• 환경생물
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• 제20권2호
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• pp.101-108
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• 2002

Benthic organisms dwell in sediment-water interface that contains significant amount of organic and inorganic contaminants. Their feeding behavior is highly related with sediment itself and pore water in the sediments, especially in ease of deposit feeder (i.e. polychaete, amphipod). The acid volatile sulfide (AVS) is one of the important binding phases of sediment-bound metals in addition to organic matter and Fe and Mn oxide fractions in sediments, particularly in anoxic sediments. The AVS model is a powerful tool to predict metal bioavailability and bioaccumulation in benthic organisms considering SEM/AVS mole ratios in surficial sediments. However, several biogeochemical factors must be considered to use AVS model in the sediment-bound metal bioavailability.

• Journal of Microbiology
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• 제39권2호
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• pp.83-88
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• 2001

There is considerable interest in how microbiological processes can affect the behaviour of metal contaminants in natural and engineered environments and their potential for bioremediation. The extent to which microorganisms can affect metal contaminants is dependent on the identity and chemical form of the metal and the physical and chemical nature of the contaminated site or substance. In general terms, microbial processes which solubilize metals increase their bioavailability and potential toxicity, whereas those that immobilize them reduce bioavailability. The balance between mobilization and immobilization varies depending on the metal, the organisms, their environment and physico-chemical conditions.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권4호
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• pp.311-325
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• 2007

오늘날 중금속으로 오염된 토양의 위해도 평가 및 오염토양 복원을 위한 기술의 적용에 있어서 점차 중금속의 생물유효도(bioavailability)가 총함량보다 중요하게 생각되고 있다. 그 결과 많은 연구자들은 토양과 토양수 내의 생물에 유효한 중금속의 함량을 조사함과 더불어 이 유효도에 영향을 미치는 주요 토양환경인자를 연구하고 있다. 따라서 본 총설은 일반적으로 유효도 평가에 이용되는 기존의 여러 방법들을 비교평가하고 중금속 유효도의 중요성을 이에 영향을 미치는 토양 인자와 함께기술하였다. 현재까지 다양한 유효도 측정 방법이 개발되어 많은 연구에 적용되고 있는데, 이에는 화학적 침출 방법 (chemical based extraction)과 이온 선택성 전극 (ion selective electrode, ISE) 및 확산구배막(diffusive gradient in the thin film, DGT)을 이용한 중금속 화학종 분리방법 등을 들 수 있다. 그러나 이와 같이 개발된 다양한 기술이 유효도 측정에 있어서 괄목할 만한 성과를 내고 있음에도 아직 국제적으로 인증되고 있는 기술이 있는 것은 아니다. 게다가 토양 중 중금속의 유효도는 토양의 종류 및 특성 그리고 측정 대상인 중금속의 종류에 따라 매우 다양한 양상을 보여준다. 토양 중 중금속의 유효도 변화는 주로 토양과 토양수 사이에서 일어나는 이온교환 반응을 통한 중금속 흡착(adsorption)과 탈착(desorption)에 의하여 일어나며 이 반응은 토양 pH, 유기물, 토양수 중 유기탄소(dissolved organic carbon, DOC), 유기산(low-molecular weight organic acids, LMWOAs) 및 주요 양이온과 같은 토양환경인자의 변화에 영향을 받는다. 예를들어 토양 pH의 증가는 탈수소화(deprotonation) 작용을 통해서 토양표면의 중금속 흡착능력을 높여 결과적으로 유효도를 감소시킨다. 토양중 유기물은 중금속 유효도를 감소시킴과 동시에 유기탄소 및 유기산의 원천으로서 유효도를 증가시키기도 한다. 즉, 유기물은 주로 음으로 하전된 표면을 가지고 있어 중금속을 고상으로 흡착시켜 유효도를 감소시킨다. 반면에 유기물에서 녹아 나온 토양수중 유기탄소 및 유기산은 강한 킬레이트(chelate)로서 토양표면으로부터 중금속을 떨어져 나오게 하여 유효한 중금속 함량을 높여준다. 이와 같은 중금속 이온과 토양인자 사이의 상호반응은 토양의 종류 및 중금속의 종류에 따라 매우 다양하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.973-982
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• 2012

토양에 적용된 안정화공법은 대조구에 비해 높은 수준의 안정화 효율성을 나타냈으며, 안정화 후 유효태 중금속함량의 경우 적용된 추출기법에 따라 많은 차이가 있는 것으로 평가되었다. 그렇지만, 토양의 안정화는 평가기법별로 농도의 차이는 있지만 식물 유효태를 감소시킬 수 있다는 결론을 얻었다. 농작물로의 전이량은 0.1 M HCl, 5 mM DTPA와 분획화 시험법이 높은 상관관계를 나타내었다. 하지만 토양의 특성이 고려되지 않고 단지 중금속의 농도만을 고려한 시험이었기에 향후 다양한 토양의 이화학적 인자값을 평가하여 심도 깊은 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권1호
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• pp.63-71
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• 2020

