• 대한환경공학회지
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• 제39권11호
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• pp.613-625
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• 2017

낚시터로 장기 임대중인 농업용 저수지 2곳을 대상으로 낚시터 영향권(effective zone) 2지점의 퇴적물과 비영향권(ineffective zone) 1지점의 퇴적물을 호기(oxic)와 무산소(anoxic) 조건을 조성한 실험실 코어배양법(laboratory core incubation)을 이용해 영양염류 용출시험을 2회씩 실시하였다. 용출 실험동안 상등수 내 DO, EC, pH, ORP의 변화는 낚시터 영향구간과 비영향 구간 사이에 유의할만한 차이는 관측되지 않았으며(p>0.05), 농업용 저수지의 퇴적물-심층수 확산경계면과 유사한 환경으로 조성되었다. 질산성 질소($NO_3{^-}-N$)를 제외하고 암모니아성 질소($NH_4{^+}-N$), 총인(T-P), 인산염 인($PO{_4}^{3-}-P$)이 호기 보다는 무산조 조건에서 통계학적으로 유의한 수준(p<0.05)으로 퇴적물에서 상등수로 더 많은 용출량이 측정되었다. 이는 상등수 내 DO 농도 감소에 따라 미생물 매개의 암모늄화가 촉진되고 질산화 작용이 억제되어 암모니아성 질소가 퇴적물에서 상등수로 확산 용출되고, 퇴적물 표층의 산화층이 환원되어 유기물에 결합된 인과 금속 산화물과 결합된 인의 해리 등을 통해 인산염인이 퇴적물에서 상등수로 확산용출이 가속화되었기 때문이다. 낚시터 영향권과 비영향권 사이 영양염류 용출량(benthic nutrient diffusive flux)값의 차이는 통계학적으로 유의하지 않았다(p>0.05). 따라서 농업용 저수지 내 낚시활동이 퇴적물의 영양염류 용출량을 통계학적으로 유의한 수준으로 증대시키지 않는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 농업용 저수지 설립년도 대비 10여년의 단기간 낚시활동으로 인해 퇴적물 오염 기여도가 비교적 낮고, 코어배양법의 속도제한된 확산(rate-limited diffusion)으로 발생한 것으로 판단된다. 호기와 무산소 조건 모두에서 퇴적물 내 영양염류 총량과 영양염류 용출량 사이에 유의적 상관관계가 도출되지 않았다. 따라서 농업용 저수지 수질오염의 가속화가 낚시활동으로 인한 직접적 원인보다는 유역에서 유입되는 다양한 비점오염원 내 영양염류가 주요 요인으로 판단되며, 영양염류의 용출을 저감하기 위해 포기 및 물순환 등을 통해 심층수의 빈산소화를 억제할 필요가 있다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제48권4호
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• pp.513-520
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• 2006

