• 제목/요약/키워드: Gaseous

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하상 미지형에 따른 N2O 발생량 변화 효과에 대한 탄소 가용성의 영향 (Effects of streambed geomorphology on nitrous oxide flux are influenced by carbon availability)

  • 고종민;김영선;지운;강호정
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제52권11호
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    • pp.917-929
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    • 2019
  • 하천의 탈질은 수질 개선과 정확한 아산화질소($N_2O$) 발생량 추정에 관련해서 매우 중요한 역할을 한다. 탈질과정은 질소 산화물($NO_3{^-}$)을 다수의 단계를 걸쳐 기체 질소($N_2$ 또는 $N_2O$)로 변화시키는 호흡과정으로, 강력한 온난화기체인 $N_2O$의 주요한 생물학적 배출 또는 흡수 과정이다. 수생태계에서는, 물의 범람, 기질 공급과 유체역학적, 생지화학적 특성의 복잡한 상호작용이 탈질 과정과 다단계 반응의 정도에 따라 중간산물인 $N_2O$ 발생량(flux)을 조절한다. 이처럼 기질의 농도뿐만 아니라 하상의 물 흐름과 체류시간이 반응 산물에 영향을 미치지만, 하천에서 탈질 정도를 조절하는 유체역학적 특성과 지형학적, 생지 화학적 인자의 상호작용에 대한 연구 결과는 아직 제한적이다. 본 실험은 미세지형 변화의 영향을 모의하기 위해서 2차원 실험 수로에 사구를 형성하여 하상지형에 따라, 정지상태의 폐쇄형 챔버를 이용해 $N_2O$ 발생량을 측정하였다. 또한 기질과의 미세지형의 상호작용을 확인하기 위해서 두 독립된 실험은 같은 수로와 지형 구조를 가지지만 다른 용존 유기탄소(DOC) 농도로 설계하였다. 또한 얻어진 자료를 토대로 Random Forest 모델을 활용하여 $N_2O$ 발생량과 조절인자를 추정하였다. 높은 DOC 농도 실험에선, $N_2O$ 발생량이 흐름 방향을 따라 증가하다 사구 뒤쪽 경사에서 가장 높은 발생량($14.6{\pm}8.40{\mu}g\;N_2O-N/m^2\;hr$)이 측정되며, 그 이후로 감소하는 경향을 보인다. 또한 사구 뒤쪽 경사에서 암모늄 농도가 $31.0{\pm}6.24{\mu}g-N/g\;dry\;soil$로 가장 높으며 $N_2O$ 발생량과 유사한 경향을 나타낸다. 반면에, 낮은 DOC 토양은 지형학적 변화에 따른 $N_2O$ 발생량과 암모늄의 변화를 나타내지 않았으며 발생량과 농도 또한 낮게 나타났다. 따라서 본 실험을 통해 비록 지형적 변화는 $N_2O$ 발생량과 화학적 특성에 영향을 미쳤지만, 그 효과는 탄소 가용성에 의해 제한된다는 것을 확인하였다.

하해혼성 충적층 논토양 작토층과 경반층의 토양특성 (Soil Characteristic of Plow and Compaction Layer in Fluvio-marine Deposit Paddy Soil)