토양에서 중금속 안정화를 위하여 여러 종류의 개량제들이 연구되어왔다. 그러나 알칼리 토양에서 개량제들의 영향과 그에 따른 작물 가식부로의 중금속 전이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 알칼리 토양에서 농작물의 가식부를 대상으로 중금속 안정화 효율 및 중금속 전이를 평가하기 위해 수행되었다. 중금속으로 오염된 광산 인근 농경지 토양에 3종류의 안정화제 (석회석, 제강슬레그, 산성광산배수슬러지)를 각각 3%씩 현장에 처리하였다. 6개월의 aging 이후 배추 (엽채류), 청경채(엽채류), 마늘 (근채류) 그리고 고추 (과채류)를 정식하고 표준영농교본에 준하여 재배하였다. 화학적 평가를 위해 토양 내 중금속의 총함량과 Melhich-3 용액을 이용한 생물유효도를 검정하였다. 생물학적 평가를 위하여 작물들의 생산량과 중금속 흡수량을 분석하였다. 그 결과, 산성광산배수슬러지 개량제의 유효도 저감 효과가 가장 우수하였으며 그에 따라 식물로의 중금속 전이 또한 감소하였다. 통계분석 결과 식물의 중금속 흡수를 설명하는 데에 있어 토양 내 중금속 총함량 보다는 생물유효도가 더 적합한 것으로 나타났다. 지속가능한 토양 환경의 관리, 안전한 농작물 생산, 그리고 중금속 흡수에 따른 인체 위해성 저감을 위하여 생물유효도에 기반한 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권4호
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• pp.1-8
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• 2012

The success of stabilization treatment in heavy metal contaminated sediment depends on the heavy metal bioavailability reduction through the sequestration of the heavy metals. This study was performed to assess the changes in the bioavailability of Pb or Cd in the Pb or Cd contaminated sediments by using birnessite and hydroxyapatite as stabilizing agents. The toxicity tests were carried out using a microorganism (Vibrio fischeri), an amphipod (Hyalella azteca) and an earthworm (Eisenia foetida). With Vibrio fischeri, the toxicities of both Pb and Cd were reduced by more than ten times in the presence of birnessite and hydroxyapatite compared to that of in the absence of birnessite and hydroxyapatite. The concentrations of Pb and Cd in the contaminated sediments were lethal to Hyalella azteca, however, in the presence of birnessite and hydroxyapatite more than 90%, on average, of Hyalella azteca survived. With Eisenia foetida, the bioaccumulated concentrations of both Pb and Cd were reduced by more than 75%, on average, lower with the addition of birnessite and hydroxyapatite to the contaminated sediments. These results show that the addition of birnessite and hydroxyapatite can reduce the bioavailability of Pb and Cd in contaminated sediments. In addition, the in situ and ex situ performance of birnessite and hydroxyapatite as stabilizing agents can be verified using the toxicity tests with Hyalella azteca and Eisenia foetida, respectively.

• 생태와환경
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• 제41권1호
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• pp.66-72
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• 2008

대도시의 기본 생활수준 향상을 위해 건립된 인공호는 지역적 환경요인에 의한 퇴적물 중금속 오염이 우려된다. 본 연구의 퇴적물 조사대상인 도심의 소형인공호들은 저수용량이 적고, 체류시간이 길며, 도시대기오염으로 인한 침적물낙하와 함께 호수에 유입될 수 있는 중금속이 최종적으로 퇴적물에 축적된다. 본 연구에서는 도시지역에 조성된 인공호를 대상으로 퇴적물매체에 축적된 총중금속, 용존중금속, 그리고 생물이용성 중금속의 상호연관성을 규명하고자 시도하였다. 생물이용량은 약전해질추출법(Weak-Electrolyte Extraction, WEE)에 의해 측정하였다. 도심인공호 전체 조사지역에 대한 퇴적물의 총중금속 검출빈도는 아연, 구리, 크롬, 니켈, 비소, 카드뮴 순으로 확인되었고, 총량에 대한 검출은 아연이 가장 높은 수치를 나타내었다. 총중금속에 대한 생물이용성 중금속의 비율은 중금속별, 측정지역별로 매우 상이하였으며 전반적으로 중금속의 생물이용성은 구리 (Cu)가 높은 것으로 나타났다. 높은 생물이용성을 나타낸 구리의 경우 기존독성연구 결과와 비교한 결과 높은 생태독성을 나타내고 있어 본 연구에서 예측한 현상을 지지하고 있으나, 차후 생물검정법(Bioassay)을 통한 검증이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2019년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.134-134
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• 2019

