대한민국 서남해 갯벌내 유기탄소 저장량 및 연간 탄소침적률 산정

이종민(Jongmin Lee),권봉오(Bong-Oh Kwon),류종성(Jongseong Ryu),박진순(Jinsoon Park),홍성진(Seongjin Hong),이숙희(Sukhui Lee),김성길(Seong-Gil Kim),손수진(Sujin Son),윤훈주(Hoon Joo Yoon),남정호(Jungho Nam),최경식(Kyungsik Choi),김종성(J 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

블루카본 연구에서 퇴적물 내 유기탄소 저장량과 연간 유기탄소 침적률의 산정은 필수적이나, 현재 한국 갯벌에서의 국가적 규모의 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 현장조사 자료와 원격탐사기법을 이용하여 서남해 갯벌의 유기탄소 저장량과 연간 유기탄소 침적률을 추산하였다. 조사지역은 서남해 6개 시도(경기, 인천, 충남, 전북, 전남, 경남)내 20개 지역이었으며, 2017년부터 2019년까지 총 289개의 코어퇴적물(깊이=0.6-1.0m)을 채취 및 분석하였다. 그리고 원격탐사기법을 통해 서남해 갯벌의 퇴적물 성상과 면적을 추산하였다. 코어퇴적물 분석결과, 니질함량은 전 지역에 걸쳐 퇴적물 내 유기탄소 함량을 예측하는 주요한 환경 변수였으며, 총 유기탄소 함량과 양의 상관관계(p < 0.05)를 나타냈다. 염습지에서는 염생식물의 일차생산을 통한 높은 탄소고정 능력으로 인해, 비식생 갯벌보다 상대적으로 높은 유기탄소 저장량을 보였다. 또한, 인공위성 영상분석을 통한 퇴적물 성상분류는 니질함량 분석에 의한 퇴적물 성상분류 결과와 대체적으로 유사하였다(p < 0.05). 현장조사와 인공위성 분석을 통해 서남해 갯벌의 총 유기탄소 저장량 13,939,020 Mg C, 연간 유기탄소 침적률 75,367 Mg C yr^-1을 추산하였다. 본 자료는 처음으로 한국 서남해 갯벌의 블루카본 잠재량을 국가 규모로 조사하였으며, 향후 한국 조간대 퇴적물 내 탄소순환 연구에 대한 중요한 기초자료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다. Blue carbon studies require estimates of organic carbon stocks and sequestration rates; however, holistic data analyses remain limited in South Korea, particularly at national scale. The present study reports current organic carbon stocks and sequestration rates in the coastal areas of Korea, encompassing the entire tidal flats, by long-term field survey combined with remote sensing approach. Target areas included 20 intertidal flats across five provinces in South Korea (Gyeonggi, Chungnam, Jeonbuk, Jeonnam, Gyeongnam). Out of the evaluated environmental parameters, mud content represented a significant factor controlling sedimentary organic carbon stocks across target areas, and was significantly positively correlated to total organic carbon (p < 0.05). Organic carbon stocks measured in the salt marshes, say upper intertidal zone, reflected the high carbon fixation capacity of halophytes through primary production. Sediment textural types were classified using remotely sensed imagery, and was closely correlated with the experimental classification results (p < 0.05). Using field and satellite measurements, we could estimate total organic carbon stocks (13,939,020 Mg C) and sequestration rates (75,637 Mg C yr^-1) in South Korea at national scale. The present study first report the blue carbon potentials of the Korean tidal flats at national scale and provides baseline information on the carbon dynamics of intertidal sediments in Korea and elsewhere.