  • 양창휴;김택겸;유진희;김재덕;정광용
    • 한국토양비료학회지
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    • 제42권5호
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    • pp.364-370
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    • 2009
  • 벼 재배시 하해혼성층 논토양의 전북통과 지산통 작토층과 경반층의 특성을 2년간(2005~2006)조사 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 하해혼성층적층 대표토양인 전북통과 곡간충적층 대표토양인 지산통을 10개소에서 조사한 결과 작토심은 전북통 12.6 cm, 지산통 12.7 cm 이었고 플라우 경운깊이는 120필지에서 조사한 결과 10.5 cm 이었으며 전북통에서 경도와 작토심과는 부의 상관을, 경도와 경반층 두께와는 정의 상관을 나타냈다. 경반층 경도는 전북통 $14.7kg\;cm^{-2}(25.3mm)$, 지산통 $8.7kg\;cm^{-2}(22.1mm)$ 이었고, 두께는 전북통 22.3 cm, 지산통 17.8 cm 이었으며 경반층 출현깊이는 전북통 15 cm, 지산통 20 cm에 있었다. 경반층 지온은 작토층과의 차이를 보면 전북통에서는 봄 $-2.0^{\circ}C$, 여름 $-2.5^{\circ}C$, 가을 $-1.0^{\circ}C$를 지산통은 봄 $-2.1^{\circ}C$, 여름 $-1.8^{\circ}C$, 가을 $-0.7^{\circ}C$를 나타냈고 전북통에서 산화환원전위차 변화는 작토층은 유수형성기부터 환원상태를 경반층은 출수후기까지 산화상태를 나타냈다. 토양물리성은 두 토양통 공히 경반층에서 용적밀도, 고상율이 높고 공극율, 기상율이 낮았다. 또한 토양화학성은 경반층에서 총질소가 낮았고, 유기물 및 유효 인산함량이 적은 반면에 pH가 높고, 유효규산, 치환성칼슘 및 마그네슘 함량이 많았다. 양이온치환용량은 전북통에서 작토층 및 경반층 비슷한 경향이었으나 지산통은 경반층에서 다소 낮은 경향을 나타냈다. 무기태질소 함량은 토양통 공히 작토층에서 많았고, 가용성 미량성분 함량은 경반층에서 많았으며 지산통에서 많은 경향을 나타냈다. 감수심은 전북통에서 심경구, 지산통 경운구는 로타리구보다 빠르고, 계절별 감수심 변화는 6월 하순까지는 감수심이 빨랐으나 7~8월에는 1~3 mm로 늦었으며 9월부터는 빠른 경향을 나타냈다. 벼 뿌리분포는 로타리 25 cm, 심경 30 cm, 경운 20 cm까지 신장하였고, 출수기 뿌리 건물중은 심경>로타리>경운 순으로 무거웠다.

볏짚퇴비 50년 연용에 따른 벼수량과 논토양 유기물함량 변화 (Changes in Rice Yield and Soil Organic Matter Content under Continued Application of Rice Straw Compost for 50 Years in Paddy Soil)

  • 연병열;곽한강;송요성;전희중;조현준;김창호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제40권6호
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    • pp.454-459
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    • 2007
  • 하성충적층을 모재로한 사양질인(강서통) 논토양에서 볏짚퇴비를 50년간(1954년~2003년) 연용 했을 때, 토양의 이화학적 특성과 벼의 생산성에 미치는 영향을 조사 분석한 결과는 다음과 같다 정조수량은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 5~12% 증가된 반면, 무비구에서는 21~38% 감소되어 장기간 볏짚퇴비 시용으로 유의성 있는 수량의 증가 효과가 있었다. 벼의 수확기 경엽과 종실의 무기성분 흡수량은 볏짚퇴비를 시용한 구에서 T-N 15%, $P_2O_5$ 19%, $K_2O$ 35%, $SiO_2$ 48% 증가되었다. 토양물리성은 3요소구에 비하여 3요소+퇴비구에서 토양경도는 14.0 mm에서 13.1 mm로, 용적밀도는 $1.34g\;cm^{-3}$에서 $1.23g\;cm^{-3}$으로 유의하게 감소시킨 반면, CEC는 $9.0cmol_c\;kg^{-1}$에서 $11.2cmol_c\;kg^{-1}$$2.2cmol_c\;kg^{-1}$ 증가되었다. 토양유기물 함량은 무비구와 3요소구에서는 $20{\sim}23g\;kg^{-1}$, 퇴비구에서는 $33g\;kg^{-1}$ 부근에서 안정화되었다. 1973년(SOM $22g\;kg^{-1}$)~1995년(SOM $22g\;kg^{-1}$) 까지 23년간 3요소+퇴비구의 토양유기물 함량의 증가량은 $11g\;kg^{-1}$이었으며, 매년 볏짚퇴비 $7.5Mg\;ha^{-1}$을 시용하고 벼를 재배할 경우 1년에 증가되는 토양 유기물 함량은 $0.45g\;kg^{-1}$으로 투입된 퇴비의 6%정도가 토양유기물로 남는 것으로 조사되었다. 따라서, 이를 근거로 하여 사양질 토양에 대한 토양유기물함량에 따른 퇴비시용량을 하향 조정하였다.

