To predict the long-term behaviors of actinides in aqueous environments, complexation behaviors of actinides should be understood. Various organic ligands of chelating aromatic structure appearing in humic substances are known to form stable aqueous complexes. In this study, a benzene diol (or catechol) derivative, i.e., 4-nitrocatechol (nCA) is selected and its chemical equilibria including acid dissociation and complexation with U(VI) ion were examined using spectroscopic methods. In addition, the effect of ionic strength (Is) on those equilibria was evaluated by adjusting the level of NaClO4 in aqueous solutions. First, the experiments to determine the acid dissociation constant (pKa) of nCA were carried out in aqueous solutions with different ionic strengths from 0.01–2.0 M. The acid dissociation constants of nCA (pKa1) were measured to 6.73 ± 0.07, 6.69 ± 0.03, 6.38 ± 0.03, 6.09 ± 0.12, and 6.04 ± 0.07 at Is = 0.01, 0.1, 0.5, 1.0, and 2.0, respectively. These results were confirmed through the UV-Vis absorption spectral data analysis using the HypSpec program. As the pKa1 decreases as the ionic strength increases, except for Is = 2.0, these data were further analyzed with SIT (Specific ion Interaction Theory). Typically, as the solution becomes basic, a red shift is shown in the absorption spectrum. This effect can be understood from the intramolecular charge transfer (ICT) occurring in the deprotonated structures of nCA. At higher pH similar trends were also observed for measurement of pKa2. However, the determination of pKa2 is found not to be straightforward since a dimer formation equilibrium of nCA was observed as the ionic strength increased. This phenomenon will be discussed in detail with other supporting experimental results. Second of all, the complexation between the U(VI) and nCA in aqueous solutions was also examined. It was shown that nCA can easily form complexes with U(VI) ions at a wide range of pH via the deprotonation of their hydroxyl groups. U(VI)-nCA complexation will be further characterized by UV-Vis spectroscopy, IR and NMR by varying the solution ionic strength. The metal-ligand binding stoichiometry will be confirmed, for example, through the Job’s method. Finally, the acid dissociations constant and stability constants that were determined in this study will be used to provide species diagrams of aqueous U(VI)-nCA systems at a wide range of pH considering the effect of solution ionic strengths.

Recent Engineered nanoparticles were increasingly exposed to environmental system with the wide application and production of nanomaterials, concerns are increasing about their environmental risk to soil and groundwater system. In order to assess the transport behavior of silver nanoparticles (AgNPs), a saturated packed column experiments were examined. Inductively coupled plasma-mass spectrometry and a DLS detector was used for concentration and size measurement of AgNPs. The column experiment results showed that solution chemistry had a considerable temporal deposition of AgNPs on the porous media of solid glass beads. In column experiment, comparable mobility improvement of AgNPs were observed by changing solution chemistry conditions from salts (in both NaCl and CaCl2 solutions) to DI conditions, but in much lower ionic strength (IS) with CaCl2. Additionally, the fitted parameters with two-site kinetic attachment model form the experimental breakthrough curves (BTCs) were associated that the retention rates of the AgNPs aggregates were enhanced with increasing IS under both NaCl and CaCl2 solutions.

A response surface methodology (RSM) was used to evaluate how pH and ionic strength (IS) affect the fate (i.e. size and colloidal stability) of an SC formulation containing the pyrethroid β-cyfluthrin. The response surfaces determined under a range of environmentally relevant conditions were then used to assess the toxicity of the SC formulation of β-cyfluthrin to D. magna. The changes in hydrodynamic diameter (HDD) and colloidal stability as determined by zeta potential measurement were closely related to either or both of the change in pH and IS with the linear factor of IS being the most significant factor affecting those changes. Thus, the concentration of SC formulation of β-cyfluthrin remaining in the water column was dependent on the pH and IS conditions and highest when the colloidal suspension contained small particles or a lack of agglomeration leading to sedimentation of the particles. The toxicity results show correspondingly higher toxicity to D. magna when exposed to the SC formulation of β-cyfluthrin when pH and IS conditions favor formation of either the smallest HDD or most stable colloidal suspensions.

