• 한국습지학회지
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• 제26권2호
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• pp.168-181
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• 2024

인공습지는(CW)는 침투, 흡착, 저류, 식물과 미생물의 증발산 등과 같은 수문학적 및 생태학적 기작에 의하여 오염물질 제거, 탄소흡수 및 저장, 생물다양성 향상 등의 생태계서비스를 제공한다. 본 연구는 수평지하흐름 인공습지(HSSF CW)의 미생물 군집과 토양의 물리·화학적 특성 및 처리효율의 상관관계를 분석하기 위하여 수행되었다. 연구를 위한 모니터링은 강우시 수질특성, 토양특성, 미생물 분석이 수행되었다. 따뜻한 계절(>15℃) 에서 TSS, COD, TN, TP 및 중금속(Fe, Zn, Cd) 제거효율이33~74% 범위로 나타났다. 그러나 추운 계절(≤15℃)에서 TOC 35%로 가장 높은 제거 효율이 나타났다. 인공습지 내 토양은 인근에서 채취한 토양의 토양유기탄소(SOC) 함량보다 3.3배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 유입부와 유출부의 탄소(C), 질소(N) 및 인(P)의 화학양론비(C:N:P)는 각각 120:1.5:1 및 135.2:0.4:1로 나타났으며, 탄소에 비해 질소와 인의 비율이 매우 낮아 미생물 성장에 문제가 발생될 수 있다. 미생물 분석에서는 생물다양성 지수를 통해 미생물 군집의 풍부도, 다양성, 균질성 및 균일성이 따뜻한 계절이 추운 계절에 비해 높게 나타났다. 인공습지의 강우유출수 오염물질 중 질소고정 미생물인 Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes가 우점종으로 미생물 생장을 촉진하는 것으로 평가되었는데 이는 특정 토양특성 및 유입수 특성이 미생물 풍부도와 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권5호
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• pp.638-646
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• 2014

본 연구에서는 modified Fenton 공정에서 Fe(II)과 Fe(III)에 대한 유 무기 착제의 효율성 평가를 위해 BTEX(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) 분해효율을 관찰하였다. 적용된 유 무기착제의 종류는 구연산과 피로인산을 선정하였다. Fe(III)과 구연산이 적용되어진 modified Fenton 공정에서, 구연산의 농도가 증가할수록 BTEX의 분해율이 감소하였지만, 피로인산의 경우에는 농도가 증가할수록 BTEX의 분해율이 증가하였다. 또한 Fe(III)이 적용되어진 modified Fenton 공정에서 무기착제인 피로인산이 적용되어진 경우, 유기착제인 구연산이 적용되어진 경우보다 상대적으로 높은 BTEX의 분해율을 나타내었다. Fe(II)에 유 무기 착제가 적용되어진 modified Fenton 공정을 비교한 결과, Fe(II)과 구연산의 몰비가 1:1일 때 pH 변화를 최소화시킴과 동시에 BTEX의 높은 분해율을 보였다. 결과적으로 과산화수소의 효율성, 철 침전물 생성여부, 오염물질 분해율 등이 고려되어질 때, 100 ppm의 벤젠분해를 위한 최적 Fe(II), 구연산 그리고 과산화수소의 농도 조건은 7 mM/7 mM/500 mM였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.143-147
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• 2012

티타니아($TiO_2$) 나노분말의 우수한 광촉매 활성은 이를 친환경 소재로서 많은 주목을 받도록 하였다. 특히, 최근 들어 이러한 $TiO_2$의 광촉매 활성을 향상시키기 위하여 $TiO_2$ 나노분말에 금속 혹은 비금속 원소를 도핑하는 방법이 널리 시도되고 있다. 화염법, 화학기상합성법, 졸-젤법, 공침법, 이온 주입법 등 다양한 방법들이 사용되고 있으며 합성법에 따라 원소들의 도핑 거동이 달라지므로 $TiO_2$의 전자구조 및 표면성질들이 합성법의 영향을 받게 되며 광촉매 활성 역시 달라진다. $TiO_2$의 광촉매 활성은 합성법 자체에 영향을 받는 것 외에 후속의 열처리에 의해서도 달라질 수 있다. 본 연구에서는 우수한 광촉매 활성을 가진 $TiO_2$ 나노분말 소재를 제조하기 위하여 화학기상합성법(chemical vapor synthesis, CVS)으로 텅스텐(W) 원소가 도핑된 $TiO_2$ 나노분말을 제조하고 물성 및 광촉매 특성을 조사하였다. 일부의 $TiO_2$ 나노분말은 $300^{\circ}C{\sim}700^{\circ}C$ 범위에서 열처리한 후 물성 및 광촉매 특성의 변화를 조사하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.89-91
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• 2000

