추계 대청호 퇴적물에서 가장 많이 존재하는 인의 형태는 환원환경이 되면 용출될 수 있는 Al-bound와 Fe-bound 인으로 나타났다. 총인, Al-bound와 Fe-bound 인은 가두리 양식장이 분포하였던 회남 지점과 대청댐 앞에서 높게 나타났다. 그 이유는 가두리 양식장 같은 인위적인 활동보다는 세립질 퇴적물의 이동과 연관이 있는 것으로 판단된다. 대청호 퇴적인의 농도는 그 어느 존재형태도 타 인공호수에 비해 높지 않았다. 그러나 보다 더 객관적인 비교를 위해서 존재형태별 연속추출법을 표준화해야 할 것이다.
A sequential extraction technique was used to study sediment phosphorus speciation and its relative importance in the intertidal flat of Keunso Bay during summer and winter for a better understanding of the phosphorus cycle and bioavailability in intertidal sediments. Loosely sorbed P contents were the lowest among the five P-pools and showed little seasonal or spatial variation. Although Fe-bound P contents were almost constant in winter, they decreased rapidly with sediment depth in summer. The dissolution of Fe oxides, used as an oxidant for the anaerobic respiration, ascribed the rapid decrease of Fe-bound P in summer. Al-bound P contents displayed little seasonal variation, but showed a large spatial variation, with higher values in the upper intertidal flat. Comprising about 50% of total P, Ca-bound P contents were the highest among the five P-pools. Ca-bound P contents were higher in winter than summer, but did not exhibit a clear spatial variation. Organic P contents were higher in summer than winter, which was associated with higher primary production and clam biomass in summer. Organic P contents were higher in the lower intertidal flat than the upper intertidal flat. In Keunso Bay, bioavailable P contents of the intertidal flat comprising about one third of total P ranged from 2.41 to 5.09 ${\mu}molg^{-1}$ in summer and 3.82 to 5.29 ${\mu}molg^{-1}$ in winter. The bioavailability of P contents was higher in the lower intertidal flat than the upper intertidal flat, which was attributed to the large clam production in the lower intertidal flat.
Vo, Nguyen Xuan Que;Ji, Yoonhwan;Doan, Tuan Van;Kang, Hojeong
Environmental Engineering Research
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제19권3호
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pp.229-240
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2014
Rain events are extremely important for phosphorus (P) dynamics in rivers since large portions of annual river P loads can be transported in particulate forms during only a few major events. Despite their importance, a precise estimation of P contribution in river sediments after rainy seasons has rarely been reported. This study estimated the longitudinal variation in the concentrations of different inorganic P fractions in bed sediments of the South Han River over a rainy season, through using the sequential extraction method. Non-apatite P was the dominant form, representing more than 60% of total inorganic P (TIP) content in sediments. Although no significant variation of TIP contents was observed, the proportion of bioavailable P in TIP pools decreased after the rainy season. The concentrations of individual inorganic P fractions ($NH_4Cl-P$, $NH_4F-P$, NaOH-P, and $H_2SO_4-P$) were significantly different across sites and after the rainy season (p < 0.05, two-way ANOVA). $NH_4F-P$ and NaOH-P concentrations in sediments increased in a downstream direction. After the rainy season, $NH_4Cl-P$ concentrations in sediments decreased whereas $NH_4F-P$ and $H_2SO_4-P$ concentrations increased. The redistribution of individual P fractions in sediments observed after rainy seasons were possibly due to the changing contribution of various sources of runoff and the variation in flow related particle size. Current estimation of P in bed sediments of the South Han River suggests a lower potential of internal P loading from sediments after the rainy season.
