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A Transdisciplinary Approach for Water Pollution Control: Case Studies on Application of Natural Systems

  • Polprasert, Chongrak;Liamlaem, Warunsak
    • Environmental Engineering Research
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    • 제19권3호
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    • pp.185-195
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    • 2014
  • Despite the enormous technical and economic efforts to improve environmental conditions, currently about 40% of the global population (or 2 billion people) are still lack access to safe water supply and adequate sanitation facilities. Pollution problems and transmission of water- related diseases will continue to proliferate. The rapid population growth and industrialization will lead to a reduction of arable land, thus exacerbating the food shortage problems and threatening environmental sustainability. Natural systems in this context are a transdisciplinary approach which employs the activities of microbes, soil and/or plants in waste stabilisation and resource recovery without the aid of mechanical or energy-intensive equipments. Examples of these natural systems are: waste stabilisation ponds, aquatic weed ponds, constructed wetlands and land treatment processes. Although they require relatively large land areas, the natural systems could achieve a high degree of waste stabilisation and at the same time, yield potentials for waste recycling through the production of algal protein, fish, crops, and plant biomass. Because of the complex interactions occurring in the natural systems, the existing design procedures are based mainly on empirical or field experience approaches. An integrated kinetic model encompassing the activities of both suspended and biofilm bacteria and some important engineering parameters has been developed which could predict the organic matter degradation in the natural systems satisfactorily.

디지털 시대 도시의 생태적 전망 (City's Ecological Landscape in the Digital Age)

  • 이경래;박규현;조연정
    • 비교문화연구
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    • 제26권
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    • pp.297-319
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    • 2012
  • We all know how beautiful our wild and it's importance to our living planet Earth. But did you realise the speed at which man himself is damaging it's unique natural habitat. We are well on our way to destroy our forests, plants, wetlands. We are polluting our oceans and seas. This way, we're driving numerous animal species, plant species and many others into extinction. Everyone should be aware of the importance of our natural environment. We live in the period of echocide. Why we need nature to survive and how we can deal with the environmental problems we face. This paper has the purpose to reform city's environment. Because, Metropolis and megalopolis are the principal cause of environmental disruption. To reform the city is needed to consider digital technology in our age. In the face of economic and cultural globalization, many have argued that we live an increasingly placeless world. However, as a growing number of cities participate and compete in key marketplaces of advanced capitalism, the spectacle of the city is more than ever a significant medium of communication in its own right. In doing so, this work is focused specifically on the dimension of city's media environment. To that end, the paper examined U-City and U-Eco city. In this study, we will introduce the study on model of U-Eco City as one way for the eco-freindly future city.

Contributions of emergent vegetation acting as a substrate for biofilms in a free water surface constructed wetland

  • Zhao, Ruijun;Cheng, Jing;Yuan, Qingke;Chen, Yaoping;Kim, Youngchul
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제10권1호
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    • pp.57-65
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    • 2019
  • This study assessed the contribution of emergent vegetation (Phragmites australis, Typha latifolia, and Nelumbo nucifera) to the submerged surface area, the amount of biofilms attached to the submerged portions of the plants, and the treatment performance of a free water surface (FWS) constructed wetland. Results showed that a 1% increase ($31m^2$) in the vegetative area resulted in an increase of $220m^2$ of submerged surface area, and 0.48 kg Volatile Suspended Solids (VSS) of attached biofilm. As the vegetation coverage increased, effluent organic matter and total Kjeldahl nitrogen decreased. Conversely, a higher nitrate concentration was found in the effluent as a result of increased nitrification and incomplete denitrification, which was limited by the availability of a carbon source. In addition, a larger vegetation coverage resulted in a higher phosphorus in the effluent, most likely released from senescent biofilms and sediments, which resulted from the partial suppression of algal growth. Based on the results, it was recommended that constructed wetlands should be operated with a vegetation coverage of just under 50% to maximize pollutant removal.

