• Advances in nano research
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• 제15권6호
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• pp.541-550
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• 2023

The escalating growth of industrial sectors has led to a pervasive global problem—oil pollution, particularly in industrial areas. The release of substantial volumes of oil and its by-products into the environment has resulted in extensive contamination. Multiple factors contribute to the entry of these substances into water bodies and soils, thereby inflicting irreparable consequences on ecosystems, natural resources, and human health. Consequently, it becomes imperative to comprehend the characteristics and behavior of oil pollution, anticipate its impacts, and develop effective mitigation strategies. Understanding this intricate issue requires considering the physicochemical properties of the environment, the interactions between oil and sediments, and biological factors such as evaporation and dissolution. Although the oil industry has brought about remarkable advancements, its activities have raised significant concerns regarding pollution from extraction and production processes. Oil-rich nations face a particularly challenging predicament of soil pollution caused by petroleum compounds. The areas surrounding oil exploration mines and refineries often endure contamination due to oil leakages from storage tanks and transmission lines resulting from deterioration and damage. Investigating the dispersion of such pollutants and devising methods to remediate petroleum-contaminated soil represent crucial and intricate issues within the realm of environmental geotechnics.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2019년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.134-134
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• 2019

Utilization of organic waste as a renewable energy source is promising for sustainability and mitigation of climate change. Pyrolysis converts organic waste to gas, oil, and biochar by incomplete biomass combustion. Biochar is widely used as a soil conditioner and adsorbent. Biochar adsorbs/desorbs metals and ions depending on the soil environment and condition to act as a nutrient buffer in soils. Biochar is also regarded as a carbon storage by fixation of organic carbon. Phosphorus (P) and nitrogen (N) are strictly controlled in many wastewater treatment plants because it causes eutrophication in water bodies. P and N is removed by biological and chemical methods in wastewater treatment plants and transferred to sludge for disposal. On the other hand, P is an irreplaceable essential element for all living organisms and its resource (phosphate rock) is estimated about 100 years of economical mining. Therefore, P and N recovery from waste and wastewater is a critical issue for sustainable human society. For the purpose, intensive researches have been carried out to remove and recover P and N from waste and wastewater. Previous studies have shown that biochars can adsorb and desorbed phosphates implying that biochars could be a complementary fertilizer. However, most of the conventional biochar have limited capacity to adsorb phosphates and nitrate. Recent studies have focused on biochar impregnated with metal salts to improve phosphates and nitrate adsorption by synthesizing biochars with novel structures and surface properties. Metal salts and metal oxides have been used for the surface modification of biochars. If P removal is the only concern, P adsorption kinetics and capacity are the only important factors. If both of P and N removal and the application of recovery are concerned, however, P and N desorption characteristics and bioavailability are also critical factors to be considered. Most of the researches on impregnated biochars have focused on P removal efficiency and kinetics. In this study, coffee waste is thermally treated to produce biochar and it was impregnated with Mg/Al to enhance phosphates and nitrate adsorption/desorption and P bioavailability to increase its value as a fertilizer. Kinetics of phosphates and nitrate adsorption/desorption and bioavailability analysis were carried out to estimate its potential as a P and N removal adsorbent in wasewater and a fertilizer in soil.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권1호
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• pp.49-60
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• 2016

