본 논문에서는 대기로부터 유입되는 질소강하물이 육상생태계에 미칠 영향에 대해 살펴보았다. 질소강하는 산업화 및 화석원료의 사용(특히 자동차의 증가)과 집약적인 농업으로 인해 유럽과 북미를 중심으로 급격한 속도로 증가하고 있으면 한국도 이와 같은 증가 추세를 나타내고 있는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 증가된 질소유입은 처음에는 육상생태계의 일차생산성을 증가 시키지만 장기적으로는 산림의 질소포화(Nitrogen Saturation)를 일으켜 산림의 쇠퇴나 생태계의 교란을 일으킬 수 있다. 주요 기작으로는 영양소의 불균형, 토양의 산성화, 독성이온의 유동화 등이 알려져 있다. 이와 더불어 질소강하의 증가는 토양 내 유기물 분해속도를 늦출 수 있으며, 유출되는 질산은 수생생태계의 부영양화를 야기할 수 있다. 마지막으로 이 문제와 연관되어 국내에서 진행해야 한다고 생각되는 연구주제 몇 가지가 제안 되었다.
본 연구에서는 폐양액의 토양 처리에 따른 토양의 이화학적 특성 변화를 조사하고 혼합이온교환수지를 이용하여 토양 깊이에 따른 양분의 이동 및 농도 변화를 평가함으로써 폐양액이 토양에 미칠 수 있는 영향을 평가하고자 하였다. 폐양액을 토양에 처리한 경우 토양 중 $H^+$ 이온과 폐양액의 양이온이 교환되어 토양을 통과한 폐양액의 pH와 EC는 감소하였다. 컬럼 시험 결과 폐양액의 EC, 암모늄테 질소 및 $K^+$는 컬럼 길이가 길어질수록 감소하였고 관주 횟수가 증가할수록 제거율이 감소하였다. 이러한 현상은 폐양액 중의 양분이 토양층을 통과하며 양이온교환용량을 포화시켰기 때문이며 따라서 토양의 양이온교환용량과 염기포화도는 폐양액의 처리 효율과 처리용량을 결정하는 주요인으로 판단되었다. 질산태 질소의 경우 초기 폐양액 농도의 약 2/3 정도가 감소하였고 컬럼 길이보다는 관주 회수에 더 큰 영향을 받았다. 인산의 경우 제거효율이 높았으며 대부분이 고정화 혹은 침전 반응에 의한 것으로 판단되었다. 고추재배 포장에 폐양액을 처리한 경우 질소 및 인은 $NO_3-N>NH_4-N>PO_4-P$ 순으로 토양 용액에 존재하는 것으로 조사되었고 질산태 질소의 경우 45 cm 깊이에서도 농도가 높게 나타나 지하수로의 이동 가능성을 확인할 수 있었다. 따라서 질산태 질소의 경우 폐양액의 토양 처리를 제한할 수 있는 주요한 인자로 작용하는 것으로 사료된다. 인산의 경우 30 cm와 45 cm 모두에서 농도가 낮게 나타나 표층에서 대부분이 제거되는 것으로 확인되어 인산 이온이 지하수로 유입될 가능성은 매우 낮을 것으로 판단되었다.
충북 단양에 위치한 조일 광산에서 채취한 구리와 아연으로 오염된 광미(광산 폐기물로서 금속 추출 후 남은 찌꺼기) 처리방안으로서 생물학적 용출기법(bioleaching)의 효율 증진에 관한 연구를 수행하였다. 기본 배지 조성(9 K medium) 중 미생물의 성장 및 증식에 영향을 미치는 에너지원, 인, 질소원의 농도를 변화시켜가며 배지 조성에 따른 중금속의 생물학적 용출 특성을 관찰하였다. 먼지, 배지조성 중 인의 농도를 0 mM. 3.0 mM, 6.0 mM 각각 조절하여 중금속의 용출효율을 관찰한 결과. 인을 첨가하지 않았을 때 아연. 구리 각각 98.8%와 47.5%의 용출효율을 보인 반면 인의 농도가 6.0mM 로증가 시켰을 경우. 오히려 중금속의 용출효율이 감소하였다. 배지내 질소원의 농도를 0 mM. 45 mM, 90 mM로 조절하여 중금속의 용출정도를 알아본 결과. 45 mM 농도로 주입하였을 때 아연. 구리 각각 85%,와46.4%로 90 mM 농도에보다 더 높은 용출효율 나타내었다. 에너지원 변화에서는 아연의 경우 에너지원을 첨가하지 않았을 때 93%의 용출효율을 보였고. 구리의 경우는 160 mM 첨가했을 때 46.4%로 가장 높은 중금속 용출효율을 보였다.