Polynuclear aromatic hydrocarbon (PAH) compounds are highly carcinogenic chemicals and common groundwater contaminants that are observed to persist in soils. The adherence and slow release of PAHs in soil is an obstacle to remediation and complicates the assessment of cleanup standards and risks. Biological degradation of PAHs in soil has been an area of active research because biological treatment may be less costly than conventional pumping technologies or excavation and thermal treatment. Biological degradation also offers the advantage to transform PAHs into non-toxic products such as biomass and carbon dioxide. Ample evidence exists for aerobic biodegradation of PAHs and many bacteria capable of degrading PAHs have been isolated and characterized. However, the microbial degradation of PAHs in sediments is impaired due to the anaerobic conditions that result from the typically high oxygen demand of the organic material present in the soil, the low solubility of oxygen in water, and the slow mass transfer of oxygen from overlying water to the soil environment. For these reasons, anaerobic microbial degradation technologies could help alleviate sediment PAH contamination and offer significant advantages for cost-efficient in-situ treatment. But very little is known about the potential for anaerobic degradation of PAHs in field soils. The objectives of this research were to assess: (1) the potential for biodegradation of PAH in field aged soils under denitrification conditions, (2) to assess the potential for biodegradation of naphthalene in soil microcosms under denitrifying conditions, and (3) to assess for the existence of microorganisms in field sediments capable of degrading naphthalene via denitrification. Two kinds of soils were used in this research: Harbor Point sediment (HPS-2) and Milwaukee Harbor sediment (MHS). Results presented in this seminar indicate possible degradation of PAHs in soil under denitrifying conditions. During the two months of anaerobic degradation, total PAH removal was modest probably due to both the low availability of the PAHs and competition with other more easily degradable sources of carbon in the sediments. For both Harbor Point sediment (HPS-2) and Milwaukee Harbor sediment (MHS), PAH reduction was confined to 3- and 4-ring PAHs. Comparing PAH reductions during two months of aerobic and anaerobic biotreatment of MHS, it was found that extent of PAHreduction for anaerobic treatment was compatible with that for aerobic treatment. Interestingly, removal of PAHs from sediment particle classes (by size and density) followed similar trends for aerobic and anaerobic treatment of MHS. The majority of the PAHs removed during biotreatment came from the clay/silt fraction. In an earlier study it was shown that PAHs associated with the clay/silt fraction in MHS were more available than PAHs associated with coal-derived fraction. Therefore, although total PAH reductions were small, the removal of PAHs from the more easily available sediment fraction (clay/silt) may result in a significant environmental benefit owing to a reduction in total PAH bioavailability. By using naphthalene as a model PAH compound, biodegradation of naphthalene under denitrifying condition was assessed in microcosms containing MHS. Naphthalene spiked into MHS was degraded below detection limit within 20 days with the accompanying reduction of nitrate. With repeated addition of naphthalene and nitrate, naphthalene degradation under nitrate reducing conditions was stable over one month. Nitrite, one of the intermediates of denitrification was detected during the incubation. Also the denitrification activity of the enrichment culture from MHS slurries was verified by monitoring the production of nitrogen gas in solid fluorescence denitrification medium. Microorganisms capable of degrading naphthalene via denitrification were isolated from this enrichment culture.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권6호
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• pp.464-472
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• 2014