이산화염소가스를 이용한 식품산업용 소독장에서의 살균효과 (Effect of Gaseous Chlorine Dioxide on Sterilization in Industrial Food-holding Cabinets)

  • 김현정;신지영;김지은;양지영
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.170-177
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    • 2019
  • 본 연구는 이산화염소 가스를 생성하는 앰플을 이용하여 6.5 L 용기에서 살균효과와 소취효과를 확인하였고, 소독장에서 이산화염소 가스 농도의 변화 및 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682에 대한 살균 효과를 확인하였고, 소독장안에서 작업화 내부의 살균 효과 또한 확인하였다. 앰플은 6.5 L 용기에서 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682에 대해 살균 효과가 있었다. 또한 포름알데히드에 대해서는 소취효과가 없었지만 암모니아와 페놀에는 효과가 있었다. 이산화염소 가스의 최대 농도는 앰플의 수가 많아 질수록 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 앰플 4개는 최대 2.8 ppm, 6개일 때는 최대 4.6 ppm이었으며, 앰플 12개를 이용하였을 때는 이산화염소 가스 농도를 측정할 수 없었지만 앰플 수와 농도가 비례적으로 상승하는 것을 고려하여 최대 8.5~9.0 ppm 으로 추정할 수 있었다. 또한 순환팬을 가동하게 되면 5배 이상의 농도 감소가 발생하였다. S. aureus KCTC 1916는 24시간 처리하였을 때 앰플 4개는 0.49 log CFU/plate, 6개는 1.2 log CFU/plate 그리고 12개는 2.98 log CFU/plate 감소되었다. E. coli KCTC 1682는 24시간을 처리하였을 때 4개, 6개, 12개 순서로 0.16 log CFU/plate, 2.68 log CFU/plate, 6.06 log CFU/plate 감소하였다. 작업화 내부에 대해 24시간 동안 처리하였을 때 앰플 6개를 사용한 경우 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682 는 각각 1.22 log CFU/plate, 2.10 log CFU/plate 감소하였고 12개로 처리한 것은 2.69 log CFU/plate, 4.41 log CFU/plate 감소하였다.

한국과 중국의 도시별 위성기반 CO/CO2, CO/NO2 비율 특성 (Characteristics of Satellite-Based CO/CO2, CO/NO2 Ratio in South Korea and China)

  • 유지은;김재민;장진아;유정아;김승연;이윤곤
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.129-142
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    • 2023
  • 본 연구는 2018년 4월부터 2022년 4월까지 Orbiting Carbon Observatory-2/3의 건조공기 이산화탄소 몰분율(column-averaged carbon dioxide dry-air mole fraction, XCO2) 자료와 TROPOspheric monitoring instrument의 일산화탄소(carbon monoxide, CO) 및 이산화질소(nitrogen dioxide, NO2) 연직컬럼농도(본 연구에서 XCO, XNO2로 명명) 자료를 활용하여 한국과 중국의 도시 및 권역에 대해 CO와 CO2, CO와 NO2의 비율을 분석하고, 사회경제적 지표(인구, 차량 등록 대수, 지역내총생산)와 비율의 관계, 한국과 중국에서의 특성 차이를 제시하였다. 먼저 CO2, CO 그리고 NO2 세 기체상 물질의 대기 중 체류시간 차이로 CO2, CO는 배경값과 추세선을 제거한 ΔXCO2, ΔXCO로 분석하였다. 지역별로 세 값을 비교한 결과 ΔXCO, ΔXCO2는 중국 지역이 XNO2는 한국 지역이 상대적으로 높은 값을 보였으며, 두 값의 비율(ΔXCO/ΔXCO2, ΔXCO/XNO2) 모두 한국보다 중국에서 높은 것으로 나타났다. ΔXCO/ΔXCO2, ΔXCO/XNO2와 사회경제적 지표는 양의 상관관계를 보였으며, 이는 도시 규모가 크고 경제활동이 활발할수록 대기오염기체 및 온실기체의 농도가 높다는 점을 시사한다. 한국과 중국의 비율 특성 차이를 분석하기 위해 두 나라의 지역별로 분석한 ΔXCO와 ΔXCO2 관계는 한국은 음의 관계성을 중국은 양의 관계성을 나타냈다. ΔXCO와 XNO2의 상관성을 여름과 겨울에 대해 각각 살펴본 결과, 한국은 계절에 따른 ΔXCO 증감이 크지 않은 것에 비해 중국은 북동부 지역을 중심으로 계절에 따른 ΔXCO와 XNO2의 증감이 크게 나타나며 관계성의 차이를 보였다. 이는 온실기체와 대기오염기체의 비율을 분석할 때, 계절 변동성 및 국가별 배출 특성을 감안해야 함을 시사한다.