본 연구는 가축분뇨의 처리형태별 시용수준에 따른 목초의 생산성과 질소의 이용효율 및 질소의 용탈에 의한 환경오염에 미치는 영향을 파악하기 위하여 화학비료, 톱밥발효돈분, 무톱밥발효돈분 및 액상발효돈분을 100, 200, 400kgN/ha 수준으로 시용했을 때의 연구 결과는 다음과 같다. 1. 화학비료와 분뇨의 처리형태별 목초의 생산성과 사료가치 및 N 생산량에 미치는 시용효과는 화학비료 > 액상발효돈분 > 무톱밥발효돈분 > 톱밥발효돈분의 순이었다(건물수량 : 화학 비료(100), 액상발효돈분(90.6), 무톱밥발효돈분(80.9), 톱밥발효돈분(76.8)). 2. 토양 유기물 함량에 미치는 영향은 화학비료 < 액상발효돈분 < 무톱밥발효돈분 < 톱밥발효돈분의 순이었다. 3. 가축분뇨의 처리형태나 시용수준에 따른 NO$_3$의 용탈은 시기적으로는 8월하순 9월초순에 가장 높았으며 N시용수준 400kg/ha 수준까지에서도 서로간에 차이는 매우 적었고 NO$_3$함량도 결코 25ppm을 초과하지 않았다.
Photocatalytic cement is receiving attention due to its high oxidation power that oxidizes nitrogen oxides (NOx), thus contributing to clean atmospheric environment. However, there has not been a thorough investigation on durability of a parent material, cementitious material, as a result of photocatalytic reactions. In this study, durability of photocatalytic cementitious materials exposed to nitrogen dioxide (NO2) gas was examined. Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles containing cement paste samples were exposed to cycles of NO2 with UV light, followed by wetting and drying to simulate environmental condition. The surface of samples was characterized mechanically, chemically, and visually during the cycling. The results indicate that the photocatalytic efficiency decreased with continued NO2 oxidation due to calcium carbonate formation. The pits found from SEM demonstrate that chemical deterioration have occurred, such as acid attack or leaching. In conclusion, the photocatalytic reactions and its product could alter cementitious materials chemically and mechanically which could further affect long-term durability.
질소는 색감과 품질을 유지하기 위한 잔디의 성장에 필요한 17가지 필수 영양성분중에 하나이다. 완효성 비료는 일정한 양의 질소 영양성분을 오랜기간 동안 제공하기 위해서 개발이 되었고 모래지반에서 특히 더 잘 용 탈되는 질소의 양을 줄이기 위해서 사용이 된다. 이 실험의 목적은 다양한 완효성 비료가 다른 비율로 시비 되었을때 잔디조성에 어떻게 영향을 미치는 지에 대해서 조사하였다. 총 6가지 질소비료가 실험되었으며 켄터키블루그래스가 파종과 뗏장을 위해 사용이 되었다. 뗏장으로 조성된 실험구가 파종으로 조성된 실험구 보다 182에서 518 g 예지물을 더 생산하였다. 파종으로 조성된 실험구중에서는 밀오거나이트가 가장 많은 뿌리의 건중량을 생산하였다. 파종과 뗏장은 잔디의 성장 기간이 다르기 때문에 예지물의 양과 뿌리의 건중량에서 차이가 난다. 본 실험의 결과에 따르면 밀오거나이트가 다른 5가지의 질소비료 보다 예지물의 생산이 적었으며 지하부의 성장이다 좋았으므로 켄터키블루그래스가 처음 조성이 될때는 밀오거나이트가 권장이 된다.