Twenty-five unrecorded bacterial species of the Republic of Korea belonging to the phylum Actinomycetota discovered during surveys in 2021

  • Inhyup Kim;Wan-Taek Im;Kiseong Joh;Myung Kyum Kim;Jung-Hoon Yoon;Wonyong Kim;Taegun Seo
    • Journal of Species Research
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    • 제12권3호
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    • pp.229-239
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    • 2023
  • We isolated and identified 25 unrecorded bacterial species belonging to the phylum Actinomycetota found in the Republic of Korea. Sequence comparison of 16S rRNA was performed using the NCBI BLAST and EzBioCloud database to identify 25 species, which had a 16S rRNA gene sequence similarity of >98.8% and were allocated as unrecorded species in the Republic of Korea. Among the 25 unrecorded bacterial strains, Streptomyces was the most common with nine species, followed by Leifsonia with two species. Isoptericola, Nocardioides, Dermacoccus, Sinomonas, Patulibacter, Marmoricola, Allobranchiibius, Aldersonia, Actinokineospora, Agromyces, Aeromicrobium, Cellulomonas, and Gordonia with one species each were also found. Twenty-five unrecorded species were excavated in various environments, such as tidal flats, ferns, soil, pine cones, moss, mud, wetlands, and plants. These isolates were characterized on the basis of their phylogenetic, biochemical properties, and morphological data, and species descriptions were provided.

제주특별자치도의 환경자원 인식 변화와 거주지에 따른 비교 (Comparison of Changes in Environmental Resource Perception and Residential Areas on Jeju Island)

  • 서정영
    • 한국환경과학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.441-451
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    • 2023
  • This study examines the changes in environmental resource perception and residential areas on Jeju Island. This study focuses on Jeju Island, which has prepared a legal framework for the total amount of environmental resources. The study identifies Jeju residents and non-provincial citizens, analyzes the differences between them, and suggests the future direction of the total amount system for environmental resources. This study aims to provide essential data necessary for successfully implementing the assigned environmental resources. This will contribute to sustainable growth and preserving valuable environmental resources in an era where environmental importance is increasing. The findings indicate that both Jeju residents and non-provincial citizens are satisfied with the current environmental resources on the island. However, when comparing past and current environmental resources, Jeju residents generally indicated lower satisfaction over time, whereas non-provincial citizens perceived an improvement over time. While overall satisfaction with the natural and local environment remains high, there is a notable increase in perception regarding the ecological value of plants, wildlife, wetlands, and Gotjawal areas compared to the past. These findings emphasize the importance of incorporating these high-priority components into the total environmental resource system for future consideration.

퇴적물내의 산소와 물 수송에 관한 습지 식물의 역할 (Role of Wetland Plants as Oxygen and Water Pump into Benthic Sediments)