원소분석기를 이용한 형도 퇴적물의 총탄소 및 총유기탄소 특성

이준호(Jun-Ho Lee),박갑성(Kap-Song Park),우한준(Han-Jun Woo) 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.6

해양 퇴적물내 함유된 총탄소(total carbon; TC), 총무기탄소(total inorganic carbon; TIC)와 총유기탄소(total organic carbon; TOC)의 정량적 이해는 해양 저서 퇴적 환경 해석을 위한 기본 자료이다. 원소분석기(elemental analyzer; EA)는 내륙 토양 및 해양 퇴적물의 탄소성분 분석에 많이 이용되고 있다. 원소분석기로 분석한 표준시료샘플(soil reference material; SRM)의 탄소 및 질소함량은 평균 2.30%와 0.21%이었으며, 표준편차(standard deviation)는 각 각 0.02, 0.01이었다, 상대표준편차(relative standard deviation; RSD)는 각각 0.01, 0.06으로 높은 정밀도를 나타내 었다. 형도 부지의 총유기탄소(TOC) 2.0% 이하 샘플에 대해 총유기탄소(TOC)와 총탄소(TC) 분석치의 회귀분석은 기 울기가 0.9743인 직선형 관계(R2=0.9989, n=38)를 보였으며, 2개 샘플을 제외한 총유기탄소 0.5% 이하의 총유기탄 소량 및 평균입도의 관계 회귀분석 결과는 기울기가 0.0444인 직선형 관계(R2=0.6937 n=36)를 나타내었다. 형도 표 층퇴적물의 총유기탄소(TOC) 함량은 0.10~1.67%(평균 0.26±0.37%) 범위로 S02 정점에서 1.67%, S07 정점에서 1.31%이고 나머지 점점은 1.00% 이하의 총유기탄소(TOC) 함량을 나타냈다. 주상퇴적물 PC 01 정점의 경우 70 cm 부근에서 총유기탄소(TOC)가 가장 높은 0.20%을 보였고, 주상퇴적물 PC 02 정점의 경우 60 cm 부근에서 가장 높 은 0.24%를 나타내었다. 따라서 형도 샘플의 총유기탄소(TOC) 0.5% 이상 함유 샘플에 대해서는 탄산염 같은 무기 탄소량이 높은 퇴적물 분석시 오차가 발생할수 있지만, 이와 같은 결과로부터 얻어진 유기탄소분석 방법은 해양 퇴적 물의 유기탄소분석에 적용 될 수 있다. 그리고 원소분석기(EA) 정밀도 및 정확도로 해양 퇴적물 표층 및 주상 퇴적 물 유기탄소분석 분석 실험에 유용 할 것으로 사료된다. Quantitative understanding of total carbon, total inorganic carbon and total organic carbon contained in ocean sediments is a basic data for interpretation of oceanic sediment environments. Elemental analyzer(EA) is frequently used for the analysis of carbon contents in inland soils and ocean sediments. Carbon and nitrogen contents of the soil reference material analyzed by an EA were 2.30% and 0.21% with standard deviations of 0.02 and 0.01,respectively. Relative standard deviations were 0.01 and 0.06, respectively, representing a high precision. Regression analysis of TOC and TC analysis results for the samples with TOC of less than 2.0% for the site in Hyung-Do showed a linear relationship with a slope of 0.9743(R2=0.9989, n=38), and the results of a relationship regression analysis between total organic carbon contents less than 0.5% and average grain size except for two samples showed a linear relationship with a slope of 0.0444(R2=0.6937 n=36). TOC contents of surface sediments were in the ranges of 0.10~1.67%(Average 0.26±0.37%) with TOC values of 1.67% at S02 sampling site, 1.13% at S07 sampling site, and less than 1.00% at remaining sites. In the case of PC 01 core sediments, TOC showed the highest value of 0.20% near 70 cm. In the case of PC 02 core sediments, the highest value of 0.24% was indicated near 60 cm. The analysis method of organic carbon obtained from Hyung-Do Intertidal zone sediment sample results may be considered applicable to an organic carbon analysis for ocean sediments and useful for organic carbon analysis experiments of ocean sediments with a reduction in time required for the analysis and a high precision coupled with a high accuracy.

