By polymerizing acrylonitrile in the presence of ammonium persulfate as an initiator and Pterocladia capillacea-activated carbon (P-AC) as a filler, a composite material polyacrylonitrile/Pterocladia capillacea-activated carbon (PAN/P- AC) was developed. By reacting hydroxylamine with the composite's nitrile groups, the prepared composite was functionalized by amidoximation. FTIR spectrometry, thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis were all applied to thoroughly characterize the fabricated adsorbent. For the treatment of Cr(VI) ions from synthetic solutions, the adsorption properties of amidoximated polyacrylonitrile/Pterocladia capillacea-activated carbon (PAO/P-AC) were investigated. The pH effect, uptake kinetics, adsorption isotherms, and thermodynamics studies were used to characterize adsorption properties. As a kinetic model analysis, the data confirmed that the pseudo-second-order rate equation matched well the adsorption process. With coefficients of determination (R2) of 0.9998, the Tempkin isotherm model had the lowest error, suggesting that it is the best fitted model to describe this adsorption mechanism. Thermodynamic parameters demonstrated that Cr(VI) adsorption was endothermic.

The production of macroalgae-derived adsorbent is of great importance to realize the idea of treating pollutants with invaluable renewable materials. Herein, a novel meso-micro porous nano-activated carbon was prepared from green alga Ulava lactuca in a facile way via chemical activation with zinc chloride. The resultant activated carbon possesses a significant specific surface area 1486.3 m2/ g. The resulting activated carbon was characterized and investigated for the adsorption of Direct Red 23 (DR23) dye from an aqueous environment. Batch method was conducted to study the effects of different adsorption processes on the DR23 dye adsorption from water. Isotherms and kinetics models were investigated for the adsorption process of DR23 dye. It was found that the adsorption data were well fitted by Langmuir model showing a monolayer adsorption capacity 149.26 mg/g. Kinetic experiments revealed that the adsorptions of DR23 dye can be described with pseudo-secondorder model showing a good correlation (R2 > 0.997). The prepared activated carbon from Ulava lactuca was exposed to a total of six regeneration experiments. The regeneration result proved that the fabricated activated carbon only loses 19% of its adsorption capacity after six cycles. These results clearly demonstrated the high ability of the obtained active carbon to absorb anionic dyes from the aqueous environment.