The aim of this study is to investigate the sorption/ion exchange of radioactive nuclides such as Cs+ and Sr2+ by synthetic Na-micas. In order to prepare Na-micas, two natural micas (phlogopite and biotite) were used as precursor materials. XRD, SEM, and EDS analyses were used to examine material characterization of synthetic Na-micas. Analyses of materials revealed that Na-micas were successfully obtained from natrual micas by K removal treatment. On the other hand, single solute (Cs or Sr) and bi-solute (Cs/Sr) sorption experiments were carried out to determine sorption capacity of Na-micas for Cs and Sr under different pH and ionic strength conditions. Uptake of Cs and Sr by micas in bi-solute system was lower than in single-solute system. Additionally, Langmuir and Langmuir competitive models were applied to describe sorption isotherm of Na-micas. bi-solute system was well described by Langmuir competitive models. For the results obtained in this study, Na-micas could be promising sorbents to treat multi-radioactive species from water and groundwater.

풋고추의 육묘관리시에 최적 시비농도를 구명하기 위하여 무기이온을 농도별로 처리한 다음 식물체의 생육과 광합성에 미치는 효과를 조사하였다. 초장은 무기이온의 농도가 증가할수록 길었으며, 표준농도인 1.0배를 시비한 것보다 2.0배의 고농도로 시비하였을 때에 ‘녹광’은 72%, ‘꽈리’는 18% 신장생장이 촉진되었다. 건물중은 ‘꽈리’의 경우에 무기이온의 농도가 높을수록 증가하였으나, ‘녹광’의 경우에는 고농도인 2.0배 처리시에는 오히려 감소하였다. 엽록소의 함량은 무기이온의 농도가 2.0배까지 높을수록 증가하였다 광합성속도, 기공전도도 및 증산속도는 두 품종 모두 1.5배의 농도로 관주하였을 때에 가장 높았는데, 이때의 광합성속도를 비교하면 ‘녹광’은 8.74μmol.m-2 s-1, ‘꽈리’는 5.10μmol.m-2 s-1로서 생육이 왕성하였던 ‘녹광’의 광합성속도가 더 높았다.

본 연구에서는 X-선 회절(XRD) 분석과 주사전자현미(SEM) 분석을 통해 이온세기, 온도, 그리고 결정성장시간과 같은 이화학적 조건들이 합성된 스트론티아나이트(SrCO3)의 물리적 특성에 미치는 영향을 밝혔다. XRD 분석결과, 모든 합성 시료들은 스트론티아나이트의 단일 광물인 것으로 나타났다. 배경전해질이온 NaNO3를 사용한 반응용액의 이온세기와 합성온도가 증가할 때, 합성된 스트론티아나이트의 결정도는 증가하는 것으로 나타났다. SEM을 이용하여 합성된 스트론티아나이트 결정의 크기와 형상을 규명한 결과, 결정크기는 이온세기와 온도가 증가할 때 증가하며, 결정형상은 막대 또는 수지상에서 점차 주상으로 변화되는 것이 관찰되었다. 결정성장시간에 대한 영향은 성장시간이 길어질수록 결정크기가 증가하고 막대 또는 주상 단일결정들의 집합체인 구형 결정형상이 관찰되었다. 이러한 결과들은 합성 시 스트론티아나이트의 결정도 및 결정형상이 결정 생성당시의 이화학적 조건에 크게 영향 받고 있음을 시사한다. 따라서 본 연구 결과는 다양한 조건에서 생성되는 스트론티아나이트 결정들의 물리적 특성들을 예측하는데 매우 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.