대기오염집중측정소별 2013~2015년 사이의 PM2.5 화학적 특성 차이 및 유발인자 조사 (Difference in Chemical Composition of PM2.5 and Investigation of its Causing Factors between 2013 and 2015 in Air Pollution Intensive Monitoring Stations)

  • 유근혜;박승식;김영성;신혜정;임철수;반수진;유정아;강현정;서영교;강경식;조미라;정선아;이민희;황태경;강병철;김효선
    • 한국대기환경학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.16-37
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    • 2018
  • In this study, difference in chemical composition of $PM_{2.5}$ observed between the year 2013 and 2015 at six air quality intensive monitoring stations (Bangryenogdo (BR), Seoul (SL), Daejeon (DJ), Gwangju (GJ), Ulsan (US), and Jeju (JJ)) was investigated and the possible factors causing their difference were also discussed. $PM_{2.5}$, organic and elemental carbon (OC and EC), and water-soluble ionic species concentrations were observed on a hourly basis in the six stations. The difference in chemical composition by regions was examined based on emissions of gaseous criteria pollutants (CO, $SO_2$, and $NO_2$), meteorological parameters (wind speed, temperature, and relative humidity), and origins and transport pathways of air masses. For the years 2013 and 2014, annual average $PM_{2.5}$ was in the order of SL ($${\sim_=}DJ$$)>GJ>BR>US>JJ, but the highest concentration in 2015 was found at DJ, following by GJ ($${\sim_=}SJ$$)>BR>US>JJ. Similar patterns were found in $SO{_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$, and $NH_4{^+}$. Lower $PM_{2.5}$ at SL than at DJ and GJ was resulted from low concentrations of secondary ionic species. Annual average concentrations of OC and EC by regions had no big difference among the years, but their patterns were distinct from the $PM_{2.5}$, $SO{_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$, and $NH_4{^+}$ concentrations by regions. 4-day air mass backward trajectory calculations indicated that in the event of daily average $PM_{2.5}$ exceeding the monthly average values, >70% of the air masses reaching the all stations were coming from northeastern Chinese polluted regions, indicating the long-range transportation (LTP) was an important contributor to $PM_{2.5}$ and its chemical composition at the stations. Lower concentrations of secondary ionic species and $PM_{2.5}$ at SL in 2015 than those at DJ and GJ sites were due to the decrease in impact by LTP from polluted Chinese regions, rather than the difference in local emissions of criteria gas pollutants ($SO_2$, $NO_2$, and $NH_3$) among the SL, DJ, and GJ sites. The difference in annual average $SO{_4}^{2-}$ by regions was resulted from combination of the difference in local $SO_2$ emissions and chemical conversion of $SO_2$ to $SO{_4}^{2-}$, and LTP from China. However, the $SO{_4}^{2-}$ at the sites were more influenced by LTP than the formation by chemical transformation of locally emitted $SO_2$. The $NO_3{^-}$ increase was closely associated with the increase in local emissions of nitrogen oxides at four urban sites except for the BR and JJ, as well as the LTP with a small contribution. Among the meterological parameters (wind speed, temperature, and relative humidity), the ambient temperature was most important factor to control the variation of $PM_{2.5}$ and its major chemical components concentrations. In other words, as the average temperature increases, the $PM_{2.5}$, OC, EC, and $NO_3{^-}$ concentrations showed a decreasing tendency, especially with a prominent feature in $NO_3{^-}$. Results from a case study that examined the $PM_{2.5}$ and its major chemical data observed between February 19 and March 2, 2014 at the all stations suggest that ambient $SO{_4}^{2-}$ and $NO_3{^-}$ concentrations are not necessarily proportional to the concentrations of their precursor emissions because the rates at which they form and their gas/particle partitioning may be controlled by factors (e.g., long range transportation) other than the concentration of the precursor gases.