이 연구는 제주도의 곳곳에 존재하는 천연동굴 중 우수의 침투와 지하수의 유입으로 인해 수 천년 또는 수 만년간물이 고여 어류, 양서류, 절지동물 등 동물이 서식할 수 있는 수환경이 조성된 천연동굴의 분포 실태를 파악하고 생물종 다양성에 대한 과학적 근거를 제시할 목적으로 수행되었다. 이와 함께 오염 및 훼손의 원인을 확인하여 보전 및 관리방안을 제시하고자 수행되었다. 제주도 천연동굴 중 화산동굴은 모두 127개이며 이 중 동굴내에 물이 고여 있는 곳은 10개 정도로 나타난다. 지난 2005년 제주도의 용천동굴에서 전 세계적으로 희귀하면서 국내 미기록종 어류인 주홍미끈망둑속(Luciogobius pallidus)을 발견하여 척추동물의 진화관정을 밝히는 중요한 정보를 제공하고 있는데 이처럼 제주도의 용암동굴 중 수환경이 조성된 곳을 제대로 조사한다면 희귀하거나 새로운 종류의 생물들이 출현할 가능성이 높다. 과거 제주도의 재암천굴 내에서 확인되었던 단각목 옆새우과의 옆새우류(Gammarus sp.)는 차후에 정밀한 종 분석이 이루어져야 할 종류로 과거 빌레못굴에서 확인되었던 소백옆새우(Gammarus sobaegensis) 또는 보통옆새우와 비교가 필요한 종이다. 또한 검물벼룩류(Cyclopoida sp.)도 과거 재암천굴에서 확인된 바 있는데 이 또한 미기록종일 가능성이 높다. 이 연구는 동굴생물의 서식 가능성이 높은 동굴을 확인하는 작업이 우선되는데 그 동안 자료와 현장 확인을 통해 9곳을 대상지로 선정하였다. 일부 동굴은 천연기념물로 지정되어 출입이 불가하여 조사가 이루어지지 못하였고 일부는 관계자의 도움을 받아 채수만 하여 분석한 경우도 있었다. 선정된 동굴은 동굴생성 원인, 지형·지질학적 특성 분석, 동굴내 물이 고인 면적, 수심 등 기초조사 이후 수질에 대한 분석이 이루어졌고 동물 조사는 과거의 문헌을 참고하여 현장 또는 채수된 물을 현미경으로 확대한 후 종을 분석하고 촬영하였다. 조사 결과 대상 동굴은 용출수가 모이거나 동굴 천장 또는 벽면을 따라 흘러든 우수가 모여져 크고 작은 호수 또는 수로를 이루고 있었고 이 중 일부는 바닷물과 섞여 기수를 이루고 있었다. 12개의 항목에 대해 제주도보건환경연구원에 의뢰한 동굴수의 수질 조사 결과에 의해 파이퍼다이아 그램을 통해 양이온과 음이온 조성을 4군으로 분류하여 수질 성상을 파악한 결과 Na-Cl 2개소, Ca-HCO³ 2개소, Na-Mg-Cl-HCO³ 3개소, Na-Mg-Cl 1개소, Na-Mg-Ca-Cl-NO³ 1개소와 같이 모두 4개의 그룹으로 분류되고 있다. 동굴수에 대해 As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, F­-, Cl-, NO₃-, PO4³-, SO4²-을 분석하였는데 대부분 수질기준을 만족하는 농도로 나타났다. 한편 육지부의 석회암동굴과 비교했을때는 질산성질소, 전기전도도, 염소이온, 황산이온, 나트륨, 경도 등의 수치가 다수의 동굴에서 높게 나타났다. 현장조사와 이 결과를 종합해 볼 때 해수의 유입과 농업과 주거에 의한 오염, 방문객들에 의한 오염 등이 수질에 영향을 미치고 있다고 판단되었다. 지금까지 과거의 문헌과 현장조사 결과 제주도의 천연동굴내에 서식하는 동물은 총 5문 11강 23목 50과 74종으로 나타났고 현장에서 조사된 개체수는 3,616개체이며 이 중 수서생물은 동굴별로 최다 6종까지 나타났다. 확인된 수서생물은 주로 절지동물 갑각강 생물이며 일부에서는 유선형동물이나 척삭동물이 출현하기도 하였다. 이 중 볼록배검물벼룩류(Oncaea sp.), 곤봉털띠노래기(Epanerchodus clavisetosus), 요각류(Copepoda)의 1종, 옆새우류(Hyperiidae)의 1종은 제주동굴내 최초의 기록이다. 동굴 당 평균 종수는 11종으로 다른 석회암 동굴과 비해 종 다양성이 높지 않았다. 수서생물은 평균 2.4종으로 종 다양성이 높았고 동굴별로는 용천동굴은 주홍미끈망둑 등 6종, 당처물동굴은 볼록배검은물벼룩속 1종, 재암천굴은 물벌레(Asellus hilgendorfii) 등 3종, 평굴은 외래성인 연가시(Gordius aquaticus) 등 2종, 구린굴도 외래성인 무당개구리(Bomina orientalis)등 2종, 개웃샘굴은 어류인 뱀장어(Anguillia japonica) 등 2종, 정구수굴은 외래성인 북방산개구리(Rana dyowskii) 등 5종, 만장굴은 노벌레류(Schizopera nelecta) 1종이며 미천굴은 수서생물이 출현하지 않았다. 수서생물에 미치는 요인으로는 크게 해수의 유입과 수질의 오염으로 나타났는데 대상 동굴들은 천연기념물, 국립공원, 관광지, 주민 이용시설 등으로 지정되거나 이용되고 있으며 훼손과 오염원인은 주로 도로의 교차, 각종 시설물 설치, 농업, 주거, 폐기물, 조명 등이다. 앞으로 이 들 동굴에 대해 지상부 도로의 차량 통행 제한, 탐방 인원 제한, 조명시설 개선, 시설물 철거, 인접지의 농업방식 전환, 폐기물 유입 방지 및 정화작업이 시행되어야 한다. 이 연구는 그동안 이루어지지 않았던 제주도 천연동굴의 수환경에 대한 이해와 그곳에 서식하는 수서생물에 대한 연구로 제주 천연동굴의 가치를 높이기 위한 자료로 활용될 수 있다. 이 결과를 통해 천연동굴의 보전과 관리를 위한 자료로 활용될 수 있고 동굴 주변에서 이루어지는 각종 개발사업 시 동굴생물에 미치는 영향을 고려하기 위한 자료로도 이용될 수 있을 것이다.

