• Environmental Engineering Research
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• 제18권3호
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• pp.177-189
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• 2013

Studies were carried out on the speciation of heavy metals (Zn, Cu, Mn, Fe, Ni, Pb, Cd, and Cr) during rotary drum composting of water hyacinth (Eichhornia crassipes) for a period of 20 days. Five different proportions of cattle manure, water hyacinth and sawdust were prepared for composting. This study concluded that, rotary drum was very efficient for the degradation of organic matter as well as for the reduction of mobility and bioavailability of heavy metals during water hyacinth composting. The results from the sequential extraction procedure of heavy metals shows that rotary drum composting changed the distribution of five fractions of Zn, Cu, Mn, Fe, Ni, Pb, Cd, and Cr. The highest reduction in the bioavailability factors of Pb and Cd was observed during the process. The total concentration of Cu, Cr, and Cd was very low compared to the other metals (Zn, Mn, Fe, Ni, and Pb); however, the percentage of exchangeable and carbonate fractions of these metals was similar to other metals. These results confirmed that the bioavailability of metals does not depend on the total concentration of metals. From this study, it can be concluded that the addition of an appropriate proportion of cattle manure significantly reduced the mobile and easily available fractions (exchangeable and carbonate fractions) during water hyacinth composting in rotary drum.

• 자원환경지질
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• 제36권5호
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• pp.349-356
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• 2003

최근 산업활동의 종류가 점차 복잡해지면서 오염물질의 종류도 많아지고 있으며 오염물질의 성상도 점차 복합화하고 있다. 이런 경향은 과거 단일 물질에 의한 오염에서 점차 유기물과 중금속이 동시에 오염되는 것과 같은 혼합 오염형태가 증가하고 있는데서 인지된다. 본 연구는 유류와 중금속이 동시에 오염된 지역에서 유류분해에 따른 혐기성 환경전환이 비소의 농도와 화학종에 어떤 영향을 미치며 그 결과가 위해성과 정화작용에 어떤 영향을 미치는지를 확인하고자 하였다. 충적대수층에서 채취한 사질토양을 tetradecane으로 오염시킨 후 As(III)과 As(V)를 각각 1:1, As(III)로만 그리고 As(V)로만 등으로 혼합비율을 달리하여 오염시킨 후 마이크로코즘을 제작하여 혐기성 반응기안에 방치, 60일간 운전하였다. 매 10일마다 마이크로코즘을 개방하여 유기물, As(III) 및 As(V)의 농도 그리고 Fe, Mn의 농도변화를 측정하였다. 전체 As 농도에 대한 As(III)의 비율, As(III) 자체의 농도 변화 그리고 유기물 분해경향 등을 바탕으로 유기물분해에 따라 As(III)의 증가에 영향을 미치는 것이 확인되었다. Fe, Mn의 환원에 따른 As의 산화와 유기물 분해에 따른 환원이 서로 상충할 수 있으며 실제 분해 단계에 따라 어느 한쪽의 작용이 우세해지는 것으로 판단된다. 즉, Fe, Mn의 환원은 유기물의 분해에 의해 억제되었으며 유기물 분해가 상당히 진행 된 이후 Fe, Mn의 혐기성 용출이 일어나는 것으로 생각된다. 본 연구 결과는 혼합오염지역의 경우 유기물분해는 비소종의 화학형태에 영향을 미칠 것으로 예상되며 만약 As(III)의 비율이 증가할 경우 비소종의 위해성은 증가하게 될 것으로 판단되며 점차 증가하고 있는 혼합오염물 지역에 대한 정량적 위해성 평가가 요구된다.