The effect of cryopreservation on extracellular matrix was studied with the ultimate objective of permiting a prediction of the tendency of aorta conduit tissue to calcify following transplantation. Cryopreserved and fresh porcine aorta conduit tissues were extracted using guanidine-hydrochloride (Gdn-HCl) followed by sequential digestion of the tissues with collagenase, elastase, and papain. Glycosaminoglycans (GAGs) of the proteoglycans (PGs) were isolated and quantitated. Gdn-HCl extracted about 61% and 62% of the total GAG (proteoqlycan) material from cryopreserved and fresh tissues, respectively. Collagenasesolubilized proteoglycans from Gdn-HCl extracted tissue represented 20% and 13%, respectively, of the total GAGs present in cryopreserved and fresh tissues. Subsequent elastase hydrolysis of collagenase-digested tissue released about 11% of total GAGs from cryopreserved tissue and 16% from fresh tissue. The remaining 8%, from cryopreserved tissue, and 9%, from fresh tissue, of the total GAGs were obtained after using a papain hydrolysis. There was essentially no difference between fresh and cryopreserved tissues in the relative distribution of proteoglycans in the extracts and digestions except in the initial digestion step where more proteoglycans were obtained from collagenase solubilization of cryopreserved tissue than fresh tissue (p<0.05). The histologic status of the fresh and cryopreserved porcine aortic conduit did not differ markedly. The normal tissue architecture was not affected markedly by the cryopreservation procedure as neither alteration of elastic structure, fibrous proteins nor alteration of nuclear distribution or smooth muscle cell morphology was detected. Quantitative tissue mineral studies revealed that the mean calcium content of the cryopreserved aorta conduit tissue $(165{\pm}3\;{\mu}g/g\;wet\;tissue)$ was higher than that of the fresh tissue $(105{\pm}4\;{\mu}g/g\;wet\;tissue)$$(p<0.05)$. The mean phosphorus content was $703{\pm}35\;{\mu}g$ wet tissue from cryopreserved tissue and $720{\pm}26\;{\mu}g$ wet tissue from fresh tissue. The study indicates that there is no significant alteration in the distribution of PGs in properly cryopreserved tissue, but the total calcium level appears to be increased in tissue cryopreserved by the cryopreservation process used in this study.
울릉분지와 후포분지의 퇴적물 코어 시료(각 분지에서 하나씩 03GHP-02와 HB13-2)를 대상으로 광물학적 연구를 수행하였다. 광물조성, 점토광물 성분, 그리고 총 인 성분 및 인의 연속추출법 연구 결과, 두 시료들은 각 값에 대하여 또한 깊이에 따라 어느 정도 차이가 있음을 보이고 있다. 두 시료 모두 광물 종에는 차이를 보이지 않았으며 주로 석영, 미사장성, 장석, 방해석, 오팔A, 황철석, 그리고 점토광물(일라이트, 녹니석, 카올리나이트, 스멕타이트)로 구성되어 있었다. 후포분지의 경우 울릉분지에 비하여 오팔A 함량이 훨씬 많은 것으로 나타났다. 두 시료 모두, 특히 후포분지 시료에서 기존에 동해에서 보고된 것보다 더 많은 스멕타이트가 동정되었는데 이는 고황하강의 영향과 한반도의 제3기 지층 암석에 영향을 받은 것으로 사료된다. 울릉분지 시료의 경우 약 0.7-3.5 m 깊이에 오팔A의 함량 감소 그리고 일라이트 결정도 지수도 낮게 나오며 이는 빙하시대의 추운 기후에 해당된다. 이 깊이의 시료에서는 인의 함량도 상대적으로 낮게 나오고 있다. 이는 이 기간 동안 동해는 해수면의 하강으로 외부 해역과 단절되었고 해협 및 하천을 통한 퇴적물의 유입도 적었기 때문으로 판단된다. 후포분지 시료의 경우 울릉분지에 비하여 깊이에 따른 점토광물 변화와 인의 성분 변화는 크게 관찰되지 않는다. 이러한 경향은 울릉분지에 비하여 비교적 짧은 기간에 퇴적되었거나 퇴적환경의 변화가 별로 없는 환경에서 퇴적되었기 때문으로 해석된다. 점토광물의 결정도 지수는 울릉분지에 비하여 약간 높아 퇴적되었을 당시 비교적 온난한 환경이었을 것으로 추측되며 인의 연구 결과로 미루어 볼 때 비록 어느 정도 변화는 있지만 또한 온난한 환경을 지시한다.