축산과 농경배수가 주요 오염원인 소규모 농업용 저수지, 전대저수지에서 2011년 3월부터 2013년 10월까지의 모니터링 결과를 바탕으로 수환경 변화와 조류발생 특성을 분석함으로써, 부영양화된 소형저수지에서의 수환경과 조류발생 (Algal bloom)과의 관계를 규명하고자 하였다. 2013년의 경우 전년에 비해 강우가 적은 사실을 제외하면 기상의 큰 변화는 없었다. 전대저수지의 TN, TP등 영양염류농도는 농업용수 수질기준을 초과하고 있으며 발생원인이 상이하였다. 조류발생과 수환경요인간의 상관관계가 많은 항목에서 중상관(r›0.25)의 관계를 보여주어 부영양 호소에서 COD 발생과 조류발생이 매우 복합적으로 이루어짐을 짐작케 했다. 전대저수지에서 출현한 식물플랑크톤은 총 6과 40속 62종이었으며, 현존량은 1.3×104~2.8×106 cells mL-1로 TN, TP의 농도 감소와 함께 식물플랑크톤의 현존량도 연차별로 점차 감소 하였다. 주요 우점종은 남조류인 Anabaena sp., Oscillatoria sp., Microcystis sp. 등이었으며, Oscillatoria sp.의 우점 빈도가 가장 높았다. 수온이 증가하면서 Anabaena sp., Microcystis sp., Oscillatoria sp. 순으로 우점종이 변화하였으며, TN이 높은 경우 Anabaena sp., TP가 높은 경우 Microcystis sp.가, TN과 TP가 낮은 경우 Oscillatoria sp.가 우점하였다. N/P ratio는 Anabaena sp. 우점시 가장 높았고, Oscillatoria sp. 우점시 가장 낮았다. Chl-a 농도는 Oscillatoria sp. 우점시 높게 나타나고, 식물플랑크톤 현존량은 Anabaena sp. 우점시 높게 나타났으며, Microcystis sp. 우점시에는 Chl-a와 현존량 모두 낮았다. 이를 통해, 오염이 심각한 소형저수지에서는 Microcystis sp.보다 Anabaena sp.와 Oscillatoria sp.에 의한 대발생이 주로 문제가 됨을 알 수 있었다. Anabaena sp.가 우점할 때는 수환경 요인간의 상관계수가 높아 예측과 관리에 활용이 가능한 반면 Oscillatoria sp. 우점시에는 Chl-a 상관성이 낮게 나타나는 등, 조류대발생을 신속하게 예측하고, 예방, 관리하기 위해서는 조류발생 환경과 원인종의 관계를 규명하고 이를 활용하는 방안이 필요할 것으로 사료된다.

본 연구는 주남저수지의 수질, 퇴적물, 저서성 무척추대형동물, 어류, 수생식물을 조사 및 분석함으로서 수생태계의 보전과 복원을 위한 기초자료 제공에 그 목적이 있다. 수질분석 결과, 수소이온농도(pH)는 8.2~8.4, 화학적 산소요구량(COD)은 6.0~7.5mg/L, 부유물질량(SS)은 10.0~10.3mg/L, 용존산소량(DO)은 8.3~11.5mg/L, 총인량(T-P)은 0.1mg/L, 총질소량(T-N)은 1.2~1.3mg/L로 나타났다. 퇴적물의 경우 Cd(카드뮴)는 0.47~0.52mg/kg, Cu(구리)는 7.08~7.43 mg/kg, As(비소)는 0.22~0.32mg/kg, Hg(수은)는 0.02~0.03mg/kg, Pb(납)는 6.20~7.45mg/kg, Ni(니켈)는 32.80~39.70mg/kg, F(불소)는 513.0~543.0mg/kg, Zn(아연)은 137.0~140.0mg/kg으로 나타났으며, Cr6+(6가크롬)은 검출되지 않았다. 저서성 대형무척추동물은 3문 5강 9목 26과 33속 39종 432개체가 있는 것으로 확인되었으며, 저서성 대형무척추동물의 생태점수(ESB)는 25로 나타났다. 어류는 8과 14종으로 나타났으며, 생태계교란야생동식물은 큰입배스와 파랑볼우럭 등 2분류군이었다. 수생식물은 28과 42속 56종 1아종 6변종 등 총 63분류군으로 확인되었으며, 정수식물은 38분류군(60.3%), 부엽식물은 5분류군(7.9%), 부유식물 및 침수식물은 각 10분류군(15.9%)로 나타났다.