Utilization of organic waste as a renewable energy source is promising for sustainability and mitigation of climate change. Pyrolysis converts organic waste to gas, oil, and biochar by incomplete biomass combustion. Biochar is widely used as a soil conditioner and adsorbent. Biochar adsorbs/desorbs metals and ions depending on the soil environment and condition to act as a nutrient buffer in soils. Biochar is also regarded as a carbon storage by fixation of organic carbon. Phosphorus (P) and nitrogen (N) are strictly controlled in many wastewater treatment plants because it causes eutrophication in water bodies. P and N is removed by biological and chemical methods in wastewater treatment plants and transferred to sludge for disposal. On the other hand, P is an irreplaceable essential element for all living organisms and its resource (phosphate rock) is estimated about 100 years of economical mining. Therefore, P and N recovery from waste and wastewater is a critical issue for sustainable human society. For the purpose, intensive researches have been carried out to remove and recover P and N from waste and wastewater. Previous studies have shown that biochars can adsorb and desorbed phosphates implying that biochars could be a complementary fertilizer. However, most of the conventional biochar have limited capacity to adsorb phosphates and nitrate. Recent studies have focused on biochar impregnated with metal salts to improve phosphates and nitrate adsorption by synthesizing biochars with novel structures and surface properties. Metal salts and metal oxides have been used for the surface modification of biochars. If P removal is the only concern, P adsorption kinetics and capacity are the only important factors. If both of P and N removal and the application of recovery are concerned, however, P and N desorption characteristics and bioavailability are also critical factors to be considered. Most of the researches on impregnated biochars have focused on P removal efficiency and kinetics. In this study, coffee waste is thermally treated to produce biochar and it was impregnated with Mg/Al to enhance phosphates and nitrate adsorption/desorption and P bioavailability to increase its value as a fertilizer. Kinetics of phosphates and nitrate adsorption/desorption and bioavailability analysis were carried out to estimate its potential as a P and N removal adsorbent in wasewater and a fertilizer in soil.

• 한국환경농학회지
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• 제34권3호
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• pp.161-167
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• 2015

폐금속광산 하류 토양의 중금속 인체위해성을 평가하기 위하여 Pb Zn 폐광산 하류 논토양 30점을 대상으로 SBET(Simple Bioavailability Extraction Test) 분석하여 중금속의 인체흡수도(Human bioavailability quotient)를 평가한 결과는 다음과 같다. 토양 중 Cd, Cu, Pb, Zn 및 As의 인체흡수도는 각각 28.1, 17.3, 34.1, 14.6 및 2.3%로 나타났다. 특히 토양 중 Cd, Pb 및 Zn의 인체흡수도 최고치는 73.3, 81.5 및 58.1%로 매우 높았고, 채취지역 및 지점 간의 편차가 크게 나타났다. 토양 중 Cd, Cu, Pb 및 Zn의 인체흡수도는 pH 값, 유기물, 치환성 칼슘 함량과 정의 상관을, 치환성 칼륨 및 마그네슘과는 부의 상관을 보였다. 또한 토양 내 As의 인체흡수도는 유기물과 부의 상관, 치환성 칼륨 및 마그네슘과는 정의상관을 보였다. 토양 내 Cd, Cu, Pb 및 Zn의 인체흡수도는 0.1M HCl 침출성, 그리고 총함량과 정의상관을, As성분과는 부의 상관을 보였다. 특히 Zn의 인체흡수도는 상관계수가 0.1M HCl 침출성함량(r=0.967) 및 전함량(r=0.917)에서 다른 성분보다 높게 나타났다. 이상의 결과에서 폐광산 하류 토양의 중금속 인체흡수도를 볼 때 광산지역에서 거주하는 주민들에게 장기간 노출된다면 건강상의 잠재적인 위해성이 있을 것으로 판단되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제33권2호
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• pp.78-85
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• 2014

BACKGROUND: Recent studies using various industrial wastes for heavy metal stabilization in soil were conducted in order to find out new alternative amendments. The acid mine drainage sludge(AMDS) contains lots of metal oxides(hydroxides) that may be useful for heavy metal stabilization not only waste water treatment but also soil remediation. The aim of this study was to investigate the applicability of acid mine drainage sludge for heavy metals stabilization in soils METHODS AND RESULTS: Alkali soil contaminated with heavy metals was collected from the agricultural soils affected by the abandoned mine sites nearby. Three different amounts(1%, 3%, 5%) of AMDS were applied into control soil and contaminated soil. For determining the changes in the extractable heavy metals, $CaCl_2$ and Mehlich-3 were applied as chemical assessments for metal stabilization. For biological assessments, lettuce(Lactuca sativa L.) and chinese cabbage(Brassica rapa var. glabra) were cultivated and accumulation of heavy metals on each plant were determined. It was revealed that AMDS reduced heavy metal mobility and bioavailability in soil, which resulted in the decreases in the accumulation of As, Cd, Cu, Pb, and Zn in each plant. CONCLUSION: Though the high level of heavy metal concentrations in AMDS, any considerable increase in the heavy metal availability was not observed with control and contaminated soil. In conclusion, these results indicated that AMDS could be applied to heavy metal contaminated soil as an alternative amendments for reducing heavy metal mobility and bioavailability.