본 연구는 monosodium glutamate의 부산물인 condensed molasses solubles (CMS)가 반추가축의 질소 공급원으로서 반추위 미생물 단백질 합성에 미치는 영향을 in vitro 실험을 통하여 조사하였다. 실험 1에서는 반추위 미생물에 대한 질소 공급원으로서 CMS의 가치를 요소와 비교하였고, 실험 2는 미생물의 생성양이 최대가 되는 시간대를 조사하기 위하여 수행하였고, 실험 3에서는 실험 1과 2에서 배양 후 실시된 원심분리 (1000g×5분)에 의해 생성된 침전물이 총 질소의 공급양과 측정된 질소양에 차이를 발생시킴에 따라 침전물의 성분을 조사하고자 수행하였고, 실험 4는 배양 2시간대에서 CMS와 요소로부터 발생되는 암모니아의 발생양을 조사하기 위하여 수행하였다. 이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 반추위 미생물태 질소 합성량은 CMS/당밀 처리구 (7.79mg/100ml)와 요소/당밀 (7.61mg/100ml)의 처리구간에 유의적인 차이는 없었지만 CMS/당밀의 처리구가 암모니아태 질소의 함량을 유의적으로 감소시켰다. 2. CMS/당밀 처리구의 암모니아태 질소 함량과 pH는 당밀/요소 처리구보다 유의적으로 감소하였다. 하지만 미생물태 질소의 양은 처리구간에 차이가 없었다. 최대 미생물의 성장률은 배양 후 10시간에서 발생하였다. 3. 당밀 대신 100% 수용성인 설탕을 이용하였을 경우에도 침전물이 발생하여 침전물이 당밀에 의한 것이 아님이 확인되었고, 또한 배양 시간이 짧았을 경우 (2시간) 질소의 손실양도 상대적으로 크게 감소하여, 총 질소의 공급양과 측정된 질소양의 차이는 침전물에 박테리아가 포함되었기 때문인 것으로 조사되었다. 4. 배양 2시간 동안 CMS로부터 발생되는 암모니아의 생성속도는 요소로부터 발생되는 속도보다 유의적으로 빠르게 나타났다. 본 실험의 결과 CMS는 반추위 미생물 단백질을 합성하는 데 있어 최소한 요소의 가치를 지니고 있음이 조사되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제19권2호
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• pp.175-184
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• 2014

Weirs are conventional structures that control water level and velocity in streams to facilitate water resource management. Despite many weirs built in streams, there is little information how weirs change hydrology regime and how that translates to sediment and phosphorus (P) responses. This study evaluated the influence of weirs on P retention and mobilization in an urban tributary of the Han River in Korea. Total P concentrations in sediments upstream of weirs were higher than the downstream site, mainly due to the increase of potentially available fractions (labile P and aluminum- and iron-bound P) (p < 0.05). Equilibrium phosphorus concentrations ($EPC_o$) were lower than soluble reactive phosphorus (SRP) concentrations of stream waters, but there was an increasing trend of sediment $EPC_o$ upstream of weirs compared to the downstream site (p < 0.001) indicating a greater potential for P release upstream of weirs. Sediment core incubation showed that SRP release rates upstream of weirs were higher than the downstream site under anoxic conditions of the water column (p < 0.01), but not under oxic conditions. SRP release rates under anoxic conditions were greater than that measured under oxic conditions. Un-neutral pH and increased temperature could also enhance SRP release rates upstream of weirs. We conclude that weirs can increase P retention within stream sediments and potentially promote significant P releases into waters, which in turn cause eutrophication.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권1호
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• pp.47-55
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• 2005

2001년 12월부터 2004년 4월까지 강화도 남서부에 위치한 동막 및 여차리 갯벌에서 계절별로 퇴적물의 산소요구량과 탈질소화를 측정하여 퇴적물의 유기물 분해와 질소 영양염의 제거과정을 살펴보았다. 퇴적물 산소 요구량 (SOD;sediment oxygen demand)은 니질 함량이 높은 동막이 평균 $683\;{\mu}mole\;m^{-2}h^{-1}$이었고, 사질 함량이 높은 여차리에서 평균 $457\;{\mu}mole\;m^{-2}h^{-1}$로 동막에서 높은 값을 보였다. SOD는 여름철에 높고, 겨울철에 낮은 경향을 보였는데, 2002년 4월에는 산소가 퇴적물에 의해 소비되기보다는 생산되어 저서성 규조류에 의한 광합성이 활발함을 알 수 있었다. 탈질소화도 동막이 높고 여차리가 낮았는데, 그 값은 각각 5.4와 $3.4\;{\mu}mole\;m^{-2}h^{-1}$이며, 유기물로는 $9.3\;mg-C\;m^{-2}d^{-1}$과 $5.9\;mg-C\;m^{-2}d^{-1}$에 해당하는 양이다. 염습지를 포함한 연안 퇴적물의 탈질소화율은 $0{\sim}200{\mu}mo1e\;m^{-2}h^{-1}$의 범위에 있는데, 본 조사의 값은 낮은 편에 속했다. 탈질소화가 낮은 것은 갯벌이 유기물 농도가 높은 환경임에도 불구하고 분해하기 쉬운 신선한 유기물은 부족하여 전반적인 유기물 분해율이 낮은 것으로 사료된다. 이는 평소에는 낮은 탈질소화를 보이나, 고농도의 유기물이 유입되면, 이를 효과적으로 제거할 잠재적 능력이 있음을 시사한다. 산소요구량과 무기탄소 용출량을 통해 살펴본 강화갯벌의 유기물 순분해율(net remineralization rate)은 동막이 평균 $196\;mg-C\;m^{-2}d^{-1}$이고 여차리가 평균 $132\;mg-C\;m^{-2}d^{-1}$이었다.