담수에 노출되었을 때 발생할 수 있는 입자성 인의 거동변화를 연구하기 위하여 해양퇴적물의 주상시료를 230일간 $25^{\circ}C$에서 항온암배양하였다. 배양 실험은 상층수를 해수상태로 유지한 실험군(SW), 담수상태로 유지한 실험군(FW), 그리고 담수상태이면서 빈산소상태로 유지한 실험군(FWA)으로 나누어 진행하였다. 퇴적물은 5 cm 깊이까지 1 cm 간격으로 절단하여 입자성 인의 연속추출방법으로 퇴적물 내 입자성 인의 존재형태를 6가지로 구분하였다. SW 실험군에 비해 FW와 FWA 실험군의 상층수에서 인산염 농도가 크게 증가하였다. 이는 담수와 접촉한 후 퇴적물 내 해양 미생물의 사멸과 함께 유기물이 분해된 결과로 사료된다. 또한 FW 실험군의 퇴적물 표층에서 BD-P(Iron-bound P)의 농도가 크게 증가하였다. 해양퇴적물이 담수와 접촉하면 퇴적물의 산소투과 깊이가 깊어지며, 이로 인해 해수에 비해 황화물이 적은 담수에서 철화합물 형태의 인이 증가한 것으로 사료된다. 그 반면에 FWA 실험군의 BD-P 감소는 상층수의 낮은 산소농도로 인해 인산염이 용출되는 과정을 통해 유실된 것으로 판단된다. 또한 FWA 실험군에서 추출 가능한 인(SUM of LOP)이 크게 증가하는 것으로 판단할 때, 앞으로 이 형태의 인이 상층수로 쉽게 용출되어 반응성 인이 될 것을 예상할 수 있다. 따라서, 갯벌에 함유된 다양한 종류의 입자성 인들이 담수와 접촉하면 상당부분 추출 가능한 인으로 바뀌게 되고, 특히 빈산소 상태에서는 그러한 추출 가능한 인이 더욱 증가하므로 향후 인산염의 형태로 용출되면 상층수의 수질에 악영향을 줄 우려가 있다고 판단된다.
Heavy metal remediation in shooting range soil is a challenge over the world. The excessive Pb accumulation in the soil can deteriorate soil quality and fertility. The objectives of this research were to evaluate the efficiency of biochar (BC) in improving the physicochemical and biological properties of the soil and to evaluate its effect on Pb availability in a military shooting range soil. Sandy loam soil was collected from shooting range of Gyeonggi Province, South Korea and was incubated for 30 days with different application rates (0-30% w $w^{-1}$) of BC. The results showed that the addition of BC increased aggregate stability, nitrogen (N) and phosphorus (P) contents, and enzyme activities in soil. Sequential extraction showed that residual and organic bound fractions in the soil amended with BC increased by 33.1 and 16.7%, respectively, and the exchangeable fraction decreased by 93.7% in the soil amended with BC, compared to the unamended soil. We concluded that the application of BC could not only improve physicochemical and biological soil qualities but also stabilize Pb in a shooting range soil.
본 연구에서는 안동댐 퇴적물의 일반항목과 중금속의 용출 특성에 대해 조사하였다. 용출 실험은 카드뮴, 구리, 납, 크롬, 아연, 수은, 비소, 철, 망간 등 중금속 9개 및 pH, 총인, 총질소등 일반 3개 항목에 대해 혐기성과 호기성 조건에서 60일간 실험을 수행하였다. 총질소와 총인은 호기성 조건에 비해 혐기성 조건의 용출이 높게 나타났으며, 일부 시료에서 높은 농도가 검출되었다. 대부분의 중금속의 용출율은 아주 낮았으며, 퇴적물에서 함유량이 높은 비소와 카드뮴도 최대 용출량이 각각 0.028 mg/L, 0.003 mg/L로 낮은 값을 나타낸다. 5단계 연속추출연구에서는 쉽게 용출될 수 있는 이온교환형태나 흡착한 형태의 분율이 전체 함유량의 10% 미만으로 낮게 나타났다. 대부분의 중금속은 왕수에 용해되는 잔류(residual)형태로 존재하고 있으며, 특히 독성이 높고 오염도가 높은 비소와 카드뮴의 경우 잔류형태로 존재하는 비율이 각각 80%와 95%로 오염도에 비해 짧은 시간에 용출되어 유해성을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 판단된다.
