Sulfate Reduction in the Marine Environments: Its Controlling Factors and Relative Significance in Mineralization of Organic Matter

Sulfate reduction is a microbiological process which occurs ubiquitously in anaerobic marine environment. Sulfate reducing bacteria play a significant role in anaerobic decomposition of organic matter and regeneration of inorganic nutrients which supports the primary production in the water column (i.e., benthic-pelagic coupling) and, in special case, could be responsible for the harmful algal bloom in the coastal marine environment. Summary of the sulfate reduction rates reported in various marine sedimentary environments revealed that supply of organic substrates and presence of various electron acceptors (i.e., $O_2$, NO$_{3}$$^{[-10]}$ , Fe(III) and Mn(IV), etc.) for other aerobic and anaerobic respiration directly affect the sulfate reduction rate and relative significance of sulfate reduction in organic matter mineralization. Significance of temperature, macrophytes and bioturbation is discussed as factors controlling supply of organic substrates and distribution of electron acceptors. Finally, we suggest studies on the anaerobic microbiological processes associated with biogeochemical element cycles in the coastal environments of Korea where massive operation of organic enriched fish cage farm, frequent occurrence of toxic algal bloom and hypoxia and conservation of tidal flat are of major environmental issues.

해양환경의 황산염 환원율 조절요인 및 유기물 분해에 있어 황산염 환원의 중요성

황산염 환원은 혐기성 해양환경에서 황산염 환원 박테리아가 진행시키는 미생물 반응이다. 황산염 환원 반응은 저층으로 공급되는 유기물 분해의 상당 부분을 담당하며, 이때 발생되는 황화가스의 독성 및 주변 금속과의 높은 반응성, 그리고 유기물 분해시 유리되는 무기 영양염들의 수층 용출 등으로 인해 연안생태계 내의 생물 다양성 및 생지화학적 물질의 순환경로에서 중요한 역할을 한다 여러 해양환경의 퇴적토에서 보고 된 황산염 환원율과 이에 영향을 미치는 주요한 환경요인들에 대해 정리한 결과, 공급되는 유기물과 여러 전자수용체들(산소, 질산염, 산화 철, 망간 등)의 분포가 황산염 환원율 및 유기물 분해시 황산염 환원의 상대적 중요성에 직접 영향을 미치는 것으로 나타났다 아울러 전자수용체의 분포와 유기물의 양과 질을 조절하는 요인으로서 온도, 식생의 유무, 생물교란의 영향에 대해 토의하였다. 끝으로, 우리나라와 같이 갯벌이 발달되고, 유기물 부하가 높은 인공양식장의 가동, 부영양화 등으로 인해 혐기성 환경과 적조의 발생빈도가 점증하는 상황에서 유기(오염)물 분해과정과 영양염 순환 경로를 보다 잘 이해하기 위해서 황산염 환원을 중심으로 한 다양한 혐기성 미생물 생태연구가 중요함을 제안한다.