The Codex Committee of Contaminants in Food (CCCF) has been discussing a new standard for arsenic (As) in rice since 2010 and a code of practice for the prevention and reduction of As contamination in rice since 2013. Therefore, our current studies focus on setting a maximum level of As in rice and paddy soil by considering bioavailability in the remediation of As contaminated soils. This study aimed to select an appropriate single chemical extractant for evaluating the mobility of As in paddy soil and the bioavailability of As to rice. Nine different extractants, such as deionized water, 0.01 M $Ca(NO_3)_2$, 0.1 M HCl, 0.2 M $C_6H_8O_7$, 0.43 M $HNO_3$, 0.43 M $CH_3COOH$, 0.5 M $KH_2PO_4$, 1 M HCl, and 1 M $NH_4NO_3$ were used in this study. Total As content in soil was also determined after aqua regia digestion. The As extractability of the was in the order of: Aqua regia > 1 M HCl > 0.5 M $KH_2PO_4$ > 0.43 M $HNO_3$ > 0.2 M $C_6H_8O_7$ > 0.1 M HCl > 0.43 M $CH_3COOH$ > deionized water > 1 M $NH_4NO_3$ > 0.01 M $Ca(NO_3)_2$. Correlation between soil extractants and As content in rice was in the order of : deionized water > 0.01 M $Ca(NO_3)_2$ > 0.43 M $CH_3COOH$ > 0.1 M HCl > 0.5 M $KH_2PO_4$ > 1 M $NH_4NO_3$ > 0.2 M $C_6H_8O_7$ > 0.43 M $HNO_3$ > 1M HCl > Aqua regia. BCF (bioconcentration factor) according to extractants was in the order of : 0.01M $Ca(NO_3)_2$ > 1 M $NH_4NO_3$ > deionized water > 0.43 M $CH_3COOH$ > 0.1 M HCl > 0.43 M $HNO_3$ > 0.2 M $C_6H_8O_7$ > 0.5 M $KH_2PO_4$ > 1 M HCl > Aqua regia. Therefore, 0.01 M $Ca(NO_3)_2$ ($r=0.78^{**}$) was proven to have the greatest potential for predicting As bioavailability in soil with higher correlation between As in rice and the extractant.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2002년도 제18차 공동학술강연회 자연저감고 지질학 (대한 자원 환경지질학회)
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• pp.81-100
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• 2002

While most of regulatory communities in abroad recognize ' 'natural attenuation " to include degradation, dispersion, dilution, sorption (including precipitation and transformation), and volatilization as governing Processes, regulators prefer "degradation" because this mechanism destroys the contaminant of concern. Unfortunately, true degradation only applies to organic contaminants and short- lived radionuclides, and leaves most metals and long-lived radionuclides. The natural attenuation Processes may reduce the potential risk Posed by site contaminants in three ways: (i)contaminants could be converted to a less toxic form througy destructive processes such as biodegradation or abiotic transformations; (ii) potential exposure levels may be reduced by lowering concentrations (dilution and dispersion); and (iii) contaminant mobility and bioavailability may be reduced by sorption to geomedia. In this review, authors will focus will focul on "sorption" among the natural attenuation processes of hazardous inorganic contaminants including radionuclides. Note though that sorption and transformation processes of inorganic contaminants in the natural setting could be influenced by biotic activities but our discussion would limit only to geochemical reactions involved in the natural attenuation. All of the geochemical reactions have been studied in-depth by numerous researchers for many years to understand "retardation" process of contaminants in the geomedia. The most common approach for estimating retardation is the determination of distrubution coefficiendts ($K_{d}$) of contaminants using parametric or mechanistic models. As typocally used in fate and contaminant transport calculations such as predictive models of the natural attenuation, the $K_{d}$ is defined as the ratio of the contaminant concentration in the surrounding aqueous solution when the system is at equilibrium. Unfortunately, generic or default $K_{d}$ values can result in significant error when used to predict contaminant migration rate and to select a site remediation alternative. Thus, to input the best $K_{d}$ value in the contaminant transport model, it is essential that important geochemical processes affecting the transport should be identified and understood. Precipitation/dissolution and adsorption/desorption are considered the most important geochemical processes affecting the interaction of inorganic and radionuclide contaminants with geomedia at the near and far field, respectively. Most of contaminants to be discussed in this presentation are relatively immobile, i.e., have very high $K_{d}$ values under natural geochemical environments. Unfortunately, the obvious containment in a source area may not be good enough to qualify as monitored natural attenuation site unless owner demonstrate the efficacy if institutional controls that were put in place to protect potential receptors. In this view, natural attenuation as a remedial alternative for some of sites contaminated by hazardous-inorganic components is regulatory and public acceptance issues rather than scientific issue.