• 한국습지학회지
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• 제17권3호
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• pp.293-302
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• 2015

가막만 빈산소 해역에서 챔버 실험과 지화학적 분석을 통하여 퇴적물 산소소모율과 퇴적물 특성을 파악하였다. 가막만 표층퇴적물의 유기탄소 함량은 만의 안쪽이 높고 바깥쪽으로 갈수록 감소하는 경향을 보였다. 만의 안쪽 퇴적물에는 바깥쪽에 비해 상대적으로 육성기인 유기물이 더 많이 포함되어 있다. 빈산소가 빈번하게 발생하는 가막만 북부 내만의 시추퇴적물에 기록된 탄산칼슘 함량의 분포는 이 지역에서 과거 백 년 이전부터 빈산소가 발생하였음을 지시한다. 2010년과 2011년 2월, 5월, 8월 및 11월에 가막만 빈산소 해역에서 퇴적물 챔버 실험을 하였는데, 북부 내만에 위치한 정점 C3과 남부 외해 쪽에 위치한 정점 C17에서 퇴적물 산소소모율은 각각 $3.98-12.43mmol\;m^{-2}d^{-1}$, $3.28-8.18mmol\;m^{-2}d^{-1}$ 범위였다. 퇴적물 산소소모율은 수온에 가장 큰 영향을 받는 것으로 보인다. 정점 C3과 정점 C17 에서 산소가 모두 고갈되어 저층이 무산소로 바뀌면 유독성의 황화수소 플럭스는 각각 $1.38mmol\;m^{-2}d^{-1}$, $1.3mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 수층으로 용출되어 나왔다.

• 환경생물
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• 제22권1호
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• pp.200-205
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• 2004

유독성 와편모조류 Alexandrium tamarense 휴면시스트의 발아율을 여러 환경조건하에서 측정하여 각각의 환경요인과 휴면시스트의 발아율과의 관계를 밝히고자 하였다. 마산만에서 채집한 해저니로부터 휴면시스트를 분리하여 실험실 배양을 통해 온도, 광조건의 유무, 염분 그리고 저니층의 깊이에 따른 발아율을 각각 조사하였다. 온도별 발아율은 $15^{\circ}C$에서 가장 높았으며 $10^{\circ}C$에서도 높은 발아율이 기록된 반면, $20^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$에서는 거의 발아되지 않았다. 광조건의 유무에 따른 발아율은 명조건과 암조건에서 두드러진 차이를 나타내지 않았다. 염분에 따른 발아율도 큰 차이를 보이지 않았다. 저니층별 발아율은 3월에 분리된 휴면시스트의 경우는 표층이 저층보다 낮은 발아율을 보였지만, 11월에는 표층이 저층보다 높은 발아율을 보여 시기별로 대조적인 결과를 얻었다. 따라서, 마산만에서 분리된 A. tamarense 휴면시스트의 발아는 수온의 변화에 가장 큰 영향을 받는다고 판단된다.