• 자원환경지질
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• 제38권6호
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• pp.699-705
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• 2005

폐광된 장풍광산의 풍화된 폐광석에 함유된 중금속의 존재형태를 규명하기 위해 5단계 연속추출법을 수행하였다. 각 단계에서 용출된 용액은 ICP-AES로 분석하였다. XRD로 풍화된 폐광석 시료들의 광물조성을 파악한 결과, 시료는 산성 환경에서 pH에 대한 완충작용을 할 수 있는 방해석의 유무에 따라 두 유형(type I and type II)으로 나눌 수 있었다. Type I 시료의 주 구성광물은 석영으로 방해석이 산출되지 않으며, type II 시료의 주 구성광물은 방해석이었다. 모든 시료에서 비소, 코발트, 철은 잔류형태로 존재하는 것이 가장 우세하였다. 카드뮴, 망간, 아연의 경우 type I 시료에서는 잔류형태가, type II 시료에서는 산화철망간형태가 우세하였다. 구리는 type I 시료의 경우 잔류형태가 가장 우세하였고, type II의 경우 황화광물형태가 우세하였다. 납은 type I시료에서는 잔류형태가 가장 우세하였고, type II시료에서 산화철망간 형태가 우세하였다. pH 4-7 사이에서 중금속의 상대적인 이동성은 type I시료의 경우 아연>구리>카드뮴>납>코발트>비소의 순서였으며, type II시료에서는 카드뮴>구리>아연>납>비소>코발트의 순서로 확인되었다.

• Ocean and Polar Research
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• 제32권3호
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• pp.177-186
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• 2010

A sequential extraction technique was used to study sediment phosphorus speciation and its relative importance in the intertidal flat of Keunso Bay during summer and winter for a better understanding of the phosphorus cycle and bioavailability in intertidal sediments. Loosely sorbed P contents were the lowest among the five P-pools and showed little seasonal or spatial variation. Although Fe-bound P contents were almost constant in winter, they decreased rapidly with sediment depth in summer. The dissolution of Fe oxides, used as an oxidant for the anaerobic respiration, ascribed the rapid decrease of Fe-bound P in summer. Al-bound P contents displayed little seasonal variation, but showed a large spatial variation, with higher values in the upper intertidal flat. Comprising about 50% of total P, Ca-bound P contents were the highest among the five P-pools. Ca-bound P contents were higher in winter than summer, but did not exhibit a clear spatial variation. Organic P contents were higher in summer than winter, which was associated with higher primary production and clam biomass in summer. Organic P contents were higher in the lower intertidal flat than the upper intertidal flat. In Keunso Bay, bioavailable P contents of the intertidal flat comprising about one third of total P ranged from 2.41 to 5.09 ${\mu}molg^{-1}$ in summer and 3.82 to 5.29 ${\mu}molg^{-1}$ in winter. The bioavailability of P contents was higher in the lower intertidal flat than the upper intertidal flat, which was attributed to the large clam production in the lower intertidal flat.

• 한국환경과학회지
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• 제26권7호
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• pp.847-858
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• 2017

For 26 soil series distributed more than 1% among 63 soil series in Jeju Island, natural uncultivated soil samples were collected. For these soils, the chemical speciation of eight heavy metals (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, V, and Zn) was examined. Further, the Plant Bioavailability (PB) and Mobility Factor (MF) of these heavy metals were evaluated using Tessier's 5-step sequential extraction method (exchangeable, carbonate, reducible (bound to Fe/Mn oxides), oxidizable (bound to organic matter), and residual fraction). The main form present was residual fraction for Cd and Zn; residual and oxidizable fractions for Cr, Cu, Ni, and Pb; reducible fraction for Mn; and carbonate fraction for V. The average plant availability and average mobility factor were found to be V (57.37%) > Zn (12.49%) > Cd (11.76%) > Cu (11.19%) > Pb (9.37%) > Cr (9.09%) > Mn (3.13%) > Ni (2.63%), and Mn (61.04%) > V (59.94%) > Zn (31.54%) > Cd (17.65%) > Cr (15.66%) > Ni (13.89%) > Pb (13.80%) > Cu (13.53%), respectively.

