• 한국농공학회지
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• 제43권4호
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• pp.120-128
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• 2001

Pollution sources and their environmental contributions were investigated to select the best management practices for the effective control of water quality. The nitrogen isotope mass ratio was determined to estimate the nitrate sources and their contribution. Sampling sites were chosen by calculating effluent loads at each watershed. Two liters each of the surface water samples were collected from four sites at Bokha river and two sites and Gwanri river. They were sequentially prepared through distillation method and analyzed using an isotope ratio mass spectrometer(IsoPrime EA). As revealed by the experimental values obtained the mass ratio values ($\delta$$^{5}$ N) of watersheds with a large amount of nonpoint sources were less than +5 an indication that the samples were influenced by chemical fertilizers. However watersheds with large amount of point sources were influenced not only by chemical fertilizers but also by animal and municipal wastes. The mass ratio values of samples generally decreased during rainy days. But during dry days the mass ratio values well-reflected the nitrate sources and the condition of watersheds. Through this study the nitrogen isotope mass ratio has been found to be useful for estimating nitrate sources and their contribution to the rural watersheds.

• 한국물환경학회지
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• 제38권1호
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• pp.31-42
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• 2022

Dissolved organic matter (DOM), which changes according to various factors, is ubiquitously present from natural environments to engineered treatment systems. Only limited information is available regarding the environmental functions of DOM after bulk analyses are only applied for characterization. In this paper, latest DOM analytical techniques are briefly introduced, which include fluorescence excitation-emission matrix with parallel factor analysis (EEM-PARAFAC), size-exclusion chromatography with an organic carbon detector (SEC-OCD), carbon/nitrogen stable-isotope ratio, and Fourier transform-ion cyclotron resonance-mass spectroscopy (FT-ICR-MS). Recent examples of using advanced analyses to interpret the phenomena associated with DOM occurring in natural and engineered systems are presented here. Through EEM-PARAFAC, different components like protein-like, fulvic-like, and humic-like can be identified and tracked individually through the investigated systems. SEC-OCD allows researchers to quantify different size fractions. FT-ICR-MS provides thousands of molecular formulas present in bulk DOM samples. Lastly, carbon/nitrogen stable-isotope ratio offers reasonable tools for tracking the sources in environments. We also discuss the advantages and weakness of the above-mentioned characterizing tools. Specifically, they focus on single environmental factors (different sourced-DOM and interaction of sediment-pore water) or simple changes after individual treatment processes. Through collaboration with the advanced techniques later, they help the researchers to better understand environmental behaviors in aquatic systems and serve as essential tools for addressing various pending problems associated with DOM.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 1999년도 Proceedings of the 1999 Annual Conference The Korean Society of Agricutural Engineers
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• pp.777-782
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• 1999

It has been acknowledged that fertilizer and animal waste have different ratio of \ulcornerN/\ulcornerN which is presented as a symbol of $\delta$\ulcornerN, and that the values of $\delta$\ulcornerN for fertilizer and animal waste are placed less than +8 $\textperthousand$ and higher than +10$\textperthousand$, respectively. By this reason, the demarcation range for the source nitrogen mass ratio is between +8$\textperthousand$ and +10$\textperthousand$. In this study, we would suggest a possible method to trace the major pollution basis using the nitrogen isotope analysis method for management of water quality.

• 생태와환경
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• 제53권2호
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• pp.138-147
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• 2020

The Singil Stream, flowing into an artificial lake, Lake Shihwa (South Korea), experiences a strong anthropogenic pressure with continuous organic matter (OM) inputs from rural, urban, and industrial areas. In this study, we investigated suspended particulate matter (SPM) and streambed sediments collected along the Singil Stream in 2014 and 2016, by applying a dual element approach (δ¹³C and δ¹⁵N) to identify OM sources. The SPM and streambed sediment samples from the indusrial area showed higher organic carbon and nitrogen concentrations (or contents) than those from the other areas, with distinctively lower δ¹⁵N values. Accordingly, our dual element approach indicates that the industrial area was the predominant OM source influencing OM quality and thus water quality of the Singil Stream flowing into Lake Shihwa during the study periods. However, further studies are necessary to better constrain OM sources in the Singil Stream since OM sources from the industrial area appear to be complex.