중적외선분광분석법을 이용한 토양 유기 탄소 분획 분석

홍승길,신중두,박광래,이상범,김진호,김석철,Henning Shiedung,Wulf Amelung 유기성자원학회 2015 유기물자원화 Vol.23 No.3

For concerning the climate change issues, the carbon sequestration and importance of soil organic matter are receiving high attention. To evaluate carbon sequestration in soil is important to determine the soil organic carbon (SOC) fractions such as WESOC (Water extractable soil organic carbon), and CO2 emission by soil microbial respiration. However, the analyses for those contents are time-consuming procedure. There were studied the feasibility of MIRS (Mid-Infrared Spectroscopy), which has short analysis time for determining the WESOC and an incubated carbon in this study. Oven-dried soils at 100℃ and 350 ℃ were scanned with MIRS and compared with the chemically analyzed WESOC and cumulative carbon dioxide generated during 30, 60, 90, and 120 days of incubation periods, respectively. It was observed that an optimized determination coefficient was 0.6937 between WESOC and untreated soil processed by spectrum vector normalization (SNV) and 0.8933 between cumulative CO2 from 30 days incubation and soil dried at 350℃ after subtracting air-dried soil processed by 1st derivatives. Therefore, it was shown that Quantification of soil organic carbon fractions was possibility to be analyzed by using MIRS. 기후변화 문제와 관련하여 탄소 격리와 토양 유기물의 중요성에 대한 관심이 증가하고 있다. 토양 탄소 격리를 산정하기 위해서는 물 추출 토양 유기탄소(WESOC)와 토양 호흡에 의해 이산화탄소로 배출되는 탄소량과 같은 토양 유기탄소를 분석하는 것이 중요하다. 이러한 성분의 분석에는 시간이 많이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 분석시간이 짧게 소요되는 중적외선분광분석법으로 물 추출 유기탄소와 토양 호흡에 의한 이산화탄소량을 분석할 수 있는 가능성을 알아보았다. 토양을 100℃와 350℃ 건조오븐에서 처리하고 중적외선분광계로 분석하여 WESOC와 30일, 60일, 90일, 120일 간 토양호흡에 의해 발생하는 이산화탄소량과의 상관을 분석하였다. 물 추출 토양 유기탄소에 대한 예측 모델에서는 표준 일반 변수화(SNV) 전처리를 통해 0.6937의 결정 계수를 보였고 30일간의 토양 호흡 발생 이산화탄소 예측 모델에서는 350℃ 건조 토양에 대해 1차 도함수 전처리를 통해 0.8933의 결정 계수를 보여 중적외선분광분석법을 사용하여 토양 중 유기탄소의 분획별 정량에 사용할 수 있는 가능성을 보였다.