남해 대륙붕 퇴적물에서 인의 생지화학적 순환을 이해하기 위해 남해에서 채취한 14개 퇴적물 주상시료에 포함된 인의 형태와 공극수를 분석하였다. 건조시킨 퇴적물에서 순차추출을 통해 5 가지 상의 인을 정량화하였다: 1) 약하게 결합되었거나 교환 가능한 인, 2) 철 광물-인, 3) 자생광물-인, 4) 쇄설성 무기인 5) 잔류 유기인. 총 인의 함량은 공극수로 인을 용출시킨 결과로 퇴적물 깊이에 따라 감소하였다. 반응성 인은 총 인의 $20\~50\%$를 차지하며, 철광물-인이 반응성 인의 $70\~80\%$를 차지하여 가장 중요한 상으로 나타났다. 철 광물-인은 퇴적물의 깊이에 따라 감소하였다. 공극수에 용존된 인은 철 광물-인과 거울상으로 대비되어 철 광물이 해수로 되돌려지는 인의 양을 제한하는 인자로 드러났다. 자생광물-인은 총 인의 $5\%$ 미만으로 가장 적은 양을 차지하여 해수로 공급된 반응성 인을 퇴적물로 제거하는 데 크게 기여하지 못하였다. 이것은 대륙붕 퇴적물이 반응성 인을 잠시 보관하고 있지 영구히 제거하고 있지 못함을 의미한다. 분석결과는 해역간에 차이를 보였다. 낙동강 하구역 정점은 육지에서 공급이 많은 까닭에 총 인과 반응성 인을 가장 많이 함유하고 있었다. 이곳에서 퇴적물 표층에 있는 수산화철은 인이 해수로 공급되는 양을 조절하는 것으로 판단된다. 남해 연안역과 동중국해의 표층퇴적물에 포함된 총 인의 농도는 500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$ dry-sediment로 비슷한 수준이었다. 남해 연안역에서는 동중국해역에 비해 철 광물-인을 많이 함유한 대신 쇄설성 무기인의 함량이 적었다. 이러한 차이는 퇴적입자의 물리특성과 생물생산력이 다름에서 비롯될 것으로 예상되는데 이 두 요인은 육지에서 떨어진 거리에 지배될 것으로 예상된다.
삼척항 내 표층 퇴적물에 대한 지화학적 특성을 파악하기 위하여 입도, 유기물 및 중금속 분포 특성을 조사하였다. 삼척항 퇴적물은 sand, silt, clay가 혼재된 특성을 보였으며, 내항에는 세립질이 우세하였고, 외항에는 조립질이 우세한 것으로 나타났다. 표층 퇴적물의 유기물(COD, TOC, IL) 오염정도는 내항이 외항보다 더 심한 것으로 나타났으며, 총질소 및 총인 농도도 내항이 더 높은 것으로 나타나고 있다. 또한 중금속 농도도 외항보다 내항에서 더 높았다(As 제외). 내항 표층 퇴적물의 높은 유기물 농도 및 C/N비로 보아 육상 유래 유기물의 오염 기여가 큰 것으로 판단된다. 표층 퇴적물의 입도, 이화학적 성분, 중금속 간의 상관성 분석에서 silt-clay는 중금속과 높은 상관성을 보였고, 유기물 지표와 중금속간의 상관성도 대체적으로 높게 나타났다. 중금속 연속추출결과에 따르면 Ni, Zn, Cu, Pb, Cd 및 As는 이온교환, 탄산염, 산화물 형태를 합한 평균 존재비가 각각 14.8, 49.8, 39.1, 32.2, 51.8 및 26.6%이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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