해양환경에서 오염물질의 거동은 화학적 특성뿐 아니라 부유물질 표면의 정전하, pH 및 염분과 같은 환경 인자에 크게 영향을 받을 것이다. 이 연구는 해산어 양식장에서 빈번히 사용하고 있는 항생제인 옥소린산의 거동이 여러 종류의 부유물질, 염분 및 pH에 따라 어떻게 변동하는가를 HPLC에 의한 화학적 분석과 bioassay 분석으로 검토하였다. 부유물질의 농도가 증가할수록 옥소린산은 HPLC 분석에 의해서도 저농도로 검출되었고, 생물활성에 의한 bioassay 분석으로도 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 이 결과는 부유물질이 옥소린산을 흡착하여 수서환경에서 제거하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 그리고 옥소린산은 염분 40%o과 pH 7에서 bioassay 분석에 의해 생물활성이 약간 저해되지만 HPLC 분석은 조금 다른 양상을 보였다.

CYP1A 유전자는 cytochrome P450 약물대사효소에 속하며 다이옥신 등의 내분비계 장애물질에 의해 농도 의존적으로 유도되어 환경오염물질에 의해 유도되는 특성을 이용하여 환경오염물질에 대해 반응하는 생물체의 유전자 발현 변화뿐만 아니라 이를 토대로 특정지역의 환경오염에 관한 정보를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 수서환경오염과 관련하여 CYP1A유전자의 유용성을 다각도로 논의하였다.

A number of chemical released into the environment eliciting their effects by disrupting normal hormonal pathways. Endocrine disrupting compounds are present in the aquatic environment and pose potential health consequences to wildlife and humans. This review are designing for xenobiotic estrogens based on induction of the egg-yolk precursor protein vitellogenin. In fish of aquatic environment, it may result in decease fertility and egg production in females or lead to reduced gonad size or feminization of genetic male fish. It has been known that male fish exposed to estrogenic compounds show induced production of vitellogenin. Vitellogenin production is normally restricted to adult females, which have elevated estrogen levels during egg production. However, vitellogenin can be induced in males by pollution of environmental endocrine disruptors. Consequently, the presence of vitellogenin in male fish can serve as an indicator of exposure of environmental endocrine disrupting compounds. In immature fish polluted at low levels of environmental endocrine disruptor, vitellogenin can serve as a reliable biomarker for exposure to endocrine disruptor. This review demonstrates the utility of vitellogenin as a biomarker for exposure to estrogenin agents in auqatic environment.

국내의 거의 모든 호수는 인공호이며 그 상당수가 부 영양 상태이고 영양염류가 주로 유역의 비점오염원에서 유입되고 있어 기계적 오염원 관리가 어려운 상태이다. 본 연구는 수생관속식물을 이용한 영양물질 제거를 주 목적으로 수행되었다. 팔당호 자연습지의 수생관속식물에 의한 질소와 인의 연간 총흡수량은 연간 외부 총유 입부하량의 1% 내외에 불과하나, 강우가 적은 4~6월의 시기 중 생육지에서 인의 유입대비 흡수비는 약 27%에 달하며, 탈질이나 인의 용출억제 효과를 고려할 때 수질에 미치는 수생관속식물의 역할은 매우 크다. 팔당호에서 재배된 부레옥잠의 생체량 기준 비증식속도는 0.034 ~0.086 /d, 배가시간은 8~19일, 증식의 온도계수는 1.06, 질소흡수율은 0.56~1.67 gNm-2d-1, 인흡수율은 0.10~0.33 gPm-2d-1였으며 대규모 재배지에서의 수질은 현저히 개선되었다. 부레옥잠의 지하부 건물량(U)에 대한 지상부 건물량(A)의 비(U/A)는 수중의 영양물질 농도와 함께 증가하였다. 하수처리시 식물체의 인 함량과 수중의 인농도는 밀접한 관계를 보인 반면 질소는 유의성이 없었는데, 이는 하수의 질소/인 농도비가 높아 질소가 식물성장의 제한요인이 되지 못함을 시사한다. 하수원수에 대한 체류시간 2.2일의 인공늪지 처리시 BOD5 제거효율은 61~68%로 식물종류별로 차이가 적었으나 인제거효율은 부레옥잠조 63%, 기타 정수식물 (애기부들, 미나리, 꽃창포) 처리조는 35% 이하였다. 하수원수와 2차하수처리수에 대한 부레옥잠 인공늪지시스템의 인제거율은 각각 0.22, 0.16 gPm-2d-1이었으며, 기타 정수식물 처리조는 각각 0.06~0.12 gPm-2d-1, 0.03~ 0.06 gPm-2d-1의 범위였다. 유출수의 질소/인 비는 수로 시스템에 비해 늪지시스템에서 낮았는데 늪지 저토에서의 탈질과 인 용출이 큰 것으로 추정된다. 2차 하수처리 수에 대한 질소 제거율(R)과 식물체흡수율(U)의 백분비 (U/R)는 부레옥잠조 31~58%, 미나리조 5~11%, 기타 처리조는 5% 이하였으며, 인에 대한 U/R비는 부레옥잠조 47~54%, 미나리조 11~45%, 기타 처리조는 10% 이하였다. 부수식물 시스템에서는 흡수제거가 크나 정수식 물 시스템에서는 침전과 흡착 및 탈질이 주요 제거기작임을 알 수 있다.