• 한국유기농업학회지
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• 제19권spc호
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• pp.161-164
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• 2011

Nitrogen fixation by legumes can be valuable sources for organic farming. This study was to investigate the effect of different legume mixtures on nitrogen fixation and transfer to grasses on spring paddy field. Three different mixtures were used (rye+hairy vetch, Italian ryegrass+crimson clover, oat+pea) in a randomized complete block design with three replications and sowed in pots with different sowing rate (5:5 rye:hairy vetch,7:3=Italian:crimson, 6:4=oat:pea) on early March. $(^{15}NH_4)SO_4$ solution at. 99.8 atom%$^{15}N$ was applied to the each pot at the rate of 2kg N $ha^{-1}$ on $16^{th}$ April. Forage were harvested at ground level in heading stage and separated into legume and grass. Total N content and $^{15}N$ value were determined using a continuous flow stable isotope ratio mass spectrometry. DM yield of rye+vetch, Italian+crimson and oat+pea were 6,607, 3,213 and 4,312kg/ha, respectively. Proportion of N from fixation was 0.73(rye+vetch), 0.42(Italian+crimson) and 0.93(oat+pea). The percentages of N transfer from legume to grass were from 61% to 24% in different method by treatments and -35% to 21% in isotope dilution method.

• 보존과학회지
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• 제33권6호
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• pp.533-539
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• 2017

뼈에서 추출된 탄소와 질소 안정동위원소 정보는 과거 사람들의 식생활, 영양상태, 생계경제와 고환경 등을 연구하는데 매우 중요한 자료이다. 본 연구에서는 6세기대 나주 영동리 고분군 제1호분 돌방무덤과 돌덧널무덤에서 출토된 옛사람 뼈 9개체에서 추출된 콜라겐의 안정동위원소 분석을 실시하였다. 탄소와 질소 안정동위원소 결과는 다음과 같다(${\delta}^{13}C=-19.5{\pm}0.7$‰, ${\delta}^{15}N=9.6{\pm}0.7$‰, (n=9)). 탄소 안정동위원소 분석 결과 나주 영동리 고분군 피장자 집단은 벼, 보리, 콩 등 $C_3$ 작물 위주의 섭취를 하였다고 추정되며, 질소 안정동위원소 값으로부터 동물성 단백질은 주로 육상 동물로부터 얻었다고 추정된다. 이 결과로부터 백제식 무덤 양식을 갖고 영산강유역 토착 세력의 매장 양식이 보이는 피장자 집단의 식생활 양상을 확인할 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제48권3호
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• pp.147-152
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• 2015

본 연구는 Kjeldahl 증류법을 이용하여 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 건조방법 및 시료 농도 범위에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 표준시료를 다양한 농도 범위 (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, $10mgL^{-1}$)로 조제하여 질산성 및 암모니아성 질소 안정동위원소비 ($^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$)를 분석한 결과, $^{15}NH_4-N$는 $0.1{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였으며 (${\pm}0.2$‰)$^{15}NO_3-N$는 $0.4{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였다 (${\pm}0.3$‰). Kjedahl 증류법으로 얻어진 시료를 건조할 경우 오븐건조는 질소 안정동위원소비가 2.2‰의 큰 변화를 보이지만, 동결건조는 0.5‰의 작은 차이를 보이므로 동결건조방법이 적합하였다. 실증연구 일환으로 한강 수계 중권역의 한 지천에서 암모니아성 질소 ($NH_4-N$) 및 질산성 질소 ($NO_3-N$)의 안정동위원소비를 이용하여 질산염의 기원을 추적해 보았다. 지천이 흘러가는 방향을 중심으로 상류, 하수처리 방류장, 하류로 구분하고 각각의 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비를 분석하였다. 상류에서 질산염의 $^{15}NO_3-N$, $^{15}NH_4-N$ 값이 가볍게 나타나지만 (2‰, 8‰), 특성이 다른 질소화합물의 방류수 (23‰, 14‰)가 유입되면서 하류 (21‰, 11‰)에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 본 연구를 통하여 수행된 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비 분석법은 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하여 효율적인 수질 관리를 위한 중요 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 다만 이와 같은 기법을 적용하기 위해서는 추후 유역 오염원의 대표값 (end member)의 조사를 통하여 지속적인 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

