효과적인 물환경관리계획을 수립하기 위해서는 다양한 기원의 유기물이 난분해성 유기물 농도 증가에 영향을 줄 수 있는지 여부를 파악하는 것이 중요하다. 특히 상당량의 광합성 산물은 식물플랑크톤에 의해 매일 생성되고 있지만, 이들이 수계 내 난분해성 유기물에 기여하는지에 대한 정보는 부족하다. 본 연구에서는 13C 및 15N 추적자 첨가 실험을 통해 조류기원 유기물이 생분해 (60일, 암배양) 및 산화제 (과망간산칼륨) 처리 후 분해되지 않고 잔존하는지 여부를 확인하였다. 생분해 실험 결과 광합성을 통해 생성된 총 유기탄소 (TO13C), 입자성 유기탄소 (PO13C), 입자성 질소 (P15N)는 각각 26%, 20%, 17%가 비 생분해성 유기물로 잔존하였다. 또한 상당량의 PO13C가 과망간산칼륨에 의해 산화되지 않고 잔존하였다 (초기: 12%, 60일 암배양 후: 38%). 이는 미생물에 의해 사용된 후 남아있는 조류 기원 유기물이 난분해성 유기물에 기여할 수 있음을 의미 한다. 또한 미생물에 의해 변형된 조류기원 유기물의 양은 COD 산화율 및 유기물 지표 간 격차에 영향을 줄 것으로 사료된다.

본 연구에서는 우리나라의 주요하천인 한강, 금강, 영산강, 섬진강 그리고 낙동강의 하구에서 해수중 화학적산소요구량(COD)의 농도를 결정하는 주요 요인과 수질인자에 대해 고찰하였다. 주성분분석으로 얻어진 해수중 COD 농도를 결정하는 주요요인은 염분과 클로로필-a를 중심으로 한 외래성 기원과 자생공급으로 나타났으며, 그 외 해저 퇴적층의 유기물도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하구해역의 COD 농도를 결정하는 수질인자들의 기여도는 회귀식 기울기를 통해 평가하였다. 조사시기별로는 전체적으로 염분의 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며, 4월과 8월에는 클로로필-a의 영향도 함께 받는 것으로 나타났다. 하구별로는 낙동강에서는 클로로필-a, 한강과 영산강에서는 염분, 금강에서는 염분과 함께 클로로필-a의 기여도가 각각 큰 것으로 나타났으며, 섬진강에서는 염분과 클로로필-a 모두 낮은 기여를 나타내었다.

해양환경에서 유색용존유기물은 자외선과 가시광선을 흡수하는 주요한 역할을 하며, 표층에서 광분해 과정을 통해 이산화 탄소로 산화됨으로써 해양환경의 생지화학적 탄소순환에도 중요한 역할을 한다. 최근 봄철 유색용존유기물을 포함한 해수의 혼합층에 서 순수한 해수에 비해 약 40% 이상 열에너지를 흡수한다는 점도 알려지면서, 유색용존유기물이 기여하는 해수 수온상승에 대한 역할 의 중요성이 알려졌다. 본 연구는 봄철 동해 남동부해역의 해수표층에서 빛에너지 흡수의 원인이 되는 유색용존유기물에 의한 흡광도와 흡광 특성을 측정하였다. 봄철 동해 남서부해역에서 2012년과 2014년에 측정된 유색용존유기물의 분포를 비교하고 공급원을 파악하고자 S값을 이용하였다. 그 결과, 두 해의 표층수 중 유색용존유기물의 흡광계수는 평균값이 0.237 m-1(0.009~0.988 m-1)이고, S값은 16 μm-1 로서 연안수의 특성을 보였다. Chl a와 유색용존유기물 사이에 약한 양의 상관관계를 보였으며(r2=0.34), 특히 외양에 비해 연안 쪽 정점 들이 더 강한 상관관계를 보였다. 봄철 혼합층에서 2014년 유색용존유기물의 농도는 0.299 m-1로서 2012년의 0.180 m-1에 비해 약 40% 높게 측정되었다. 두 해의 유색용존유기물이 흡광계수의 차이는 연 변화 이외에도 측정시기의 차이에서 2012년 봄철 진행된 성층화와 일조량 증가에 의한 광분해의 결과로 보인다. 이는 간접적으로 표층 해수 표면을 통한 광산화과정에 의한 대기로의 이산화탄소 유입 가능성을 시사한다.