  • 최정현;박석순
    • 생태와환경
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    • 제37권4호통권109호
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    • pp.436-447
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    • 2004
  • 습지를 규정하는 주요한 특징의 하나인 습지식물은 장기간의 침수로 인해 혐기성 상태로 존재하는 습지 퇴적물에서 생존을 위한 특별한 적응방법을 발달시켰다. 식물체내에 넓게 분포하고 있는 다공성의 세포는 공기중의 산소를 뿌리로 운반하기 위한 통로로 작용하며, 농도차이에 의한 확산과 압력차이에 의한 대류에 의하여 산소가 운반되어진다. 이러한 식물체 내에서의 산소이동은 식물이 혐기성 퇴적물 속으로 뿌리를 내리고 생존하게 하는 주요한 기작이 된다. 뿌리로 이동되어진 산소는 혐기성 퇴적물로 확산되어져서 뿌리주변의 퇴적물은 산화상태로 변화시키고, 뿌리의 호흡, 미생물의 호흡, 미생물에 의한 유기물 분해반응을 촉진시키게 된다. 또한 습지식물은 생장에 필요한 수분을 뿌리로 흡수하며, 이는 지표수와 퇴적물내 공극수가 뿌리주변으로 이동하게 되는 추진력이 된다. 습지 퇴적물은 식물의 사체에서 기인하는 유기물에 의해 수리학적 전도도가 작아서 퇴적물내 물의 움직임이 미미하나, 식물에 의한 물의 흡수는 퇴적물내 물의 움직임을 촉진시키게 된다. 이러한 식물의 특별한 적응기작은 해부학적, 형태학적, 생리학적으로 많은 연구가 수행되어져 왔으나, 이러한 적응기작들에 퇴적물내 생지화학적 반응에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 수준에 머물러있다. 퇴적물내 생지화학적 반응들은 수체에서 유입된 미량 오염물질의 이동 및 변형과정에 영향을 미치게 되므로 식물의 작용에 의한 생지화학적 반응의 변화들은 미량 오염물질의 거동에 영향을 미치게 되며 나아가 수자원과 수질 생태계에 영향을 초래하게 된다. 따라서 식물의 존재와 성장에 따른 퇴적물내 생지화학적 반응의 변화는 생태학적 환경에서 습지의 중요성을 인식하는데 필요한 연구과제라 사료된다. 난이도, 변별도 등에서 유사하므로 당분간 계속 사용하여도 될 것이다. 따른 변화(變化)는 볼 수 없었다. ATP 첨가(添加)로서는 0.30mM의 농도(濃度)에서 0.15 mM의 농도(濃度)에 비(比)하여 Young 율(率)이 낮았다. 3) 외경동맥(外經動脈)의 종절편(縱切片)의 Young 율(率)은 생리적식염수(生理的食鹽水)에 둔 군(群)에서는 15분(分), 45분(分) 및 75분(分)에서 각각(各各) 2.12, 2.48 및 $2.46{\times}10^7 dyne/cm^2$으로서 실험초기(實驗初期)에 비(比)하여 후기(後期)에서 Young 율(率)이 약간(若干) 높은 경향(傾向)을 나타내었고, 이러한 경향(傾向)은 ATP의 첨가(添加)로서도 비슷하였다.수량(收量)과 자실체형성(子實體形成) 소요일(所要日)의 관점(觀點)에서 보면 C/N율(率) 30.46이 어느정도 적당(適當)한 것 같다. 4. Thiamine $50{\mu}g%,\;KH_2PO_4$ 0.2%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$$0.02{\sim}0.03%$일때 균사(菌絲)와 자실체(子實體) 생육(生育)이 우수(優秀)하였으며 미량원소(微量元素)로서는 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$,\;ZnSO_4{\cdot}7H_2O$$MnSO_4{\cdot}5H_2O$가 공존(共存)하면 생육촉진(生育促進)의 상승효과(相乘效果)가 인정되었으나 3이원소(元素)중 Mn이 결핍(缺乏)하면 균사(菌絲)와 자실체(子實體)의 생육(生育)이 다소 저하되었다. 이들 염류(鹽類)의 최적농도(最適濃度)는 각각 0.02mg%이었다. 5.

국립생태원 습지에서 진행 중인 자발적 복원 (Passive restoration under progress in wetland of National Institute of Ecology)

  • 안지홍;임치홍;남경배;정성희;이창석
    • 한국습지학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.465-473
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    • 2016
  • 본 연구는 국립생태원 캠퍼스 내에서 주요 습지로 자리잡은 국립생태원 건립 전의 논을 자연의 과정에 맡긴 습지, 물길을 내어 자발적 복원을 유도한 습지 그리고 생태적 원리에 바탕을 두고 복원 처리한 저수지, 즉 생태연못을 대상으로 식생의 정착과정을 모니터링하여 복원의 진행정도를 평가하기 위해 수행하였다. 경관변화 분석 결과, 국립생태원의 현존 습지는 주로 이전의 논에 기원하였고, 일부는 주거지와 산림에서 기원한 것으로 나타났다. 식생의 종 조성 변화에서 초기에는 경작식물이나 인간 간섭에 내성을 갖는 식물이 우세한 경향이었으나 복원이 진행됨에 따라 인간 간섭에 의해 제거되었던 식물들과 습지의 생태적 특성에 어울리는 식물들이 늘어나는 경향을 보였다. 종 다양성과 외래종 출현 비율은 둘 다 복원 사업 진행 단계에서 가장 높았고, 복원 후와 복원 전 단계 순으로 이어져 외래종의 침입이 종 다양성에 영향을 미친 것으로 나타났다. 생태연못에서 나타난 변화는 수변 완충용으로 도입한 식생의 성공적인 정착이 두드러져 향후 외부로부터 오는 환경영향을 완충하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 판단되었다. 이상의 결과를 종합할 때, 국립생태원에 성립한 습지식생의 변화는 묵논에서 일어나는 전형적인 천이 초기과정의 모습을 보여 성공적인 복원을 이루어내고 있는 것으로 평가되었다. 최소한의 인위적 보조를 가한 생태연못에서도 복원의 과정은 성공적으로 진행되고 있다고 평가할 수 있다. 특히 다양한 생태적 기능을 발휘할 수 있는 완충식생대의 성공적인 정착은 의미있는 복원효과로 평가할 수 있다. 그러나 아직 완충식생대가 빈약한 구역에 대해서는 그 질을 개선하기 위한 적응관리대책이 요구되었다.