• 한국조경학회지
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• 제38권4호
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• pp.106-127
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• 2010

최근 생태환경 조성을 위한 다층구조 식재는 식생복원 등 환경사업뿐만 아니라 군락식재의 방법으로서 활용이 확산되고 있으나, 실제 조경 식재 설계에 있어 다층식재 기법을 활용하는 데에는 어려움이 있었다. 본 연구는 서울지역의 숲 구조를 분석하여 다층식재 시 활용 가능한 기초적 다층 식재모델 개발을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 생태분석프로그램인 PC ORD 4.0(MjM Soft, 2002) 프로그램을 활용, ISA(Indicator Species Analysis) 분석을 통한 적정 군집수를 설정하여 군집분석을 실시하였다. 그 결과 상수리나무군락, 신갈나무-팔배나무군락, 소나무-리기다소나무군락, 신갈나무-진달래군락, 선갈나무-노간주나무군락, 소나무-진달래군락, 선갈나무-철쭉나무군락 등의 7개의 자연 식생군락으로 분석되었다. 그리고 대상지에 출현한 빈도 10% 이상의 식물종간의 종간친화력 검정을 통하여, 자연식생에서의 수반종과 함께 수급 및 유통이 가능한 대체 유사종을 제시함으로써 활용도를 높였다. 위의 결과를 종합한 7개 자연식생군락을 기초로 하여, 군락 내 종간 친화력이 있는 식물종을 재선정하여 조경 식재 설계 시 활용할 수 있는 다층식재 모델을 제안하였다. 개발된 다층식재 모델은 변환우점도 값의 평균값을 기준으로 하여 평균 목표피도를 제시함으로써 식재설계 시 폭넓게 응용할 수 있도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4B호
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• pp.377-382
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• 2011

본 연구에서는 modified fenton 반응에서 과산화수소를 안정화하여 오염토양 정화의 효과를 증대시키고자 하였다. 오염토양을 모사하기 위하여 PAHs 계열의 대표적인 오염물질인 phenanthrene을 사용하였다. 과수안정제로는 음이온 계면활성제인 SDS(Sodium dodecyl Sulfate)를 사용하였다. Modified Fenton 반응에서 phenanthrene의 제거율을 확인하기 위하여 Fe(II) 4 mM, SDS 5~50 mM 및 $H_2O_2$ 102.897 mM를 phenanthrene 125 mg/kg으로 오염된 토양에 주입하였다. 과수안정제인 SDS가 30 mM이 사용된 경우 phenanthrene의 제거 효율이 95%로 가장 높게 나타났으며 30 mM이싱에서는 시스템에서 SDS가 scavenger로 작용하여 오염물질의 제거효율이 SDS 30 mM 일 때 보다 낮게 나타났다. 과수안정제를 사용한 뒤 과산화수소의 농도변화를 분석한 결과 Fe(II) 2 mM에서 48시간 이후 14.6995 mM 이상 남아있어서 가장 안정적이었지만, Fe(III)을 주입한 경우에는 과산화수소가 안정화되지 않았다. Modified Fenton 반응에서 철과 SDS 농도 사이의 최적의 비율을 찾기 위하여 SDS의 농도는 30 mM로 고정하고 철의 농도를 2~8 mM로 변화시켜 실험한 결과 Fe(II) 4 mM 및 SDS 30 mM에서 약 95%의 가장 높은 제거율을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.207-208
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• 2000