대형저서동물에서 우점하고 있는 갯지렁이류는 퇴적층의 유기물 섭취를 통하여 저질환경개선 에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 최근 양식기술이 개발된 바위털갯지렁이를 이용하여 갯 벌 퇴적층의 유기물 제거효과를 검토하였다. 이를 위하여 입자특성이 다른 세종류의 저질환경 (S1: 강사질, S2: 해사질, S3: 니사질)에서 해수 및 퇴적층의 TOC를 측정하였다. 바위털갯지렁이 는 세종류의 입자특성에서 모두 유기물 제거효과를 나타내었으며, 입자가 클수록 제거율이 높 았다. 유기물 정화능력을 정량적으로 평가한 결과 바위털갯지렁이는 각 저질별로 강사질에서 3.9856 ppm g-1d-1, 해사질에서 2.8021 ppm g-1d-1, 그리고 니사질에서 28.1142 ppm g-1d-1의 제거능력을 나타내었다. 본 연구결과는 바위털갯지렁이가 다양한 저질에서 유기물 제거에 기 여하고 있음을 보여 주었다.

Climate change is believed to increase the amount of dissolved organic matter in surface water, as a result of the release of bulk organic matter, which make difficult to achieve a high quality of drinking water via conventional water treatment techniques. Therefore, the natural water treatment techniques, such as managed aquifer recharge (MAR), can be proposed as a alternative method to improve water quality greatly. Removal of bulk organic matter using managed aquifer recharge system is mainly achieved by biodegradation. Biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) and assimilable organic carbon (AOC) can be used as water quality indicators for biological stability of drinking water. In this study, we compared the change of BDOC and AOC with respect to pretreatment methods (i.e., ozone or peroxone). The oxidative pretreatment can transform the recalcitrant organic matter into readily biodegradable one (i.e., BDOC and AOC). We also investigated the differences of organic matter characteristics between BDOC and AOC. We observed the decreases in dissolved organic carbon (DOC) and the tryptophan-like fluorescence intensities. Liquid chromatographic - organic carbon detection (LC-OCD) analysis also showed the reduction of the low molecular weight (LMW) fraction (15% removed, less than 500 Da), which is known to be easily biodegradable, and the biopolymers, high molecular weight fractions (66%). Therefore, BDOC consists of a broad range of organic matter characteristics with respect to molecular weight. In AOC, low molecular weight organic matter and biopolymers fraction was reduced by 11 and 6%, respectively. It confirmed that biodegradation by microorganisms as the main removal mechanism in AOC, while BDOC has biodegradation by microorganism as well as the sorption effects from the sand. O3 and O3 + H2O2 were compared with respect to biological stability and dissolved organic matter characteristics. BDOC and AOC were determined to be about 1.9 times for O3 and about 1.4 times for O3 + H2O2. It was confirmed that O3 enhanced the biodegradability by increasing LMW dissolved organic matter.

자란만 퇴적물 중 유기물과 중금속의 농도분포와 오염현황을 파악하기 위하여 2014년 11월 15개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하여 입도, 총유기탄소(TOC), 총질소(TN) 및 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)을 분석하였다. 평균입도(Mz)는 8.6-9.8Ø(9.3±0.3Ø) 사이였으며, 니(Mud)와 점토(Clay)의 세립한 퇴적물로 구성되어 있었다. TOC와 TN은 각각 1.51-2.39%(1.74±0.22%), 0.20-0.33%(0.23±0.03%)의 범위로 전반적으로 공간적인 농도차이를 보이지 않았다. 모든 퇴적물에서 C/N 비 값은 5-10 사이를 보여 자란만 표층 퇴적물 중 유기물은 주로 해역 내에서 발생한 해양기원성 유기물인 것으로 파악되었다. 중금속 중 Cr, Fe, Mn은 만의 입구 쪽에서 높고 그 외 중금속(As, Cd, Cu, Hg, Pb, Zn)은 자란만의 안쪽에서 높은 농도를 보였다. 한편, 퇴적물 기준(SQGs), 농축계수(EF), 농집지수(Igeo), 오염부하량지수(PLI), 생태계위해도지수(ERI) 등 다양한 평가기법을 이용하여 자란만 표층 퇴적물의 중금속에 대한 오염정도를 살펴본 결과, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn은 오염되지 않은 상태이거나 일부해역에서 오염된 상태를 보였지만 As는 전 해역에서 높은 오염도를 보였다. 또한, 분석된 모든 중금속 농도를 고려한 전체적인 오염도를 살펴본 결과, 모든 해역에서 중금속에 대하여 오염되었고 특히, 일부 해역에서는 저서생물에 위해성을 줄 수 있는 상태인 것으로 파악되었다. 따라서, 자란만 내 양식 수산물의 안전성 확보와 지속적인 어장 생산성 유지를 위해서 자란만 퇴적물 내 유기물과 중금속의 오염원에 대한 체계적인 관리가 필요하다.