구미 휴브글로브 주변 삼림생태계에서 불화수소가스 유출 사고에 기인한 식생피해 진단 및 그 피해를 완화시키기 위한 복원 계획 (Diagnostic assessment on vegetation damage due to hydrofluoric gas leak accident and restoration planning to mitigate the damage in a forest ecosystem around Hube Globe in Gumi)

  • 김경순;안지홍;임치홍;임윤경;정성희;이창석
    • 한국습지학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.45-52
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    • 2015
  • 구미의 화학약품 제조업체 휴브글로브에서 불산 유출사고가 발생하고 약 1년 후인 2013년 8월 초 사고 발생 현장 주변에 성립한 식생 피해에 대한 조사를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 소나무와 스트로브잣나무는 매우 심한 피해, 은행나무, 상수리나무, 리기다소나무, 왕버들, 무궁화 및 배롱나무는 심한 피해, 굴참나무, 참싸리 및 참억새는 중간수준의 피해 그리고 갈참나무, 청미래덩굴, 새, 아까시나무 및 오동은 가벼운 피해를 나타내었다. 우리는 피해 현장 주변에서 피해를 입지 않은 어떤 식물도 발견하지 못하였다. 이러한 결과는 불소가 대기, 토양 및 물에 오랫동안 남아 생태계의 모든 수준에 걸쳐 부정적인 영향을 미친다고 알려졌듯이 이 지역에서 지난 해 발생한 불소피해가 여전히 지속되고 있다는 것을 의미한다. 한편, 여천공업단지에서 조사된 결과에 의하면, 식물 잎에 포함된 불소 농도는 비료공장으로부터 거리에 따라 달라졌고 식생 피해는 그 농도에 비례하는 경향이었다. 이런 점에서 불산 유출사고 현장 주변 생태계에 잔존하는 불소의 제거 및 해독 대책이 시급히 요청되고 있다. 불소를 불활성화 시킬 수 있는 칼슘과 마그네슘을 함유하고 있는 돌로마이트의 시비가 그 피해를 완화시킬 수 있는 복원계획의 하나로 준비되었다. 그밖에 토양개량 효과를 증진시키기 위해 인산염 비료 시비가 복원계획으로 추가되었다. 나아가 우리는 불소피해를 완화시키기 위한 두 번째 대책으로 내성종의 도입을 추천하였다. 불소가스 피해로 고사된 나무들을 대체하여 새로운 숲을 만들기 위한 내성종으로 우리는 갈참나무를 추천하였고, 그 숲이 안정된 내부 환경을 확보하기 위한 망토군락을 이룰 식물 종으로는 청미래덩굴과 새를 추천하였다.

낙동강 해평 습지의 식생 구조 (Vegetation Strucure of Haepyeong Wetland in Nakdong River)