본 연구는 황토와 황토에서 분리한 점토(clay fraction)를 이용하여 수용액 내 양이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 분산과 응집의 변화를 알아보고자 하였다. 본 연구를 위하여 사용한 황토는 전남 나주시 동강면 장동리 황토로 지표면으로 부터 90~130 cm 깊이에서 채취하였다. 황토와 황토에서 분리한 점토(〈 2 μm) 그리고 이들 시료로부터 결정질 철과 비결정질 철을 제거한 황토와 점토시료를 이용하여 실험을 실시하였다. 이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 저면간격과 물리적 성질의 변화를 알아보기 위하여 4가지 양이온(Na+, K+, Mg2+, Ca2+)과 이들 이온의 농도(0.001 M~1 M)를 변화시켰을 때 광물의 침강속도와 점토광물의 저면간격의 변화를 연구하였다. 장동리 황토의 주 구성광물은 석영이며, 황토로부터 분리한 점토는 카올리나이트, 일라이트, 버미큘라이트로 이루어져 있다. 장동리 황토의 비결정질 철과 결정질 철의 함량은 각각 16.3 mg/kg과 436 mg/kg으로 주로 결정질 철로 이루어져 있다. 이온농도가 다른 4가지 이온을 추가한 수용액에서 구성 입자의 크기가 작은 점토가 황토에 비하여 분산이 더 잘되었다. 황토광물을 코팅하고 있는 결정질 철과 비결정질 철을 제거하기 전과 제거한 후 광물의 분산실험 결과에서 철을 제거한 시료가 분산이 더 잘 일어났으며 이는 코팅된 철 산화물이 광물입자들의 분산을 방해하는 것으로 사료된다. 수용액 중 이온의 종류와 농도가 광물의 분산에 미치는 영향 실험결과에 따르면 첨가한 이온의 농도가 클수록 그리고 양이온 전하량이 클수록 침강속도가 빨랐다. X-선 회절 분석 결과에 따르면 카올리나이트와 일라이트는 양이온의 종류와 농도에 따른 저면 간격의 변화가 없었다. 하지만 버미큘라이트는 일반적으로 +2가 양이온을 첨가한 경우 저면간격이 14.04 a으로 +1가 양이온의 13.9 a보다 크게 나타났다. 이는 +2가 양이온들의 수화반경이 +1가 양이온보다 크기 때문으로 사료된다. 따라서 광물에 코팅된 철과 수용에 내의 이온의 종류와 농도가 광물의 분산 및 버미큘라이트와 같은 팽창성 점토광물의 저면간격에 영향을 줄 수 있음을 시사한다.

The effects of pH (5, 7 and 9) and ionic strength of different salts on the flocculation characteristics of humic acid by inorganic (alum, polyaluminum chloride (PAC) with degree of neutralization, r=(OH/Al) of 1.7) and organic (cationic polyelectrolyte) coagulants, have been examined using a simple continuous optical technique, coupled with measurements of zeta potential. The results are compared mainly by the mechanisms of its destabilization and subsequent removal. The destabilization and subsequent removal of humic acid by PAC and cationic polyelectrolyte occur by a simple charge neutralization, regardless of pH of the solution. However, the mechanism of those by alum is greatly dependent on pH and coagulant dosage, i.e., both mechanisms of charge neutralization at lower dosages and sweep flocculation at higher dosages at pH 5, by sweep flocculation mechanism at pH 7, and little flocculation because of electrostatic repulsion between negatively charged humic acid and aluminum species at pH 9. The ionic strength also affects those greatly, mainly based on the charge of salts, and so is more evident for the salts of highly charged cationic species, such as CaCl2 and MgCl2. However, it is found that the salts have no effect on those at the optimum dosage for alum acting by the mechanism of sweep flocculation at pH 7, regardless of their charge.

본 연구는 양액재배 오이의 생장과 수량에 나쁜 영향을 주지 않는 적정 양액 농도를 구명하기 위해서 양액의 이온 농도를 달리하였다. Yamazaki의 오이 처방을 기본으로 하여 1/4, 1/2, 3/4, 1, 3/2, 2 배농도를 상이하게 처리하여 생장 특성, 수량 및 질소 함량을 비교하고자 수행하였고 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 생육 시기별 초장과 엽수의 증가속도는 저 농도 구인 1/2배 농도에서 가장 빠른 증가속도를 보였다. 2. 양액의 이온농도 차이에 따른 오이의 생육 형질은 유의적인 생장의 차이가 인정되지 않았으며, 생육 시기별 초장, 경장과 엽면적은 1/2배 농도구에서 수치상으로 가장 높은 값을 보였다. 3. 양액의 이온농도 차이에 따른 오이의 과실수량은 유의적인 차이가 인정되지 않았으며 주수에서는 고농도구인 2배 농도가 86.00, 86.75로 가장 높은 값을 보였고, 과실수는 1/4배 농도와 표준 농도에서 가장 낮은 74.25, 85.25를 보였으나 수량에서는 저 농도인 1/2배 농도와 3/4배 농도가 가장 높은 22.60, 22.07kg을 보였다. 4. 질소함량은 유의적인 차이가 인정되지 않았으며, l/2배 농도에서 대체적으로 높은 함량을 보였다. 5. 양액의 이온농도 차이에 따라 정식후 36일 조사 시기의 모든 생육형질과 수량 특성에서 수치상으로 높은 값을 보인 1/2배 농도에서의 상관관계는 초장과 경장은 고도로 유의한 정의 상관관계를, 초장과 엽면적에서는 유의한 정의 상관관계를 나타냈고, 주수와 과실수는 고도로 유의한 정의 상관관계를, 과실수와 수량은 유의한 정 의 상관을 나타냈다.