It is necessary to develop a mobile water production system in order to provide stable water supply in case of disasters such as floods or earthquakes. In this study, we developed a modular mobile water production system capable of producing water for various uses such as domestic water and drinking water while improving applicability in various raw water sources. The water production system consists of three stages of filtration (sand filtration - activated carbon filtration - pressure filtration) to produce domestic water and an additional reverse osmosis process to produce drinking water. In laboratory and field experiments, the domestic water production system showed excellent treatment efficiency for particulate matter, but showed limitations in the treatment of dissolved substances such as dissolved organic matter. In addition, ultraviolet irradiation was considered as additional disinfection step, because it does not form precipitates of manganese oxides after disinfection. Reverse osmosis process was added to increase the removal efficiency of dissolved substances and the treated water satisfied drinking water quality standards. Fluorescence analysis of dissolved organic matter showed that the fulvic acid-like substances in raw water was successfully removed in the reverse osmosis process. The mobile water production system developed in this study is expected to be used not only in water supply in case of disaster, but also widely used in islands and rural area.

기후변화에 대비한 멸종위기식물인 죽절초에 대한 정책 마련과 증식 및 복원을 위한 기초자료를 제공하고자 CO2농도와 온도가 상승하였을 때 수분과 유기물 처리에 따른 죽절초의 생육반응을 알아보고 생태적 지위폭의 변화를 확인하였다. 대조구와 처리구(CO2농도 상승+온도 상승)로 나누었고 그 내에서 각각 수분 구배와 유기물 구배를 두어 실험을 진행하였다. 그 결과, 대조구에서 수분 구배와 유기물 구배에서 생태적 지위폭이 각각 0.899, 0.844이였고, 지구온난화가 진행되었을 때, 수분 구배와 유기물 구배에서 각각 6.60%(0.988), 2.09%(0.858)로 더 넓어졌다. 이러한 결과로 보아, 지구온난화가 진행된다면 죽절초의 생육에 수분과 유기물은 제한요인이 되지 않을 것이다. 하지만, 생육반응에 대한 연구결과에서 죽절초는 유기물이 함량이 낮은 조건(0~5%)보다는 약간 높은 조건(10%)을 선호하기 때문에, 외부환경에 영향을 받지 않는 온실에서 증식을 시킬 때는 유기물의 함량을 약 10%로 조성해주는 것이 죽절초의 개체 복원을 위해서 좋을 것으로 생각된다. 또한 상대적으로 유기물함량이 높은 죽절초의 자생지 상록활엽수림을 보호해야할 필요가 있다.

우리나라 남해안의 대표적인 패류양식해역 중에 하나인 고성만 주변 표층 퇴적물 중 유기물과 중금속의 분포 및 오염현황을 이해하기 위해 입도와 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 중금속 9종(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)에 대해 조사하였다. 고성만 주변 퇴적 물은 세립질의 점토(clay)와 니(mud)로 이루어져 있었다. 유기물과 중금속은 만의 입구쪽에서 안쪽으로 갈수록 상대적으로 높은 농도를 보 였다. 특히, 퇴적물중 유기물 및 중금속의 분포와 C/N 비(5-10)를 고려하였을 때, 고성만 퇴적물 중 유기물은 해역 자체 내 생물체에 의해 생성된 해양기원성 유기물의 영향을 크게 받고, 중금속은 만 주변 혹은 만내 산재해 있는 인위적인 오염원의 영향을 크게 받고 있는 것으 로 파악되었다. 4 가지 퇴적물 오염평가 방법을 이용하여 고성만의 중금속 오염현황을 살펴본 결과, 고성만 퇴적물은 전 해역에 걸쳐 중 금속에 대하여 약간 오염된 상태였으며, 만의 북쪽과 북동쪽의 일부 해역은 퇴적물의 중금속 오염도가 높아 퇴적물에 서식하는 저서생물 에 큰 위해를 줄 수 있는 상태인 것으로 나타났다. 따라서, 고성만 주변 퇴적환경 개선을 위한 체계적인 관리계획의 수립과 함께 지속적 인 양식활동 및 양식생물의 안전성 확보를 위한 오염물질에 대한 집중적인 모니터링 연구가 병행되어져야 한다.