• 한국어류학회지
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• 제34권2호
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• pp.102-112
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• 2022

본 연구는 위내용물 분석과 안정동위원소(δ¹³C and δ¹⁵N) 분석을 통하여 우리나라 동해 북부 연안에 출현하는 명태(Gadus chalcogrammus)와 대구(G. macrocephalus)의 종내 및 종간 먹이자원 분할을 조사하였다. 두 종은 중층성 육식성 어종으로 명태는 저서성 및 중층성 갑각류를 주로 섭식하였고, 대구는 어류를 주로 섭식하였다. 위내용물 분석 결과에 대한 Non-metric multidimensional scaling (nMDS) ordination과 permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA)은 두 종의 종내 및 종간 먹이조성의 차이와 먹이자원 분할을 보여줬다. 안정동위원소 분석 결과 δ¹⁵N 값은 종간 유사하였지만, δ¹³C 값은 대구가 높은 값을 나타내어 두 종간 생태지위 차이를 보여줬다. 명태는 체장 증가에 따라 큰 체장군에서 새우류와 두족류를 더 많이 섭식하는 먹이 전환을 나타냈지만, 대구는 체장군 간 먹이조성이 유사하였다. 안정동위원소 분석에서도 체장군 간 차이를 보였는데, 두 종의 큰 체장군은 작은 체장군에 비해 더 높은 δ¹⁵N 값을 나타낸다. 결론적으로 본 연구는 명태와 대구의 위내용물 분석과 안정동위원소 분석을 통하여 종내 및 종간 먹이 차이와 생태지위 분할의 증거를 보여줬다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.493-505
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• 2020

본 연구는 2019년 8월 한반도 주변해역(동해, 서해, 남해, 동중국해)에서 탄소 및 질소 안정동위원소 기법을 활용하여 하위영양 단계에서의 먹이망 구조를 파악하였다. 입자성 유기물(POM)의 δ¹³C 범위는 -26.18 ~ 20.61 ‰, δ¹⁵N 범위는 5.36 ~ 15.20 ‰의 넓은 범위를 보였다. POM과 각 생물별 개체군 사이의 δ¹³C 분별작용의 결과는 대부분 micro-POM을 섭식하는 것으로 확인하였으나 해역 간 차이를 보였다. 각 생물별 영양단계는 chaetognaths (3.40±0.61)가 가장 높은 영양단계에 있음을 확인하였다. 동위원소 혼합모델을 적용한 결과에서 chaetognaths의 먹이원으로 copepods (13 ~ 48 %)와 euphausiids (20 ~ 51 %)가 가장 높은 기여도를 나타냈다. 본 연구결과 각 해역별 먹이원의 제한적 공급 및 다양성의 차이가 먹이망 구조 및 각 생물별 동위원소 비에 영향을 미친 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제46권6호
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• pp.495-508
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• 2013

물의 $^{18}O/^{16}O$와 $^2H/H$ 조성을 레이저를 이용하여 분석하는 기술은 기존의 IRMS를 이용한 분석방식에 비해 간편한 시료 전처리, 쉬운 장비 유지보수와 현장에서도 응용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 현재 사용되는 레이저 방식을 이용한 물의 안정동위원소 분석은 분석원리에 따라 OA-ICOS(Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy)를 이용한 방식과 WS-CRDS(Wavelength-Scanned Cavity Ring-Down Spectroscopy)를 이용한 방식으로 구분된다. WS-CRDS 방식은 기화된 물 시료를 질소 가스를 이용해 광학 공동(optical cavity)로 이동시킨 후 특정 파장에서의 동위원소체가 가지고 있는 흡수도와 레이저를 투과시켜 광학 공동을 투과하여 나오는 레이저 신호의 감쇠시간의 비측정을 통해 수 ppb에서 수십 ppt까지의 감도로 물의 안정동위원소 조성이 측정 가능하다. 이 연구에서는 WS-CRDS 방식의 분석원리와실제 물시료를 활용하여 기기의 안정성과 동위원소비 질량분석기(Isotope Ratio Mass Spectrometry; IRMS) 방법과의 교차분석을 포함한 기기 성능평가 결과를 소개하고 수리학 분야에서 다양한 주제에 대한 적용 가능성을 제시하였다.