한라산 아고산대 구상나무림에서 연간 물질생산과 유기탄소량 변화

장래하,조규태,유영한 한국환경생태학회 2014 한국환경생태학회지 Vol.28 No.6

국가장기생태사업(LTER)의 일환으로 한라산 아고산대 구상나무림의 물질생산과 탄소분포의 특성을 밝히고자 2009년부터 2013년까지 현존량, 유기탄소분포, 낙엽생산, 임상낙엽량과 토양 유기탄소 축척량을 조사하였다. 식물현존량은 상대생장법에 의해 보고된 물질생산 식을 이용하여 측정하고 이를 이산화탄소의 고정량으로 환산하였다. 2009, 2010, 2011, 2012 와 2013년의 현존량은 각각 98.88, 106.42, 107.67, 108.31 와 91.48ton ha-1였다. 이 기간 동안의 유기탄소는 지상부 생물량에 35.95, 38.69, 38.96, 39.46, 33.2ton C ha-1, 지하부 생물량에 8.54, 9.2, 9.49, 9.28, 7.97ton C ha-1이 각각 분포하였다. 5년 동안 낙엽 생산을 통해 1.09, 1.80, 1.32, 2.46 와 1.20ton C ha-1의 유기탄소가 생태계로 유입되었다. 2010, 2011, 2012와 2013년의 임상낙엽층의 유기탄소량은 2.74, 2.43, 2.00 와 1.16ton C ha-1였고, 토양 20cm깊이까지의 유기탄소 축적량은 55.77, 54.90, 50.69, 44.42 와 41.87ton C ha-120cm-1였다. 이와같이 현존량과 유기탄소량이 2009~2012년까지 매년 증가하였지만 태풍이 있었던 2013년에는 감소하였다. 이러한 현상은 자연적 교란이 한국의 아고산대 생태계에 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다. Annual biomass production and amount of organic carbon in Abies koreana forest at Mt. Halla were conducted as a part of Korea National Long-Term Ecological Research (KNLTER). We measured standing biomass change of litter, soil production and organic carbon amounts of the forest floor and soil layer of A. koreana forest in Mt. Halla from 2009 to 2013 in permanent plots. Standing biomass, which was determined by allometric method, was converted into CO2. The standing biomass in A. koreana forest was 98.88, 106.42, 107.67, 108.31, 91.48ton ha-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. The amount of annual carbon allocated to above ground was 35.95, 38.69, 38.96, 39.46, 33.2ton C ha-1 and below ground biomass was 8.54, 9.2, 9.49, 9.28, 7.97ton C ha-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. Amount of organic carbon returned to the forest via litterfall was 1.09, 1.80, 1.32, 2.46 and 1.20ton C ha-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013. Amount of organic carbon in annual litter layer on forest floor was 2.74, 2.43, 2.00 and 1.16ton C ha-1 in 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. Amount of organic carbon within 20cm soil depth was 55.77, 54.9, 50.69, 44.42 and 41.87ton C ha-120cm-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. Then standing biomass and organic carbon distribution increased steadily until 2012. But there declined in 2013 because of the typhoon Bolaven. Thus, standing biomass and organic carbon distribution of this subalpine forest were largely affected by natural disturbance factor.

한라산 아고산대 구상나무림에서 연간 물질생산과 유기탄소량 변화1a

장래하 ( Rae Ha Jang ),조규태 ( Kyu Tae Cho ),유영한 ( Young Han You ) 한국환경생태학회 2014 한국환경생태학회지 Vol.28 No.6

국가장기생태사업(LTER)의 일환으로 한라산 아고산대 구상나무림의 물질생산과 탄소분포의 특성을 밝히고자 2009년부터 2013년까지 현존량, 유기탄소분포, 낙엽생산, 임상낙엽량과 토양 유기탄소 축척량을 조사하였다. 식물현존량은 상대생장법에 의해 보고된 물질생산 식을 이용하여 측정하고 이를 이산화탄소의 고정량으로 환산하였다. 2009, 2010, 2011, 2012 와 2013년의 현존량은 각각 98.88, 106.42, 107.67, 108.31 와 91.48 ton ha-1 였다. 이 기간 동안의 유기탄소는 지상부 생물량에 35.95, 38.69, 38.96, 39.46, 33.2 ton C ha-1, 지하부 생물량에 8.54, 9.2, 9.49, 9.28, 7.97 ton C ha-1 이 각각 분포하였다. 5년 동안 낙엽 생산을 통해 1.09, 1.80, 1.32, 2.46 와 1.20 ton C ha-1 의 유기탄소가 생태계로 유입되었다. 2010, 2011, 2012와 2013년의 임상낙엽층의 유기탄소량은 2.74, 2.43, 2.00 와 1.16 ton Cha-1였고, 토양 20cm깊이까지의 유기탄소 축적량은 55.77, 54.90, 50.69, 44.42 와 41.87 ton C ha-120cm-1였다. 이와 같이 현존량과 유기탄소량이 2009~2012년까지 매년 증가하였지만 태풍이 있었던 2013년에는 감소하였다. 이러한 현상은 자연적 교란이 한국의 아고산대 생태계에 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다. Annual biomass production and amount of organic carbon in Abies koreana forest at Mt. Halla were conducted as a part of Korea National Long-Term Ecological Research (KNLTER). We measured standing biomass change of litter, soil production and organic carbon amounts of the forest floor and soil layer of A. koreana forest in Mt. Halla from 2009 to 2013 in permanent plots. Standing biomass, which was determined by allometric method, was converted into CO2. The standing biomass in A. koreana forest was 98.88, 106.42, 107.67, 108.31, 91.48 ton ha-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. The amount of annual carbon allocated to above ground was 35.95, 38.69, 38.96, 39.46, 33.2 ton C ha-1 and below ground biomass was 8.54, 9.2, 9.49, 9.28, 7.97 ton C ha-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. Amount of organic carbon returned to the forest via litterfall was 1.09, 1.80, 1.32, 2.46 and 1.20 ton C ha-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013. Amount of organic carbon in annual litter layer on forest floor was 2.74, 2.43, 2.00 and 1.16 ton C ha-1 in 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. Amount of organic carbon within 20cm soil depth was 55.77, 54.9, 50.69, 44.42 and 41.87 ton C ha-120cm-1 in 2009, 2010, 2011, 2012 and 2013 year, respectively. Then standing biomass and organic carbon distribution increased steadily until 2012. But there declined in 2013 because of the typhoon Bolaven. Thus, standing biomass and organic carbon distribution of this subalpine forest were largely affected by natural disturbance factor.