The aim of this study was to collect crucial data for the improvement of water quality and ecosystem conservation by analyzing water samples, sediments, benthic macroinvertebrates, and fish in the Seosan reservoir. The average values of water quality parameters from 2001 to 2016 were a chemical oxygen demand of 10 mg/L, total nitrogen of 1.22 mg/L, and total phosphorus of 0.074 mg/L. Cadmium was detected in the range of 0.531–0.748 mg/kg in the reservoir sediment. Fish belonging to 6 families and 9 species were identified in the reservoir. The dominant species were Carassius auratus and Micropterus salmoides. Benthic macroinvertebrates belonging to 22 families and 28 species were identified. The ecological score of the benthic macroinvertebrate community was 15 inside the reservoir (St. 2). Micropterus salmoides, an invasive alien species, was determined to be the subdominant fish species based on the number of captures, and the presence of the invasive species, Sicyos angulatus L. and Paspalum distichum L. was confirmed among the land flora.

생체고분자물질은 수자원환경에서 점토, 미생물, 바이오매스 등 부유입자들을 응집시키고, 침전, 퇴적시키는 역할을 한다. 본 연구는 다양한 수질화학 조건이 생체고분자물질에 의한 부유입자 응집에 미치는 영향을 파악하고자, 수질화학 조건을 제어하여 응집실험을 수행하였다. 각 응집실험은 이온강도, 2가 양이온 농도, 휴믹물질 분율이 제어된 실험조건에서 Kaolinite 현탄액에 생체고분자물질인 Xanthan Gum을 주입하여 수행하였다. 수체가 가지는 응집능은 응집체 크기 및 잔류 고형물 농도를 측정을 통하여 평가하였다. 본 연구에서, 이온강도 증가는 점토입자 및 생체고분자물질 간 정전기적 반발력을 감소시키고 생체고분자물질이 점토 입자 간 가교를 형성하여 응집을 증대시킨 것으로 파악되었다. 이온강도가 0.001에서 0.1 M NaCl로 증대될 경우, 응집을 증진시켜 응집체 크기는 약 3배 이상 증 대되고 부유고형물농도는 약 2.5배 이상 저감되었다. 또한, 2가 양이온이 수체에 존재하는 경우, 점토입자-생체고분자물질 혹은 생체고분자물질 상호 간 가교를 형성하여, 즉 점토-Ca2+-고분자 또는 고분자-Ca2+-고분자 가교를 형성하여, 생체고분자물질에 의한 부유입자 응집을 증대시켰다. 수체에 Ca2+가 낮은 농도라도 존재 할 경우, 응집을 크게 증진시켜 부유고형물농도가 원주입농도에 비하여 20배 이상 저감되는 것으로 나타났다. 하지만, 휴믹물질이 존재하는 경우, 점토입자 표면에 흡착되어 점토입자의 정전기적 반발력을 증대시켜 생체고분자물질의 흡착을 방해하고 응집을 감소시켰다. 수체에 휴믹물질이 존재할 경우, 응집을 저감시켜 부유고형물농도는 저감되지 않고 원 주입농도와 유사하게 나타났다. 본 연구의 결과는 수자원환경에서 부유입자 및 퇴적물 거동을 이해하고 수질 및 퇴적물에 대한 최적 관리 방안을 도출하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있으리라 기대된다.

In order to improve the water environment at urban streams in Korea, several river restoration projects have been initiated for past few years. This study evaluates the impact of diverting water application at the riverhead of Onchun stream through the monitoring program for several water quality and ecological parameters. Various water quality parameters and ecological item such as benthic macroinverterates has been investigated between 09/05 and 12/06. Analysis indicates that the application of diverting water from Nakdong river to Onchun stream distinctly improved several water quality parameters such as, PH, BOD, TN, TP and concentrations of heavy metals. Low flow augmentation also improve ecological indicies such as the diversity index of benthic macroinvertebrates. Generally speaking, releasing addition water from head water of Onchun stream improves various water environmental characteristics.