• 자원환경지질
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• 제46권1호
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• pp.39-50
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• 2013

간척지를 포함하고 있는 연구지역에서 육지에서 해안지역으로 근접할수록 측정된 지하수의 산화환원 전위 (Eh)와 용존 산소량 (DO)은 낮게 관찰되었다 (Eh: 0.57 V ${\rightarrow}$ 0.13 V, DO; 9.7 mg/l ${\rightarrow}$ 1.3 mg/l). 이는 연구지역 지하수의 산화환경이 육지에서 해안가로 근접할수록 호기성 환경에서 아혐기성/혐기성 환경으로 변화한다는 것을 의미한다. 또한 지하수 수질 분석 결과에 의하면 철이온 (Fe)이 지하수에 많이 포함되어 있으며 (> 20 mg/l), 대부분의 2가 철로 존재한다. 이러한 연구지역 해안가 지하수들의 특징들은 지하수들이 철의 환원작용 (Fe reduction)이 일어날 수 있는 혐기성 환경에 위치하고 있음을 지시해준다. 철 환원작용이 일어나기 위해서는 3가 철의 공급원이 필요한데, 관측정 퇴적물의 철이온 추출실험에 의하면 연구지역의 퇴적물은 철 환원작용에 필요한 3가 철이온에 대한 충분한 공급원 역할을 할 수 있다. 따라서 분석한 지하수 및 퇴적물의 결과들을 종합해석하면, 연구지역에서 일어나는 철 환원작용은 갯벌의 간척활동과 많은 관련을 가지고 있는 것으로 추정된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.712-720
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• 2008

호소나 하천바닥의 퇴적물에는 많은 양의 미량 금속이 함유되어 있으며, 퇴적물과 간극수 사이에는 미량 금속들의 교환이 일어난다. 간극수로 이동된 미량 금속들은 쉽게 수환경으로 확산되어 수생태계에 독성을 유발한다. 그러나 이러한 미량 금속들은 존재형태에 따라 수생물에 미치는 독성이 다르다. 따라서 본 연구에서는 경포호 등 10개의 동해안 석호에 대한 퇴적물의 간극수를 분석하고 화학종 분포 예측 프로그램(MINTEQA2)을 이용하여 미량 금속들의 존재형태를 예측하여 수환경에서의 독성여부를 확인하였다. 퇴적물에서 추출한 간극수의 미량 금속 분석결과를 예측 결과, K와 Na는 자유이온형태로 존재하고 있었으며, Al, As 및 Cr 등은 자유이온 형태를 비롯한 3$\sim$4개의 착물을 형성하였고 Ca, Co, Cd, Ni, Pb 및 Zn 등은 10개 이상의 다양한 착물을 형성하였다. 염분도가 높은 청초호 등(Group I호소)은 Cd, Co, Ni, Pb, Hg 및 Zn이 주로 염화 착물을 형성하였으며, Fe, Mn 및 Mg는 황산화 착물을 형성하였다. 그러나 염분농도가 낮은 천진호 등(Group II호소)은 Hg와 Cd가 염화 착물을 형성하였으며, Cu, Mg, Mn, Ni, Pb 및 Zn는 황산화 착물을 형성하였다. Fe는 Fe(OH)$_2{^+}$, Fe(OH)$_3$(aq) 등의 수산기 착물을 형성하였다. 또한 염분농도와 상관없이 Al, As 및 Cr은 전체 호소에서 수산기 및 산화형태의 착물을 형성하였다. 대부분 호소의 간극수에 존재하는 미량 금속들은 자유이온(M$^{x+}$)형태로 존재하고 있었으며, 그 외에 M$^{x+}$ + xCl$^-$와 M$^{2+}$ + SO$_4{^{2-}}$의 착물을 형성하고 있어 수환경으로 확산될 경우 생태계 독성 및 축척을 일으킬 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권2호
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• pp.164-171
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• 2007

