Effects of Optical Characteristics on the Growth of Benthic Microalga, Nitzschia sp. and Its Growth Kinetics of Phosphate for Bioremediation

생물적 환경정화를 위한 부착미세조류 Nitzschia sp.의 생장에 미치는 광학적 특성과 그에 따른 인산염 성장 동력학

To suggest possible to bioremediation by benthic microalgae Nitzschia sp. isolated from the Jinhae Bay, the studies investigated the effects o flight quality and quantity on the growth of Nitzschia sp. and its growth kinetics for phosphate investigated. The Nitzschia sp. was cultured under blue (450 nm), yellow (590 nm) and red wavelength (650 nm) using light emitting diode (LED) and mixed wavelengths using a fluorescent lamp. The maximum specific growth rate showed the Nitzschia sp. under blue wavelength, although photoinhibition was observed above $100\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$. Mixed wavelengths were also observed by decreasing the maximum cell density from high irradiances (>$100\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}\;s^{-1}$). The compensation photon flux density ($I_0$) calculated from the mixed wavelengths equated to a depth of 4-10 m in Jinhae Bay, and was lower in the summer season than the depth due to suspended matter (ca. 4 m). Thus, the suitable depth for maximum growth of Nitzschia sp. might be extremely limited. In the growth kinetics for phosphate, half-saturation constant ($K_s$) was similar among different wavelengths, although the maximum growth rate was varied among different wavelengths. Because the $K_s$ was high than that of the phytoplankton, Nitzschia sp. might have adapted to the high nutrient concentrations, and have effective nutrient storage in the cell quota. Thus, Nitzschia sp. may be a useful species for bioremediation of the benthic layer in polluted inner bays by means of irradiated specific wavelength as blue.

부착미세조류에 의한 생물적 환경정화의 가능성을 시험하기 위해서 Nitzschia sp.(진해만 클론원종)을 이용하여, 생장에 미치는 광도 및 파장의 영향과 인산염 생장 동력학 실험을 수행하였다. 파장은 발광다이오드를 이용하여 청색(450 nm), 황색(590 nm), 적색(650 nm)그리고 형광등을 이용한 복수파장이었다. 청색파장에서 Nitzschia sp.의 생장은 다른 파장보다 높았으나, $100\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}\;s^{-1}$ 이상의 광량에서는 광저해현상을 보였다. 복수파장에서도 높은 광량($100\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}\;s^{-1}$이상)에서 최대세포밀도가 감소하는 현상이 나타났다. 진해만에서 복수파장의 보상광량($I_0$)에 해당하는 수심은 4-10 m이며, 부유물질에 따라 하계에는 수심(약 4m)이 극히 낮았다. 따라서 최대생장을 보일 수 있는 수심은 제한될 것으로 보인다. 생장동력학 실험에 따라 유도된 파장별 최대생장속도는 달랐지만, 반포화상수($K_s$)는 큰 차이가 없었다. $K_s$는 다른 부유성 미세조류와 비교하여 높아, 높은 인산염 환경에 적응되어 있으며, 세포내 인의 축척효율이 높을 것으로 보인다. 따라서 저층에 특정파장(생장 촉진효과를 보인 청색파장 등)을 주사함으로써 Nitzschia sp.의 생장을 촉진시켜 부영양화 된 저질의 영양염을 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 보이며, 이에 따라 빈산소 문제도 해소할 수 있어 생물적 환경정화에 유용한 대상 종으로 생각된다.