급성 환기부전과 산소화부전에서 비침습적 환기법의 비교 (Use of Noninvasive Mechanical Ventilation in Acute Hypercapnic versus Hypoxic Respiratory Failure)

  • 이성순;임채만;김백남;고윤석;박평환;이상도;김우성;김동순;김원동
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제43권6호
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    • pp.987-996
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    • 1996
  • 연구배경: 기존의 양압환기법은 기관내관이나 기관절개술을 통해서만 시행되어 왔으나 최근 이러한 인공기도에 의한 기도합병증을 피하기 위한 방법으로 안연 또는 코마스크를 환자~인공환기기 사이의 매체로 이용하는 비침습적 환기법 (noninvasive positive pressure ventilation, 이하 NIV라 함)이 시도되고 있다. 이에 저자 등응 급성호흡부전 환자들에서 NIV의 적용 가능성, 치료성공율 및 치료성공과 연관된 지표를 알아보고자 본 연구를 시행하였다. 방법: 대상응 급성 환기부전 (acute vemilarory failure, 이하 VF : $PaCO_2$ > 43 mrn Hg & pH < 7.35)이나 급성 산소화호흡부전 (acure oxygenarion failure, 이하 OF : $PaO_2/FIO_2$ < 300 mrn Hg & $pH{\geq}7.35$)으로 기계호흡이 필요했던 환자 106 예 중 NIV 시도가 가능한 환자 26명이었으며, 총 VF 19예 중 11 예 (57.9%) (남 : 여 =7 : 4, $55.4{\pm}14.6$세), 총 OF 87예 중 15 예 (17.2%) (남 : 여 =12 : 3, $50.6{\pm}15.6$세)에서 NIV 시도가 가능하였다. 결과: 1. 기관내삽관 없이 NIV로 기계호흡 이탈까지 성공한 환자는 VF에서 81.8% (9/11), OF에서 40%(6/15)였다. NIV 의 합병증은 코부위 피부괴사와 가스성 위장 팽대 각 1예씩 이었다. 2. 환기부전 환자의 NIV 성공 예 에서 분당호흡 수는 기저치에 비해 NIV 시작 12시간 후(각각 $34{\pm}9$회, $26{\pm}6$회, p=0.045)에 유의한 감소를 보였다. $PaCO_2$와 pH는 모두 기저치에 비해 NIV 시작 24시간 후($PaCO_2$ 각각 $87.3{\pm}20.6$, $81.2{\pm}9.1$ mm Hg, p < 0.05, pH 각각 $7.26{\pm}0.04$, $7.32{\pm}0.02$, p < 0.05)에 유의한 호전을 보였다. 3. 산소화부전에서 NIV가 성공한 6 예와 실패한 9 예에서 $PaCO_2$는 NIV 시작전 (각각 $59.8{\pm}9.2$, $76.0{\pm}22.8$ mm Hg), NIV 시작 후 30분 (각각 $121.5{\pm}20.2$, $99.6{\pm}35.8$ mm Hg,), 6시간 (각각 $100.0{\pm}26.4$, $76.2{\pm}22.3$ mm Hg) 및 12시간 ($88.7{\pm}28.7$, $74.3{\pm}16.7$ mm Hg)에 서로 유의한 차이가 없었으나 (모두 p > 0.05), $PaO_2/FIO_2$ 비는 NIV 성공 예에서는 각각 $120.0{\pm}19.6$, $218.9{\pm}98.3$, $191.3{\pm}55.2$$232.8{\pm}17.6$ mm Hg (p=0.0211)로 상승한 반면, 실패 예에서는 $127.9{\pm}63.0$, $116.8{\pm}24.4$, $100.6{\pm}34.6$$129.8{\pm}50.3$ mm Hg (p=0.5319)로 유의한 상승이 관찰되지 않았다. 결론: 비침습적 환기법은 급성 환기부전군에서 급성 산소화부전에 비해 적용성과 성공율이 높으며, 환기부전의 NIV 성공 예에서는 분당호흡수의 감소가 선행하고 $PaO_2$와 pH의 호전이 뒤따랐고 산소화부전에서는 NIV 시작 30분 후의 $PaO_2/FIO_2$ 비가 성공적 NIV 적용 여부의 한 예측 지표가 될 수 있을 것으로 사료되었다.

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