CO2농도와 온도의 상승으로 인한 지구온난화가 진행되었을 때 광, 수분 그리고 유기물 구배에 따른 멸종위기식물인 황근의 생육과 생태적 지위폭의 변화를 알아보았다. 대조구(야외)와 처리구(CO2 + 온도 상승구)로 나누어 각각 광, 수분 그리고 유기물구배를 두어 재배하였다. 그 연구결과, 황근은 낮은 광량보다 높은 광량을 선호하나, 광량이 787±77.76μmol m-2s-1을 넘어가면 높은 광량이라 하더라도 생육이 어려웠다. 또한 유기물이 없거나(0%) 너무 많은 토양(20%)에서는 생육이 어려웠다. 그러나 수분 구배에 따른 경향이 보이지 않았다. 황근의 고사율은 대조구보다 처리구에서 광량이 높은 조건을 제외한 모든 구배에서 높았다. 이는 CO2와 온도가 상승하면 광에 대한 내성범위가 좁아진다는 것을 의미한다. 대조구와 처리구를 비교하였을 때, 수분구배에 따른 경향은 보이지 않았다. 유기물구배에서 는 대조구보다 처리구에서 모두 고사율이 낮았는데, 이는 유기물에 대한 내성의 범위가 넓어진 것을 의미한다. 황근의 생태적 지위폭은 처리구가 대조구보다 광 구배에서 30.1% 좁아졌으며, 수분 구배에서 8.6% 그리고 유기물 구배에서 30% 넓어졌다. 따라서 CO2농도와 온도의 증가로 인한 지구온난화가 진행되면, 황근의 생육은 광량에 의해서 제한될 것으로 판단된다.

블루베리 재배시 토양 유기물 공급원으로 쓰이고 있는 피트모스가 전량 수입에 의존하고 있어 국내에서 생산되는 소나무잎, 왕겨, 톱밥 등 유기물을 블루베리 정식 전 피트모스와 혼합처리 한 후 토양 pH 변화와 생육 및 과실 특성에 미치는 영향을 구명하고자 본 시험을 수행하였다. 시험품종은 2년생 북부 하이부시 블루베리 ‘Duke’ 품종이었고 묘목 정식 전 피트모스를 근권에 20L 단용으로 처리하는 방법과 피트모스(10L)와 소나무잎, 왕겨, 톱밥을 각각 10L씩 혼합 처리하는 방법으로 실시하였다. 유기물의 화학성 분석 결과 pH는 피트모스가 4.3으로 가장 낮았고 소나무잎은 4.8, 왕겨는 7.3, 톱밥은 5.7이었다. 정식 직후 유기물을 투여한 토양의 pH는 5.3~5.9 로 나타났고 피트모스단용, 피트모스+소나무잎 처리가 왕겨, 톱밥 혼합처리에 비해 낮았다. 정식 후 3년차 토양 pH는 4.2~4.5로 피트모스단용, 피트모스+소나무잎 처리에서 낮게 유지되었다. 유기물 조성에 따른 생육 시기 별 토양수분 함량은 피트모스+소나무잎>피트모스단용> 피트모스+톱밥>피트모스+왕겨 순으로 높게 나타났다. 생육은 피트모스 단용과 피트모스+소나무잎 처리에서 양호하였고 꽃눈수가 많아 초기 수량이 많았다. 당도는 피트모스 단용 처리에서 11.3 oBrix로 높았고 경도는 피트 모스+소나무잎 처리에서 증가되었으나 과실 품질에 있어 처리별 유의차는 없었다.

The investigation of effects on fouling propensity with various viscosity of feed solutions would be better understanding for forward osmosis (FO) performance since the fouling propensity was directly influenced with solution viscosity. Therefore, this study was focused on the FO fouling with model foultants (humic acid, alginate) by altering solution viscosity with change of ionic strength (I.S) and Ca2+ concentrations. In the comparison between humic acid and alginate, as expected, the alginate generally caused more severe fouling (almost 35.8 % of flux reduction) based on the solution characteristics (high viscosity) and fouling patterns (coil and gel layer). However, interesting point to note is that the fouling propensity of alginate was more severe even though it was applied with low viscosity of feed conditions (I.S = 20 mM, Ca2+ = 1 mM). This might be due to that crossed linked gel layer of alginate on the FO membrane surface could be best formed in the condition of Ca2+ presence and higher I.S, and that is more dominant to fouling propensity than the low viscosity of feed solutions.