Since trichloroethylene (TCE), dichloroethylene (DCE), and vinyl chloride (VC) arise from anaerobic degradation of tetrachloroethylene (PCE) and TCE, there is interest in creating aerobic remediation systems that avoid the highly toxic VC and cis-DCE which predonominate in anaerobic degradation. However, it seemed TCE could not be degraded aerobically without an inducing compound (which also competitively inhibits TCE degradation). It has been shown that TCE induces expression of both the toluene dioxygenase of p. putida F1 as well as toluene-p-monooxygenase of P.mendocina KRI. We investigated here the ability of PCE, TCE, and chlorinated phenols to induce toluene-o-xylene monooxygenase (ToMO) from P.stutzeri OX1. ToMO has a relaxed regio-specificity since it hydroxylates toluene in the ortho, meta, and para positions; it also has a broad substrate range as it oxidizes o-xylene, m-xylene, p-xylene, toluene, benzene, ethylbenzene, styrene, and naphthalene; chlorinated compounds including TCE, 1, 1-DCE, cis-DCE, trans-DCE, VC, and chloroform : as well as mixtures of chlorinated aliphatics (Pseudomonas 1999 Maui Meeting). ToMO is a multicomponent enzyme with greatest similarity to the aromatic monooxygenases of Burkholderia pickettii PKO1 and P.mendocina KR1. Using P.sturzeri OX1, it was found that PCE induces P.mendocina KR1 Using P.situtzeri OX1, it was found that PCE induces ToMO activity measured as naphthalene oxygenase activity 2.5-fold, TCE induces 2.3-fold, and toluene induces 3.0 fold. With the mutant P.stutzeri M1 which does not express ToMO, it was also found there was no naphthalene oxygenate activity induced by PCE and TCE; hence, PCE and TCE induce the tow path. Using P.putida PaW340(pPP4062, pFP3028) which has the tow promoter fused to the reporter catechol-2, 3-dioxygenase and the regulator gene touR, it was determined that the tow promoter was induced 5.7-, 7.1-, and 5.2-fold for 2-, 3-, 4-chlorophenol, respectively (cf. 8.9-fold induction with o-cresol) : however, TCE and PCE did not directly induce the tou path. Gas chromatography and chloride ion analysis also showed that TCE induced ToMO expression in P.stutzeri OX1 and was degraded and mineralized. This is the first report of significant PCE induction of any enzyme as well as the first report of chlorinated compound induction of the tou operon. The results indicate TCE and chlorinated phenols can be degraded by P.stutzeri OX1 without a separate inducer of the tou pathway and without competitive inhibition.

• 생명과학회지
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• 제30권4호
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• pp.386-393
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• 2020

최근, 환경오염의 심화, 식량·에너지 부족, 지구온난화 문제에 대한 대안으로 곤충산업이 주목받고 있다. 본 연구에서는 환경정화 곤충 및 사료용 곤충으로 각광받고 있는 동애등에(Black soldier fly, Hermetia illicens)의 고부가 가치화를 위해, 생육시기별로 유충(2령~6령), 번데기, 용각 및 성충을 회수하여 이의 에탄올 추출물을 조제하고, 이의 유용성분 함량, 혈액응고저해 및 혈소판 응집저해 활성을 평가하였다. 동애등에 유충은 15일 사육(2령~6령) 동안 25배 무게가 증가하였으며, 흰색-미색-흑갈색으로 변화하였으며, 에탄올 추출수율은 생육시기에 따라 1.0~18.5%로 다양하였다. 추출물의 총 폴리페놀 함량은 용각(17.2 mg/g)에서 가장 높았으며, 번데기, 성충, 2령 순으로 나타났으며, 총 플라보노이드 함량은 번데기(3.4 mg/g), 용각, 6령 순으로 나타났다. 반면 총당 함량은 6령(37.6 mg/g)에서 특이하게 높게 나타났으며, 용각, 번데기, 5령순으로 나타났다. 혈액응고 저해 활성 평가결과, 용각 추출물에서 가장 우수한 트롬빈저해, 내인성 및 외인성 응고 저해를 나타내었으며, 6령 및 번데기 추출물에서도 우수한 항응고 활성을 확인하였다. 혈소판 응집저해 활성 평가에서는 3령, 용각 및 성충 추출물에서 우수한 응집저해능이 나타났으며, 4령 및 5령 추출물은 오히려 혈소판 응집을 촉진함을 확인하였다. 현재까지 동애등에의 항혈전 활성은 보고된 바 없으며, 특히 생육시기별 활성 평가도 보고된 바 없다. 본 연구결과는 동애등애 번데기 및 용각을 이용한 항혈전 소재 개발이 가능함을 제시하고 있다.