Distribution and behavior of baseline soil CO₂ were investigated in a candidate geologic CO₂ storage site in Pohang, with measuring CO₂ concentrations and carbon isotopes in the vadose zone as well as CO₂ fluxes and concentrations through ground surface. This investigation aimed to assess the baseline CO₂ levels and to build the CO₂ monitoring system before injecting CO₂. The gas in the vadose zone was collected using a peristaltic pump from the depth of 60 cm below ground surface, and stored at gas bags. Then the gas components (CO₂, O₂, N₂, CH₄) and δ¹³C_CO2 were analyzed using GC and CRDS (cavity ringdown spectroscopy) respectively in laboratory. CO₂ fluxes and CO₂ concentrations through ground surface were measured using Li-COR in field. In result, the median of the CO₂ concentrations in the vadose zone was about 3,000 ppm, and the δ¹³C_CO2 were in the wide range between −36.9‰ and −10.6‰. The results imply that the fate of CO₂ in the vadose zone was affected by soil property and vegetations. CO₂ in sandy or loamy soils originated from the respiration of microorganisms and the decomposition of C₃ plants. In gravel areas, the CO₂ concentrations decreased while the δ¹³C_CO2 increased because of the mixing with the atmospheric gas. In addition, the relation between O₂ and CO₂, N₂, and the relation between N₂/O₂ and CO₂ implied that the gases in the vadose zone dissolved in the infiltrating precipitation or the soil moisture. The median CO₂ flux through ground surface was 2.9 g/m²/d which is lower than the reported soil CO₂ fluxes in areas with temperate climates. CO₂ fluxes measured in sandy and loamy soil areas were higher (median 5.2 g/m²/d) than those in gravel areas (2.6 g/m²/d). The relationships between CO₂ fluxes and concentrations suggested that the transport of CO₂ from the vadose zone to ground surface was dominated by diffusion in the study area. In gravel areas, the mixing with atmospheric gases was significant. Based on this study result, a soil monitoring procedure has been established for a candidate geologic CO₂ storage site. Also, this study result provides ideas for innovating soil monitoring technologies.

• 한국산림과학회지
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• 제105권3호
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• pp.275-283
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• 2016

본 연구는 소나무림의 간벌에 따른 임분의 바이오매스 변화, 토양 $CO_2$ 발생량, 낙엽 및 뿌리의 분해율을 조사하여 연간 탄소 동태를 파악하고자 수행되었다. 8년생 소나무 묘포장에 대조구, 간벌지(50%), 개벌지를 각 3 방형구씩 조성하였고, 나지는 한 방형구를 조성하였다. 측정은 2012년 3월부터 2014년 2월까지 이뤄졌다. 연평균 근원직경 증가는 대조구 0.89 cm, 간벌지 1.48 cm로 대조구보다 간벌지에서 컸다(p<0.05). 연평균 순생산량은 대조구 $5.17kg\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$, 간벌지 $4.85kg\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$로 나타났다. 연간 토양 $CO_2$ 발생량은 대조구, 간벌지, 개벌지, 나지에서 각각 3.71, 3.90, 4.17, $4.56kg\;CO_2\;m^{-2}\;yr^{-1}$으로 식생의 제거는 토양 $CO_2$ 발생을 증가시켰다(P<0.05). 토양 $CO_2$ 발생은 토양온도와 양의 상관관계가 있으나 토양수분과는 뚜렷한 관계가 나타나지 않았다. 순생태계생산량(NEP)은 대조구 $1.57kg\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$, 간벌지 $1.36kg\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$, 개벌지 $-0.67kg\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$, 나지 $-1.25kg\;C\;m^{-2}\;yr^{-1}$으로, 식생 유무에 따른 차이를 나타냈다(P<0.05). 간벌은 임분 내 개체목의 근원직경과 탄소량을 증가시켰고, 1년 후 간벌재로 반출 된 탄소량의 86%를 회복했다. 또한 토양 $CO_2$ 발생량을 증가시켰고, 순생태계생산량을 증가시켰다. 소규모의 연구임에도 불구하고, 본 연구의 결과는 간벌에 의한 임분 밀도 조절이 소나무 유령림의 탄소저장량 증대와 생장에 있어 효과적임을 보여 주었다. 이는 우리나라에서 기후변화 완화를 위한 적극적인 소나무림의 경영이 필요함을 시사한다. 추후 실제 소나무림에서 영급별, 간벌 강도별, 지위별 등 다양한 변수를 고려한 장기적 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제24권2호
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• pp.115-122
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• 2022