유기 논토양의 토양탄소 저장효과 평가

한양수(Yangsoo Han),남홍식(Hong-shik Nam),박광래(Kwang-lai Park),이영미(Youngmi Lee),이병모(Byung-mo Lee),박기춘(Kee-choon Park) 유기성자원학회 2020 유기물자원화 Vol.28 No.1

본 연구는 토양의 탄소저장 능력과 관련하여 유기 및 관행 재배에 따른 차이를 비교분석하고, 이를 바탕으로 예측된 토양탄소 저장량에 대한 경제적 가치를 평가하고자 2018년 3월부터 5월 사이에 수행하였다. 전국 6개 지역에서 107개의 유기 및 관행 벼 재배토양을 분석한 결과 부여-I 지역을 제외하고, 나머지 5개 지역(부여-II, 김해, 산청-I, II, 순천)은 유기토양의 탄소 함량이 관행토양 탄소함량보다 높게 나타났다. 이를 바탕으로 토양탄소 저장량을 분석한 결과, 유기토양(36.1 MgC ha⁻¹)이 관행토양(29.4 MgC ha⁻¹)보다 약 23 % 많은 토양탄소를 저장한 것으로 나타났다. KOSIS (Korea Statistical Information Service)의 탄소배출권 가격으로 추정한 유기 및 관행 재배의 단위면적당 토양탄소 저장량에 대한 경제적 가치는 유기토양 758,100원 ha⁻¹과 관행토양 617,400원 ha⁻¹으로 나타났고, 우리나라 전체 논토양의 탄소저장량 가치는 5,281억 원이며, 이 중 친환경논토양의 가치는 367억 원, 관행논토양의 가치는 4,914억 원으로 추정되었다. 우리나라 전체 논토양의 5.7 %인 친환경논토양의 면적을 확대하는 것이 전체 논토양의 탄소저장량 가치를 향상시키는데 효과적이라 판단된다. This study was conducted to investigate the differences in carbon storage capacity of soil between the conventional and the organic agricultural cultivation followed by the assessment of their economic values. An analysis of 107 samples in the organic and the conventional rice cultivation soils in six regions across South Korea showed that the five regions, Buyeo-II, Gimhae, Sancheong-I, II and Suncheon, had higher organic soil carbon contents than those of values observed on the conventional soils with the exception of the Buyeo-I areas. Based on the results from soil carbon contents, the carbon storage were estimated to be 36.1 megagram carbon (MgC) per ha in the organic paddy soils, while its conventional paddy soils were 29.4 MgC per ha. It showed that the organic paddy soils were 23 % greater than that of its conventional paddy soils. It was estimated that the carbon trading price for economic assessment was ￦758,100 per ha in the organic paddy soil and ￦617,400 per ha in the conventional paddy soil.