생분해성 중합체 코팅 요소는 질소 용출을 제어하면서, 질소이용 효율을 극대화하며 농업생태계의 비점오염원을 줄여주는 역할을 한다. 따라서 본 연구의 목적은 생분해성 중합체 혼합물을 이용한 코팅 요소의 용출 패턴과 온실가스 배출량을 구명하는 것이었다. 처리내용은 속효성 비료인 요소를 대조구, 난분해성 코팅 요소(NBCF), 생분해 완효성 코팅 요소(NB60)와 생분해성 완효성 코팅 요소(MDS)를 토양에 혼합한 4가지 수준으로 구성하였다. 침출수에 대한 최대 총 질소 누적 농도는 NBCF가 NB60보다 33% 높았으며, NB60이 NBCF 보다 최대 용출 기간은 10일 지연되는 것으로 나타났다. 누적 총 질소 및 NO3-N의 용출 패턴에서 NB60과 NBCF는 일차 직선형태로 동일하였지만, 대조구와 MDS는 Sigmoid curves 형태로 누적 용출 농도는 MDS가 대조구보다 높게 나타났다. 생분해성 코팅 요소의 온실가스 발생량을 살펴보면, CH4의 발생량은 대조구 대비 NBCF, NB60, MDS 각각 0.38%, 11.36%, 5.91% 증가하였고, 또한 N2O의 발생량은 대조구 대비 각각 50.5%, 32.4%, 58.8% 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 생분해 완효성 코팅 요소는 비료 이용성을 감안하여 포장에 시용할 경우 비료 시용량뿐만 아니라 농업생태계 비점 오염원을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
The objective of this study was to develop a modified CREAMS model for paddy field conditions. The model simulates daily balance of water and nutrient from irrigated paddies using meteorological, irrigation, and agricultural management data. The model simulates daily evapotranspiration of paddy using Penman equation and determines daily flooding depth changes. Total nitrogen and phosphorus concentrations within flooding water, surface runoff, and leaching water from a paddy field also can be simulated. Parameters of the model were calibrated using observed data of the Agricultural Experiment Station of the Seoul National University in Suwon Korea. The model was applied for the irrigation period of paddy field in Gicheon area when 1,234 mm annual rainfall was occurred. The simulated losses of the total nitrogen and total phosphorous were 11.27 kg/ha and 0.98 kg/ha, respectively. There was a good agreement between observed and simulated data. It was found that CREAMS-PADDY model was capable of predicting runoff and nutrient losses from irrigated paddy fields.
Nitrogen oxide gases which were produced by spontaneous reaction of nitrocellulose(NC) in the single base propellant accelerate the decomposition of propellant, and result in the reduction of shelf life. The amount of nitrogen oxide was reduced by the addition of 0.3wt% $CaCO_3$ to conventional stabilizer(DPA) and down of the solvent leaching temperature from $64^{\circ}C$ to $56^{\circ}C$, which extended the shelf life of the single base propellant as much as twice compare with commercial propellant. The perforation diameter increase of propellant from 0.64mm to 0.77mm could compensate for the drop of burning rate which was caused the addition of $CaCO_3$.
겨울보리 재배 시 질소시비 수준를 달리한 0~30cm, 30~60cm, 60~90cm 근권깊이별 $NO_3^{-}$-N 함량의 경시적 동적 변화를 추적하고 이를 토대로 시료채취 근권깊이를 달리하는 몇몇 토양진단법에 의한 적정 추비량 결정의 국내 적용의 적절성 여부를 검토한 결과, 1 기비 및 추비로 시용된 질소가 표토층으로부터 서서히 심층 하층토로 용탈, 집적되고 있었는데 이는 근권깊이별 $NO_3^-$-N 농도보다 $NO_3^-$-N 함량을 계산할 때에 더욱 명확하였다. 2. 추비직전인 2월말 0~90cm 근권층에서의 $NO_3^-$-N 함량은 기비로 시용한 질소시용 량에 따른 토양내의 $NO_3^-$-N 함량도 비례하여 높아져 기 비 시 용량 차이 가 데 체로 반영 하였으나 0~30cm 근권상층부에서의 $NO_3^-$-N 함량은 기비시용량을 전혀 반영시켜 주지 못하였다. 추비시용 이후의 토양깊이별 $NO_3^-$-N 함량의 경시적 차이 역시 0~30cm에 비해 0~90cm 근권층에서 질소시비량간 차이가 뚜렷하였다. 3. 0~90cm 근권깊이의 $NO_3^-$-N 함량에 따라 질소추비량을 결정하는 $N_{min}$- method에 의해 계산된 질소추비량은 무비구, 보비구, 배비구에서 기비시용량이 많을수록 질소추비량은 80.6, 40.0, 10.1kg/ha로 낮았으며, 보비 구의 경 우 질소추천추비량 60kg/ha보다 20kg/ha 정도 낮았다. 한편 0~30cm 토양진단에 따른 질소추비량은 각 처리구에서 추천시비량의 1차 질소추비량과는 비슷하여 기비처리 수준에 따른 질소추비량 차이가 전혀 없었다. 4. 0~30cm, 0~60cm, 0~90cm 근권 $NO_3^-$-N 함량과 수량과의 관계를 비교한 결과 0~90cm근권 $NO_3^-$-N 함량만이 수량과 높은 정의 상관관계를 나타내 $N_{min}$ 토양진단법이 적절하였다. 한편 0~90cm 근권 $NO_3^-$-N 함량이 120kg/ha일 때 수량이 최고에 도달하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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