도시화로 인해 토양의 불투수면적이 증가함에 따라 도시의 물순환 체계가 악화되었다. 이러한 물 문제를 해결하기 위해 설치하는 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 시설의 기존 가이드라인이나 선행 연구에서는 공학적 측면이 조경적 측면보다 중시되는 것이 실정이다. 본 연구에서는 식생체류지의 강우 유출과 오염물질 저감 능력에서 식생이 끼치는 영향과 식재의 경제적인 측면을 파악하여 오염물질 저감에 공학적으로 그리고 조경적으로 가장 적합한 식생체류지 설계 모델을 제시하고자 하였다. 모니터링 대상이 되는 전주 서곡 공원의 식생체류지 인공 강우 모니터링 결과와 식생의 강우 유출 및 오염물질 저감 성능에 관한 문헌 조사를 바탕으로 해당 지역 식생 종별 오염물질 및 탄소 저감 효율을 분석한 결과, 비용 대비 오염 저감 효율이 가장 좋은 식종은 부처꽃이며 탄소 저감에 탁월한 식생은 갯버들이었다. 하지만 이 두 가지 식생만으로 설계하고자 한다면 생물 다양성과 같은 부분에서 위험을 안고 갈 수밖에 없다. 다양한 식재를 고려할 시, 부처꽃과 같은 초본류는 고사 및 병해충에 의해 교체될 수 있기에 초기 식재 비용은 높지만 유지관리 측면에서 유리한 목본식물인 갯버들을 주변 환경과 여건에 따라 혼합 식재하는 방안도 필요하다. 본 연구에서 도출한 결론을 토대로 LID 시설 식생의 종별 오염 저감과 탄소저장량을 고려 시 참고자료가 될 수 있다.

• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권2호
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• pp.242-251
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• 2010

이 논문은 장기간에 걸쳐 논 생태계에서 측정된 이산화탄소와 메탄의 순교환량 과 이와 동시에 모니터링된 다양한 환경요소들과의 상관관계들을 살펴보고, 이들 플럭스와 환경 요소 및 생태계 요소들이 어떻게 교환된 이산화탄소와 메탄의 동위원소비에 영향을 미치는 지를 파악하고자 하였다. 생육기간 동안 관측된 이산화탄소 및 메탄의 순교환량은 는 담수기에는 각각 일사량과 토양온도의 변화에 따라 경시적인 변화를 보였으나, 낙수기를 전후해서는 토양에 저장되어 있던 가스들이 낙수 후 확산장벽이 사라짐으로 인해 급격히 대기 중으로 대량 방출되는 경향을 보였다. 이러한 플럭스의 변화는 토양 중에 저장되어 있는 이산화탄소와 메탄의 저장량 감소와 직접적으로 연결되었고, 이에 상응하는 순교환량 중 토양의 기여분 증가와 대기 중 이산화탄소 및 메탄의 농도 증가 및 동위원소비 변화가 관찰되었다. 이러한 변화는 환원상태에서 진행되는 메탄생성의 결과로, 기질인 이산화탄소는 상대적으로 무거운 $^{13}C$ 동위원소가 축적되는 반면, 생성물인 메탄은 가벼운 $^{12}C$ 동위원소가 축적되기 때문으로 판단된다. 따라서, 토양 유래 이산화탄소는 식물체 호흡 유래 이산화탄소와 구분되는 동위원소 특성을 지내게 된다. Keeling plot 혼합 모델로 추정된 이산화탄소와 메탄의 가스교환 동위원소 지문은 담수기와 낙수기에 걸쳐 매우 뚜렷한 변화를 보였으며, 그 변화 정도는 토양 중 가스 저장량, 교환된 플럭스의 크기 및 방향, 이동 경로, 부분적인 방출 이산화탄소의 재흡수도, 메탄의 산화정도 등에 의해 크게 달랐다. 본 연구의 결과들은 자연상태에서 관측된 플럭스와 결합된동위원소 기술이 생태계 내 다양한 가스 교환 메커니즘을 이해하는데 매우 유용한 도구가 될 수 있음을 보여주였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제32권4호
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• pp.237-247
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• 2009

