3가 제거된 양돈 폐수를 건조 퇴비에 뿌려 부숙하게 된다면 퇴비의 부숙 기간 동안 NH3로 인한 악취를 상당히 감소시킬 수 있을 것이다. 이와 더불어, MgO로 처리한 양돈 폐수는 가축 퇴비에 인과 질소를 보충하는 역할을 담당할 수 있을 것이다. 앞으로도 본 연구를 계속적으로 진행하여 국내에서 친환경퇴비를 생산할 수 있는 기틀을 마련하고자 한다.

중질소(重窒素)를 이용(利用)한 진흥(振興)과 통일(統一)벼의 암모니움, 질산(窒酸) 및 요소태(尿素態) 질소(窒素)의 흡수특성(吸收特性) 연구(硏究) (Studies on absorption of ammonium, nitrate-and urea-N by Jinheung and Tongil rice using labelled nitrogen)

  • 박훈;석순종
    • 한국토양비료학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.225-233
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    • 1978
  • 통일(統一)과 진흥(振興)을 urea, $NH_4$, $NO{_3}^-N$ 별(別) 수경액(水耕液)에 재배(栽培)하여 유수형성기(幼穗形成期)에 중질소(重窒素)를 사용(使用) 각형태별(各形態別) 흡수속도(吸收速度) 및 체내(體內) 분포(分布)(2시간(時間))를 몇개 요인별(要因別)로 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 질소전력(窒素前歷)이 공급질소(供給窒素)와 같은 경우 두품종(品種) 모두 $NH_4$ >urea> $NO_3$의 순(順)으로 흡수속도(吸收速度)가 크며 언제나 통일(統一)이 진흥(振興)보다 컸다(특히 $NH_4$에서) 이때 흡수(吸收)의 율원단계(律遠段階)(가장느린)는 urea는 근(根)${\rightarrow}$엽초, $NO_3$는 엽초${\rightarrow}$엽신(葉身), $NO_3$는 배양액(培養液)${\rightarrow}$근(根)의 단계(段階)를 보였다. 2. urea에 배양후(培養後) $^{15}NH_4$의 흡수속도(吸收速度)는 ($mgN/g{\cdot}root$ 2hr)의 통일(統一)의 경우 $18^{\circ}C-28^{\circ}C-38^{\circ}C$까지 직선적(直線的)으로 증가(增加)한다($Q_{10}$ 1.21 및 1.32 진흥(振興)은 차이가 없었다. $28^{\circ}C$에서의 암처리(暗處理)는 통일(統一)에서는 차이(差異)가 없었으나 진흥(振興)에서는 12%의 감소(減少)를 가져왔다. 3. 질소전력(窒素前歷)에 의한 N 형태별(形態別) 흡수속도(吸收速度)는 두품종(品種) 모두 $NH_4{\rightarrow}NO_3$ > $NO_3{\rightarrow}NH_4$ > $urea{\rightarrow}NO_3$의 순(順)이었으며 통일(統一)이 언제나 높았다(특히 $NH_4{\rightarrow}NO_3$ >에서), $urea{\rightarrow}NO_3$는 통일은 $NH_4{\rightarrow}NO_3$와 같고 진흥(振興)은 $NO_3{\rightarrow}NH_4$보다 약간 적었다. $NH_4{\rightarrow}^{15}NO_3$$NH_4{\rightarrow}^{15}NH_4 $보다 적었다(특히 통일(統一)). 4. $NH_4{\rightarrow}NO_3$의 경우 15분내(分內)의 흡수속도(吸收速度)는 2시간(時間)동안의 흡수속도(吸收速度)보다 크며 통일(統一)이 진흥(振興)보다 언제가 흡수속도(吸收速度)가 컸다. 5. 부위별(部位別) 중질소과잉률(重窒素過剩率) 및 중질소농도(重窒素濃度)와 근(根)의 중질소흡수속도(重窒素吸收速度)가 대사(大謝)와 전류(轉流)에 각각(各各) 다른 의미(意味)를 가지고 있으나 흡수선호성기준(吸收選好性基準)은 최후자(最後者)가 가장 좋은것 같았다. 질소형전력(窒素形前歷)과 형태별(形態別) 선호성(選好性)의 품종간차이(品種間差異)를 포장조건(圃場條件)과 수도(水稻)의 효율적(效率的) 시비방법(施肥方法)과 관련검토(關聯檢討)하였다.

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