  • 이팔홍;김철수;김태근;오경환
    • 한국습지학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.87-95
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    • 2005
  • 2003년 3월부터 10월까지 경상북도 구미시 선산읍, 고아면, 산동면, 해평면 및 도개면에 속한 해평 습지의 식생 구조를 조사하였다. 현존식생도에 나타난 군락은 버드나무-선버들 군락, 달뿌리풀-여뀌 군락, 왕버들-선버들 군락, 여뀌 군락, 선버들 군락, 선버들-물억새 군락, 달뿌리풀-물억새 군락, 여뀌-달뿌리풀 군락, 바랭이-도꼬마리 군락, 갈대-여뀌 군락, 환삼덩굴-며느리배꼽 군락, 선버들-갈풀 군락, 왕버들-물억새 군락, 환삼덩굴 군락, 물억새-달뿌리풀 군락, 선버들-왕버들 군락, 마름 군락, 마름-붕어마름 군락 등 총 18종류였는데, 군락별 분포 면적은 버드나무-선버들 군락이 122.2ha(9.23%)로 가장 넓었고, 달뿌리풀-여뀌 군락 110.4ha(8.34%), 왕버들-선버들 군락 60.8ha(4.59%), 여뀌 군락 35.1ha(2.65%) 등의 순이었으며, 마름-붕어마름 군락이 0.3ha(0.02%)로서 가장 좁았다. 식생 조사표상 상재도에 의해 구분할 수 있는 군락은 여뀌-물억새 군락이었고, 여뀌-물억새 군락은 선버들-왕버들 아군락, 바랭이 아군락, 도꼬마리 아군락 등 3개의 아군락으로 구분되었다. 선버들-왕버들 아군락의 식별종은 선버들, 왕버들, 버드나무, 도루박이, 나도미꾸리낚시, 쇠무릎 등이고 바랭이 아군락의 식별종은 바랭이, 강아지풀, 돼지풀, 쇠방동사니 등이며, 도꼬마리 아군락의 식별종은 도꼬마리, 깨풀, 망초, 돌피, 얼치기완두 등이었다. 해평 습지에서 수생 및 습생식물의 대상 분포는 지하수위가 낮은 육상 지역에는 왕버들(Salix glandulosa), 버드나무(S. koreensis), 선버들(S. nipponica) 군락의 하층에 나도미꾸리낚시(Persicaria maackiana), 여뀌(P. hydropiper), 도루박이(Scirpus radicans) 등이 분포하고 지하수위가 높아짐에 따라 물억새(Miscanthus sacchariflorus) 및 달뿌리풀(Phragmites japonica)과 같은 습생식물이 분포하며, 수심이 얕은 물가에는 갈대(P. communis) 및 솔방울고랭이(Scirpus karuizawensis)와 같은 정수식물이, 그 안쪽에는 마름(Trapa japonica)과 같은 부엽식물, 수심이 깊은 곳에는 붕어마름(Ceratophyllum demersum)과 같은 침수식물과 부수식물인 개구리밥(Spirodela polyrhiza) 등이 분포하고 있었다. 그러나 1998년 환경부에서 지정한 6종의 멸종위기식물과 52종의 보호야생식물은 분포하지 않았다. 해평 습지는 비교적 보존 상태가 양호하고 버드나무속(Salix) 군락이 잘 발달되어 있다. 따라서 버드나무속을 포함한 수생 및 습생 식물의 분포 면적이 넓은 해평 습지는 낙동강의 수질 정화에 기여하고 다양한 생물들의 서식처로 이용되며 아름다운 하천 경관을 제공하므로 보존 가치가 높은 습지로 판단된다.

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식생과 조석의 영향을 고려한 연안습지 퇴적물 내 물질거동 모형의 개발 (Model Development on the Fate and Transport of Chemical Species in Marsh Wetland Sediments Considering the Effects of Plants and Tides)

  • 박도현;왕수균
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제14권6호
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    • pp.53-64
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    • 2009
  • 습지는 다양한 생지화학적 반응기작을 통하여 폐수로부터 유입되는 유기오염물질을 완화/정화하는 지역으로 알려져있다. 본 연구에서는 습지에서 다양한 물질의 성상과 거동을 모의하기 위하여 수학적 모형을 개발하였다. 개발한 모형은 1차원 수직 포화 모형으로 이류, 수리학적 분산, 미생물에 의한 생분해, 산화/환원반응, 식생과 조수 등 외부환경의 영향을 고려하였다. 조수의 영향은 퇴적물 내 공극수의 흐름에 주기적인 변화를 일으키고, 계절에 따라 식생은 증발산과 뿌리로부터의 산소공급을 통해 흐름과 근권 내 산화/환원 환경에 영향을 미친다. 개발된 모형을 적용하여 습지퇴적물 내에 존재하는 관심물질의 공간적 및 시간적 분포 모의를 위한 가상의 수치실험을 수행하였다. 또한 대표적인 중금속 오염물질의 하나인 크롬의 습지퇴적물 내 성상과 거동을 모의하였다. 모의 결과는 식생 뿌리와 조수가 습지퇴적물 내 전자수용체, 환원물질, 중금속의 분포에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.