This study was conducted to determine the carbon (C) contents in different mixed stands of P. dens if/ora and deciduous oak species in Gwangneung, central Korea. Five mixed stands with different ratios of P. densiflora and deciduous oak species were chosen based on the basal area of all trees ${\geq}\;5cm$ DBH: pure P. densiflora (P100D0), 70% P. densiflora + 30% deciduous oak species (P70D30), 44% P. densiflora + 56% deciduous oak species (P50D50), 37% P. densiflora + 63% deciduous oak species (P40D60), and 10% P. densiflora + 90% deciduous oak species (P10D90). Total C contents in the overstory (aboveground and belowground) vegetation were higher in the mixed stands (P70D30, P50D50, P40D60) than in the pure stands (P100D0, P10D90). Moreover, except for P40D60, C contents of forest floor (litter and coarse woody debris) were larger in the mixed stands (P70D30, P50D50) than in the pure stands. However, total soil C contents up to 30cm depth were highest in the pure deciduous oak stand than in the pure P. densiflora stand and mixed stands. Total ecosystem C contents (Mg/ha) were 163.3 for P100D0, 152.3 for P70D30, 188.8 for P50D50, 160.2 for P40D60, and 150.4 for P10D90, respectively. These differences in total ecosystem C contents among the different mixed stands for P. densiflora and deciduous oak species within the study stands were attributed by the differences in vegetation development and forest management practices. Among the five study stands, the total ecosystem C contents were maximized in the 1:1 mixed ratio of P. densiflora and deciduous oak species (P50D50).

• 한국산림과학회지
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• 제85권2호
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• pp.210-224
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• 1996

SLODSVAT 모델은 (1)식생의 환경 조건과 생태 생리학적 특징에 의해 결정된 두개 수관층에서의 복사, 수분증발, 열, 이산화탄소 및 바람(momentum) 등의 이동과, (2)식물의 뿌리, 줄기, 잎으로 이어지는 수분의 흡수와 저장 및, (3)수관에 의한 강우의 차단, 그리고 토양에 의한 강우의 저장과 유하 등을 Simulation한 상호관련된 몇 개의 하위 모델들로 구성되어 있다. 본 연구에서는 독일 중부에 위치한 Solling지방의 독일가문비림(Picea abies L Karst)을 대상으로 기후 관측 결과와 모델링에 의한 결과를 서로 비교해 본 바, SLODSVAT는 서로 다른 환경 조건하에서 수분증발과 열 흐름의 계절적 변화 뿐만 아니라 일변화도 자연적 과정에 맞게 적절히 설명할 수 있음을 알 수 있었고, 또한 대기, 임관 및 토양 구조에 대한 기상학적, 식물학적, 수문학적 자료들이 유능하다면 독일가문비림 생태계에 대한 증산과 증발산의 비를 평가하고 예측함이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제22권2호
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• pp.127-130
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• 1989

Perlite에 묘삼을 심고 14일간 여러농도의 $CO_2$를 근권에 처리하고 인삼의 생육상태를 조사하였다. 6~8%에서 완전 출아소요 일수가 3일간 단축 되었으며 13%이상에서 출아가 지연되었다. 14일처리후 경장은 $CO_2$농도가 높을수록 적었다. 64일후의 생육량의 증가율은 8%를 장점으로 증가한 후 감소하는 경향을 보였으나 유의성은 없었다. 22%의 64일간 처리는 65% 출아 되었으나 경장은 60% 감소되었고 35%의 처리는 모두 면삼(眠蔘)이 되었다. 이상의 결과는 인삼의 생육조절 및 저장에 $CO_2$가 활용될 수 있음을 시사한다.