음식물류폐기물의 건식사료화 공정에서 발생되는 응축수로부터 유기탄소 추출

김민경(Min-Kyung Kim),권기욱(Ki-Wook Kwon),모경(Kyung Mo),최봉호(Feng-Hao Cui),박세용(Se-Yong Park),김문일(Moon-Il Kim) 유기성자원학회 2020 유기물자원화 Vol.28 No.2

본 연구에서는 음식물류폐기물 건조공정에서 발생하는 응축수에 포함된 유기탄소를 추출하여 외부탄소원으로서 적용 가능성을 평가하였다. 응축수의 성상은 COD, TN, TP 및 TS는 각각 21,374 (±3,238.3) mg/L, 148 (±32.6) mg/L, 4.19 (±1.5) mg/L, 455.7 (±0.015) mg/L로 나타났으며, 응축수에 포함된 생분해성 유기물의 함량은 47%였다. 응축수에 포함된 유기탄소 추출을 위하여 증발 농축 및 감압 증발 농축의 방법을 사용하였다. 본 연구에서 총 8가지 조건에서 수행 되었으나, 4가지 조건 (1. 상압 (0mmHg), 110℃ 2. 감압 (-600mmHg), 70℃ 3. 감압 (-500mmHg), 80℃ 4. 감압(-600mmHg), 80℃)에서 추출이 가능한 것으로 나타났다. 추출 결과, 추출된 4가지 조건 모두에서 유입 부피의 약 10% 추출하였을 때, 추출물의 유기물 농도가 가장 높고 추출 시간 대비 추출된 유기물의 양이 가장 많은 것으로 나타났다. 응축수에 포함된 유기탄소의 추출 최적 조건은 감압 (-600mmHg), 80℃로 판단하였으며, 유입 부피의 10% 추출이 적합한 것으로 평가하였다. 이때, 추출 농도, 추출량, 추출 효율, 추출시간, BOD/TCOD, TVFAs/TCOD의 비율 및 NH3-N의 값은 각각 174,200 mg/L, 8,710 mg, 46%, 10분, 0.97, 0.74, 75.5 mg/L로 나타났다. 따라서, 추출된 유기탄소는 외부탄소원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, organic carbon was extracted from the condensed water of food waste drying process to estimate the applicability as external organic carbon sources. The COD, TN, TP and TS of condensed water were 21,374 mg/L, 148 mg/L, 4.19 mg/L, and 455.7 mg/L, respectively. In addition, the content of biodegradable organics in condensed water was 47%. The fractional distillation and the vacuum evaporation were employed for extracting organic carbon. There were 8 extraction conditions, but 4 conditions were available for extraction. They were 1) 0mmHg, 110℃ 2) -600mmHg, 70℃ 3) -500mmHg, 80℃ 4) -600mmHg, 80℃. All 4 conditions showed the highest organic concentration and the highest quantity of organics when extracted 10% of initial volume. It was estimated that optimum conditions were 80℃, -600mmHg and 10% extraction. Then, extraction concentration, extraction quantity, extraction efficiency, extraction time, BOD/TCOD ratio, TVFAs/TCOD ratio and NH3-N were 174,200 mg/L, 8,710 mg, 46%, 10 min, 0.97, 0.74 and 75.5 mg/L respectively. Therefore, the extracted organic carbon can be utilized as external organic carbon sources.

응집 및 한외여과 공정에 의한 상수원수의 유기물질 제거 특성

김현식(Hyun Sik Kim),임지영(Ji Young Lim),김진한(Jin Han Kim) 유기성자원학회 2018 유기물자원화 Vol.26 No.2