공단인근의 여러 중금속이 복합적으로 오염된 토양에서 중금속의 존재형태와 미나리 중 함량과의 관계를 평가하기 위하여 미나리 재배토양, 농수로 퇴적 저니토 및 대조토양과 동일지점에서의 미나리를 채취하여 분석 검토하였다. 토양의 중금속 총함량 중 Cd, Cu 및 Ni의 평균농도가 Kloke (1979)가 제안한 중금속의 허용한계치를 초과하였다. 중금속별 토양 내 주된 존재형태는 Cd이 치환태였고, 다른 중금속 (Cu, Zn, Ni 및 Pb)은 Fe-Mn 산화물 및 잔류 형태로 나타났다. 재배토양과 농수로 저니토의 형태별 함량에 의하여 환산된 잠재적인 중금속 이동계수는 Cd>Zn>Ni>Cu>Pb 순이였고, 특히 Cd의 경우 대조토양에 비하여 매우 높은 것으로 알수 있었다. 토양의 Cd 전함량과 토양 내 이동성이 높은 치환성 및 Fe-Mn 산화물 분포비율과는 정의 상관, 이동성이 낮은 잔류태와는 부의 상관을 보였다. 미나리 부위별 중금속은 대부분이 뿌리에 축적되었으며, 지상부로의 이행성은 Cd과 Zn가 줄기에서 높았고, Cu와 Ni 함량은 오히려 잎에서 높았다. 토양 중금속 중 Cd, Cu 및 Ni의형태별 함량과 미나리 중 함량과 관련성이 높았고, 특히 치환성 Cd과 Ni 함량은 미나리 중 함량과 고도의 정의상관을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제34권3호
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• pp.283-299
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• 2001

공주시 금흥 생활쓰레기 매립지의 중간 복토재와 차수재에서 채취한 시료에 대해 0.1N HCI 용축, 전함량 분석 및 연속추출분석을 실시하여 As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sr, Ti와 Zn 함량을 ICP-AES로 분석하였다. 또한, 비교를 위해 오염되지 않은 토양과 퇴적물 시료를 분석하였다. 연속추출 결과, Cu는 유기물이 용해되는 단계에서 우세하였으며, As, Ni, Sr, Ba와 Mn은 이온교환단계에서 우세하였다. 대부분의 Zn와 Mn은 산화광물, 탄산염광물 및 규산염광물과 수반되었다. Cd와 Pb는 주로 산화광물과 유기물과 수반되었다. Co, Cr, Fe와 Ti의 주요 운반자는 규산염광물이었으며, 다음으로 중요한 운반자는 산화광물이었다. 중간복토재와 차수재 시료에서 유기물과 수반된 금속의 백분율은 Cu(48%)〉Ti(42%)〉Pb(27%)〉As(25%)〉Cd(20%)의 순이었다. 연속추출결과를 근거로 추정하면, 중간복토재와 차수재에 함유된 금속의 이동도는 다음과 같이 제시되었다. : Cd〉Sr〉Ni〉Mn〉Ba〉Cu〉Pb〉Zn〉〉Co〉Ti〉Fe〉Cr. 'Geoaccmulation index'와 'enrichment factor'에 근거하면, 금흥 매립지와 농경지에서 채취한 시료들은 Cu, Ni과 Cr의 오염수준이 의미가 있었다. 이들 원소의 농집은 오염에 기인하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제26권11호
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• pp.1783-1789
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• 2005

Modeling of a steam generator crevice in a nuclear power system needs to take into account both thermalhydraulic and chemical phenomena. As a first step towards developing a reliable model, a chemical equilibrium model was developed to predict chemical speciation in a magnetite-packed crevice by adopting the “tableau” method. The model was benchmarked with the available experimental data and the maximum deviation did not exceed two orders of magnitude. The developed model was applied to predict the chemical speciation in a magnetite-packed crevice. It was predicted that caustic environment was developed by the concentration of NaOH and the dissolution of magnetite. The model indicated that the dominant aqueous species of iron in the caustic crevice was $FeO_2\;^-$. The increase of electrochemical corrosion potential observed in the experiment was rationalized by the decrease of dissolved hydrogen concentration due to a boiling process. It was predicted that under the deaerated condition magnetite was oxidized to hematite.