• 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권1호
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• pp.120-129
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• 2016

An industrial complex in Wonju, contaminated with trichloroethene (TCE), was one of the most problematic sites in Korea. Despite repeated remedial trials for decades, chlorinated ethenes remained as sources of down-gradient groundwater contamination. Recent efforts were being made to remove the contaminants of the area, but knowledge of the indigenous microbial communities and their dechlorination abilities were unknown. Thus, the objectives of the present study were (i) to evaluate the dechlorination abilities of indigenous microbes at the contaminated site, (ii) to characterize which microbes and reductive dehalogenase genes were responsible for the dechlorination reactions, and (iii) to develop a PCE-to-ethene dechlorinating microbial consortium. An enrichment culture that dechlorinates PCE to ethene was obtained from Wonju stream, nearby a trichloroethene (TCE)-contaminated industrial complex. The community profiling revealed that known organohalide-respiring microbes, such as Geobacter, Desulfuromonas, and Dehalococcoides grew during the incubation with chlorinated ethenes. Although Chloroflexi populations (i.e., Longilinea and Bellilinea) were the most enriched in the sediment microcosms, those were not found in the transfer cultures. Based upon the results from pyrosequencing of 16S rRNA gene amplicons and qPCR using TaqMan chemistry, close relatives of Dehalococcoides mccartyi strains FL2 and GT seemed to be dominant and responsible for the complete detoxification of chlorinated ethenes in the transfer cultures. This study also demonstrated that the contaminated site harbors indigenous microbes that can convert PCE to ethene, and the developed consortium can be an important resource for future bioremediation efforts.

• 환경위생공학
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• 제12권3호
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• pp.31-39
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• 1997

The seasonal and spatial changes in dissolved organic carbon(DOC) in Lake Kasumigaura, a shallow and eutrophic lake, were analyzed from October 1992 to October 1995. The proportion of T-DOC was classified by labile(L-DOC) and refractory DOC(R-DOC) on the basis of long-term incubation, fractionated the molecular weight of T-DOC by ultrafiltration. The porewater DOC were measured at sedimental surface of the central basin in order to evaluate the DOC released from the sediment. The proportion of L-DOC and R-DOC were accounted for about 15% and 85% of T-DOC in the central basin, respectively. The molecular weight(MW) distribution occupied some 60% of the low and medium MW. The horizontal variation of T-DOC concentrations trended to higher in the central basin than in the inlet of influent rivers, because of contribution by autochthonous organic carbon loading. The seasonal variation of T-DOC showed to higher summer than winter in the inlet of influent, but at the central basin it fluctuated little seasonally. During the high increase of porewater DOC in 1994 evaluated the high release possibility from the sediment surface (10cm). The present study suggests that autochthonous organic carbon loading must be controlled for improving the water quality of the eutrophic lakes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권3호
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• pp.366-372
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• 2003

The production of microbiologically enriched cultures that degrade cis- 1,2-dichloroethylene(DCE) under anaerobic conditions was investigated. Among 80 environmental samples, 19 displayed significant degradation of $10{\mu}M$ cis-DCE during 1 month of anaerobic incubation, and one sediment sample collected at a landfill area (Nanji-do, Seoul, Korea) showed the greatest degradation ($94\%$). When this sediment culture was subcultured repeatedly, the ability to degrade cis-DCE gradually decreased. However, under Fe(III)-reducing conditions, cis-DCE degradation by the subculture was found to be maintained effectively. In the Fe(III)-reducing subculture, vinyl chloride (VC) was also degraded at the same extent as cis-DCE No accumulation of VC during the cis-DCE degradation was observed. Thus, Fe(III)-reducing microbes might be involved in the anaerobic degradation of the chlorinated ethenes. However, the subcultures established with Fe(III) could function even in the absence of Fe(III), showing that the degradation of cis-DCE and VC was not directly coupled with the Fe(III) reduction. Consequently, the two series of enrichment cultures could not be obtained that degrade both cis-DCE and VC in the presence or absence of Fe(III). Considering the lack of VC accumulation, both cultures reported herein may involve interesting mechanism(s) for the microbial remediation of environments contaminated with chlorinated ethenes. A number of fermentative reducers (microbes) which are known to reduce Fe(III) during their anaerobic growth are potential candidates involved in cir-DCE degradation in the presence and absence of Fe(III).