본 연구는 상수원수 내에 존재하는 유기물질 특성을 평가하고 혼화·응집 공정을 포함한 UF 막여과에 의한 유기물질의 제거 특성을 평가하였다. 연구결과, 상수원수내의 총유기탄소는 대부분 용존성 유기물질에 기인함을 알 수 있었으며, 원수의 SUVA 값이 낮게 측정됨으로써 용존성 유기물질은 친수성, 저분자 물질의 구성 비율이 높음을 알 수 있었다. 또한 혼화·응집 공정을 포함한 UF 막여과 처리 실험 결과 총유기탄소의 제거율은 평균 37.9%, 용존유기탄소의 제거율은 평균 30.3%, 그리고 UV₂₅₄의 제거율은 평균 28.2%로 나타났다. This study was evaluated the characteristics of organic materials in the water source and the removal characteristics of organic materials by ultrafiltration including mixing and coagulation process. As a results of the study, it was found that the total organic carbon in the water source was mostly caused by the dissolved organic materials. As the specific ultraviolet absorbance value of the raw water was low, we found the soluble organic material has a high hydrophilic and low molecular material composition ratio. As a result of ultrafiltration experiment including mixing and coagulation process, the average removal rate of total organic carbon, dissolved organic carbon and ultraviolet absorbance at 254 were 37.9%, 30.3%, and 28.2%, respectively.

생분해에 의한 용존 자연유기물질 분광특성 및 Pyrene 결합반응성 변화

박민혜(Min Hye Park),허진(Jin Hur) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.9

본 연구에서는 낙엽과 토양에서 추출한 용존 자연유기물질(DOM)을 대상으로 생분해 과정 중 변화하는 분광특성과 pyrene 결합 반응성을 조사하였다. 유기물질 특성 변화 분석을 위해 용존 유기탄소(DOC), 용존 자연유기물질 내 방향족 탄소성분을 나타내는 고유흡광도(Specific UV absorbance: SUVA), synchronous 형광 스펙트럼과 유기탄소결합계수(pyrene organic carbon-normalized binding coefficient: Koc) 분석을 실시하였다. 3주간의 배양기간 동안 낙엽 추출 DOM과 토양 DOM의 DOC는 각각 61%, 51% 감소하였다. 배양 전과 후의 분광특성을 비교해 보면 단백질/아미노산 계 형광특징(PLF)은 점차 감소된 반면 SUVA, 펄빅산계 형광 특징(FLF)과 휴믹산 계 형광 특징(HLF)은 점차 증가하였다. 이러한 자연유기물질의 분광특성 변화는 생분해 과정을 통해 휴믹화가 진행되며 자연유기물질 내 비방향족 생분해성 탄소성분이 단단한 구조의 방향족 탄소구조로 변화됨을 시사한다. SUVA 값과 유기오염물질과의 결합정도를 나타내는 Koc 값 사이에서는 시료의 종류와 상관없이 1차 상관관계(r = 0.97)를 보여 주어 생분해가 진행되는 동안 방향족 탄소구조 분포가 자연유기물질의 소수성 오염물질과의 결합 정도에 큰 영향을 미침을 보여주었다. 또한 형광특징 중 FLF와 HLF가 Koc 값과 높은 상관관계를 보였으며 자연유기물질의 기원에 따라 다른 상관관계식을 보여주었다. 본 연구를 통해 생분해가 진행되는 동안 자연유기물질 성분변화 및 소수성 유기오염물질의 거동 예측에 자연유기물질의 분광특성이 좋은 모니터링 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다. Changes in spectroscopic characteristics and pyrene binding coefficients of terrestrial dissolved organic matters(DOM) were investigated during microbial incubation. The incubation studies were conducted for 21 days using a leaf litter DOM and a soil-derived DOM with an inoculum from a river. The dissolved organic carbon(DOC), the specific UV absorbance(SUVA), the synchronous fluorescence spectra, and the pyrene organic carbon-normalized binding coefficient(Koc) of the DOM were measured at the incubation days of 0, 3, 7, 14 and 21. After the 21-day incubation, DOC were reduced to 61% and 51% of the original concentrations of the litter DOM and the soil-derived DOM, respectively. Comparison of the spectroscopic characteristics before and after the incubation revealed that the SUVA, the fulvic-like fluorescence(FLF), the humic-like fluorescence(HLF) of the different DOM were enhanced by the incubation whereas the protein-like fluorescence(PLF) was reduced. This indicates that more aromatic and humic-like compounds were enriched during the biodegradation process while biodegradable and weak carbon structures were depleted. Irrespective of the DOM sources, SUVA values showed a positive relationship with pyrene Koc with a correlation coefficient of 0.97. The FLF and HLF also exhibited good correlations with Koc values although different regression equations were obtained from the different DOM. Our results suggest that the selected spectroscopic characteristics could be good estimation indices for the changes of the binding reactivity of DOM for hydrophobic organic contaminants during biodegradation process.