기후변화에 따른 수자원 불균형 문제의 해결을 위해 최근 역삼투막 공정을 이용한 해수 담수화 시설 등이 다양하게 고려되고 있다. 본 연구에서는 역삼투 막의 막오염을 제어하기 위해 화학세정을 실시할 때, 세정효율과 오염막 표면의 잔류물질과의 상관관계를 규명하고자 공업용수 생산에 사용된 RO 막의 화학세정 전⋅후의 막표면 분석을 진행하였다. 막표면에 존재하는 주요 오염물은 미생 물에서 유래된 유기물로 나타났으며, 전형적인 화학세정 결과 대부분의 막표면 유기물이 제거되어 RO 막의 초기 성능이 회복되었다. 그러나 고분자 구조의 방 향족 유기물 특성을 나타내는 미생물 유래물질은 세정후에도 막표면에 잔류하는 것으로 나타나 장기적인 역삼투막 운전을 저해할 것으로 판단된다.

Control degree and property changes of dissolved organic matter (DOM) were conducted by coagulation of chemical treatment for 2 sewage treatment plants with different technical methods. As the result, SUVA value of the second treated water (supernatant of the second settling pond after biological treatment) was increased and DOC was reduced in comparison with supplied raw water. And, SUVA value and DOC were reduced by coagulation after coagulation treatment of the second treated water. Properties of dissolved organic matter for 2 sewage treatment plants's DOC were divided. As the result, there was lots of hydrophilic component with hydrophilicity in case of plant A. In case of the second treated water, Plant A showed fulvic acid with little molecular weight was reduced among the hydrophobic component with hydrophobicity, but numic acide with lots of molecular weight was increased. However, in case of plant B, both fulvic acid with little molecular weight and humic acid with lots of molecular weight were increased among the hydrophobic components with hydrophilicity. Before the operation of phosphorus facility, properties of dissolved organic matter after biodegradation with effluent water showed hydrophilic components were reduced and hydrophobic components were increased. However, after coagulation treatment of the second treated water, hydrophilic components and hydrophobic components were outstandingly decreased or increased. During the biodegradation after coagulation treatment, hydrophilic components were significantly decreased and hydrophobic components were increased.

섬진강 하구역에서 염분경사에 따른 유색용존유기물(CDOM)의 농도와 특성을 시공간적으로 이해하기 위해 2012년 건기(3월과 6월)와 우기(7월)에 분포특성을 조사하고, 환경요인(수온, 염분)과 영양염, 엽록소와의 상관관계를 고찰하였다. 유색용존유기물의 평균농도는 각각 1.0 ± 0.3 m-1(3월), 1.3 ± 0.4 m-1(6월), 1.4 ± 0.3 m-1(7월)로 측정되었다. 섬진강 상류의 높은 유색용존유기물 농도(> 1.5 m-1)는 하류로 갈수록 감소(< 0.5 m-1)하였고, 우기에 건기의 평균값에 비해 증가하였다. 또한 유색용존유기물의 화학적 특성과 공급원에 대한 지시자로 사용되는 평균값 S300-500은 0.013 ~ 0.018 nm-1로, 건기에 비해 우기에 높은 값을 나타내었다. 유색용존유기물과 염분은 역상관계를 보였고(R2 >0.8), 우기와 건기 모두 보존성 혼합의 양상을 보였다. 유색용존유기물은 강 하류로 갈수록 해수와 혼합되는 과정에 의해 희석되고, 그 특성 또한 뚜렷한 변화를 보이는 것을 확인하였다. 환경 조건 중 유색용존유기물의 변동에 영향을 주는 주요한 요인은 염분 (혼합)과 온도로 확인되었으며, 전자는 낮은 유색용존유기물 농도의 해수와의 혼합에 의한 희석으로 주로 공간적인 변동을 조절하는 것으로 보였고, 온도의 증가는 유색용존유기물의 생산에 영향을 주는 미생물학적 활동과 광분해에 통한 작용으로 유추된다.

제조나노물질의 발전으로 이를 이용한 제품들이 늘어남에 따라 상수 내 나노 물질에 대한 잠재 위해성 논란이 제기되어 왔다. 응집과 같은 기존 나노물질 처리 방법에 비해 막 분리법은 2차 오염물이 없고 재사용이 가능하기 때문에 각광받고 있다. 하지만 수계환경 변화로 인한 나노물질의 특성변화에 따른 막 기 반 공정 내 나노물질 거동에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서 는 국내에서 사용되고 있는 대표 제조나노물질인 Ag, ZnO, TiO2의 수계 내 유 기물 존재여부에 따른 특성을 분석하고 막기반 상수처리 공정에서의 거동을 평가하고자 하였다. SR-NOM을 대표 자연유기물로 평가하였으며 상수 내 SR-NOM의 유/무에 따른 나노물질들의 응집성 등의 변화가 막기반 공정 결과에 영향을 주었음을 확인하였다.