토양 서식 미생물을 이용한 가축사체 매몰지 토양유래 용존 유기물 분해

박정안(Jeong Ann Park),강진규(Jin Kyu Kang),김재현(Jae Hyun Kim),김성배(Song Bae Kim) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.12

본 연구의 목적은 가축사체 매몰지 토양에서 추출된 미생물을 이용하여, 가축사체 매몰지 오염 토양 유래 유기탄소의 분해 효과를 분석하고, 분해에 관여하는 미생물의 종을 규명하는 것이다. 경기도 안성에 위치한 가축 매몰지 토양 유래 용존 유기탄소를 대상으로 토양 서식 미생물의 생분해율을 평가한 결과(56일 동안), 1번 용액(초기 용존 유기탄소 농도 = 19.88 mg C/L)에서는 13일 이내에 48%의 용존 유기탄소가 감소하였으며, 56일째 용존 유기탄소는 8.8 ± 0.4 mg C/L로 56% 분해되었다. 2번 용액(초기 용존 유기탄소 농도 = 19.80 mg C/L)에서도 초기 13일 이내에 용존 유기탄소 농도가 급격히 감소하였으며, 56 일째 용존 유기탄소는 6.0 ± 1.6 mg C/L로 70%가 분해되었다. 생분해 실험과정에서, 전체 유기탄소 물질에서 방향족 탄소구 조의 비율을 나타낸 지표인 SUVA₂54값은 용존 유기탄소와는 다르게, 일정기간(21일) 동안 증가하다가 감소하는 경향을 나타 냈다. SUVA₂54값은 1번 용액과 2번 용액 모두, 21일째 가장 높은 값을 나타내었다. 생분해 실험 14일째 미생물 분석 결과, 토양 에서 쉽게 발견되는 Pseudomonas fluorescens, Achromobacter xylosoxidans, Nocardioides simplex, Pseudomonas mandelii, Bosea sp. 등 미생물이 검출되었다. 그리고, 56일째 미생물 분석 결과, Pseudomonas veronii가 우점종으로 나타났다. The aim of this study was to investigate the biodegradation of dissolved organic matter derived from animal carcass disposal soil using soil inhabited bacteria and to identify the bacteria involved in the biodegradation. The two soils were obtained from the animal carcass burial sites located in Anseong, Gyeonggi-do, Korea. The results indicated that during the biodegradation experiments (56 days), 48% of dissolved organic carbon (DOC) was mineralized within 13 days in soil-derived solution 1 (initial DOC = 19.88 mgC/L), and the DOC concentration at 56 days was 8.8 ± 0.4 mg C/L, indicating 56% mineralization of DOC. In soil-derived solution 2 (initial DOC = 19.80 mgC/L), DOC was mineralized drastically within 13 days, and the DOC concentration was decreased to 6.0 ± 0.4 mg C/L at 56 days (76% mineralization of DOC). Unlike DOC value, the specific UV absorbance (SUVA₂54) value, an indicator of proportion of aromatic structures in total organic carbon, tended to increase until 21 days and then decreased thereafter. The SUVA₂54 values in soil-derived solutions 1 and 2 were the highest at 21 days. The microbial analysis demonstrated that Pseudomonas fluorescens, Achromobacter xylosoxidans, Nocardioides simplex, Pseudomonas mandelii, Bosea sp. were detected at 14 days of incubation, whereas Pseudomonas veronii appeared as a dominant species at 56 days.