• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.35-45
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• 2004

This paper reviewed effects of global climatic changes on wetland biogeochemistry, Wetlands play key roles in global as well as local material cycle, which includes carbon sequestration, $CH_4$ emission and DOC leaching, Increased air temperature, elevated $CO_2$ levels and changed precipitation patterns are believed to affect those processes substantially by modifying oxygen supply, carbon sources, and decomposition rates. For example, elevated $CO_2$ may increase $CH_4$ emission as well as DOC leaching from wetlands. In addition, interactions of multiple effects warrant further investigation.

• 생태와환경
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• 제37권4호통권109호
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• pp.436-447
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• 2004

습지를 규정하는 주요한 특징의 하나인 습지식물은 장기간의 침수로 인해 혐기성 상태로 존재하는 습지 퇴적물에서 생존을 위한 특별한 적응방법을 발달시켰다. 식물체내에 넓게 분포하고 있는 다공성의 세포는 공기중의 산소를 뿌리로 운반하기 위한 통로로 작용하며, 농도차이에 의한 확산과 압력차이에 의한 대류에 의하여 산소가 운반되어진다. 이러한 식물체 내에서의 산소이동은 식물이 혐기성 퇴적물 속으로 뿌리를 내리고 생존하게 하는 주요한 기작이 된다. 뿌리로 이동되어진 산소는 혐기성 퇴적물로 확산되어져서 뿌리주변의 퇴적물은 산화상태로 변화시키고, 뿌리의 호흡, 미생물의 호흡, 미생물에 의한 유기물 분해반응을 촉진시키게 된다. 또한 습지식물은 생장에 필요한 수분을 뿌리로 흡수하며, 이는 지표수와 퇴적물내 공극수가 뿌리주변으로 이동하게 되는 추진력이 된다. 습지 퇴적물은 식물의 사체에서 기인하는 유기물에 의해 수리학적 전도도가 작아서 퇴적물내 물의 움직임이 미미하나, 식물에 의한 물의 흡수는 퇴적물내 물의 움직임을 촉진시키게 된다. 이러한 식물의 특별한 적응기작은 해부학적, 형태학적, 생리학적으로 많은 연구가 수행되어져 왔으나, 이러한 적응기작들에 퇴적물내 생지화학적 반응에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 수준에 머물러있다. 퇴적물내 생지화학적 반응들은 수체에서 유입된 미량 오염물질의 이동 및 변형과정에 영향을 미치게 되므로 식물의 작용에 의한 생지화학적 반응의 변화들은 미량 오염물질의 거동에 영향을 미치게 되며 나아가 수자원과 수질 생태계에 영향을 초래하게 된다. 따라서 식물의 존재와 성장에 따른 퇴적물내 생지화학적 반응의 변화는 생태학적 환경에서 습지의 중요성을 인식하는데 필요한 연구과제라 사료된다. 난이도, 변별도 등에서 유사하므로 당분간 계속 사용하여도 될 것이다. 따른 변화(變化)는 볼 수 없었다. ATP 첨가(添加)로서는 0.30mM의 농도(濃度)에서 0.15 mM의 농도(濃度)에 비(比)하여 Young 율(率)이 낮았다. 3) 외경동맥(外經動脈)의 종절편(縱切片)의 Young 율(率)은 생리적식염수(生理的食鹽水)에 둔 군(群)에서는 15분(分), 45분(分) 및 75분(分)에서 각각(各各) 2.12, 2.48 및 $2.46{\times}10^7 dyne/cm^2$으로서 실험초기(實驗初期)에 비(比)하여 후기(後期)에서 Young 율(率)이 약간(若干) 높은 경향(傾向)을 나타내었고, 이러한 경향(傾向)은 ATP의 첨가(添加)로서도 비슷하였다.수량(收量)과 자실체형성(子實體形成) 소요일(所要日)의 관점(觀點)에서 보면 C/N율(率) 30.46이 어느정도 적당(適當)한 것 같다. 4. Thiamine $50{\mu}g%,\;KH_2PO_4$ 0.2%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 $0.02{\sim}0.03%$일때 균사(菌絲)와 자실체(子實體) 생육(生育)이 우수(優秀)하였으며 미량원소(微量元素)로서는 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$,\;ZnSO_4{\cdot}7H_2O$ 및 $MnSO_4{\cdot}5H_2O$가 공존(共存)하면 생육촉진(生育促進)의 상승효과(相乘效果)가 인정되었으나 3이원소(元素)중 Mn이 결핍(缺乏)하면 균사(菌絲)와 자실체(子實體)의 생육(生育)이 다소 저하되었다. 이들 염류(鹽類)의 최적농도(最適濃度)는 각각 0.02mg%이었다. 5.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.283-283
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• 2021

혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 경계부로써 1) 수문학적 관점에서는 하도와 하상간의 물교환이 이루어지는 공간으로 다양한 물리적·화학적 작용이 발생, 2) 생지화학적인 관점에서는 하상 간극수 흐름에 의한 전이대(ecotone)를 형성하여 용존산소·영양물질·용존유기탄소의 이동뿐만이 아니라 지하수로부터 열에너지·무기염류의 공급을 유도하면서 높은 생지화학적 활동과 변환을 야기하는 산화·환원 반응구역, 3) 생태적인 관점에서는 저서생물과 지하 유기체종을 특징으로 하는 서식지이나 잠재적인 레퓨지움(refugium) 등의 관점에서 해석될 수 있다. 국내 하천환경의 생태학적 지속가능성을 위한 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 중요성이 점차 증대되고 있지만 우리나라는 여전히 지하수의 이용 및 보전과 지하수의 안정적인 수량·수질 확보를 목표로 관리를 추진하고 있다. 따라서, 실질적인 지표수-지하수 혼합대에서 발생하는 다양한 현상의 이해나 관리방안에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 지표수-지하수 혼합대에 관한 보고서, 논문 등을 종합하여 혼합대의 영향인자를 살펴보면 1) 수리수문 특성에는 수리전도도·하천 수위·하천 유속·하천수 수온, 2) 수질 특성에는 유기오염물질·영양염류, 3) 수생태 특성에는 대형무척추동물 등으로 분류할 수 있다. 지금까지 단일 연구분야의 접근방법으로 다양한 현장측정기법 및 모델링을 통한 혼합대 연구가 수행되고 있지만, 혼합대가 가지는 환경적 중요성에 대한 이해와 인식이 부족하고, 혼합대 내부에서 발생하는 복합적인 프로세스로 인해 전문가들조차 연구에 어려움을 가질 것이다. 지표수-지하수 혼합대의 효율적인 관리를 위해서는 수리수문·수질·수생태 등 다양한 시각에서 접근하여 학제간 융합연구를 통해 기초 데이터를 상호교환하고, 기존의 혼합대 조사에 부족한 부분을 해결할 필요가 있다. 향후 하천 기저유출 및 혼합대 기초자료 구축, 혼합대 흐름 정량화, 하천복원사업에 의한 혼합대 영향 규명 등의 연구를 수행함으로써 혼합대를 체계적으로 관리할 수 있는 기술 방안을 제시할 필요가 있다.

• 한국습지학회지
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• 제12권2호
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• pp.59-65
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• 2010

습지는 식생과 수위 정도에 따라 다양한 물리 화학적 특성을 보이는 생태계로 작은 공간내에서도 다양한 생지화학적 반응이 일어날 수 있다. 특히, 용존유기탄소와 무기질소는 습지 내 생물학적 반응 정도를 결정하는 주요 인자로 탄소와 질소의 동태를 파악하고, 습지 환경의 변화 즉, 식생과 수위 및 계절변화에 따른 시공간적 패턴을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구는 실험을 위해 인공적으로 건설, 운용되고 있는 인공습지에서 식생유무와 수심정도, 계절에 따라 토양시료를 채취, 분석하였다. 그 결과, 용존유기탄소와 질산염의 함량이 식생이 있는 지역에서 모두 높게 나타났다. 용존탄소는 식생이 있는 경우, 수심이 깊은 지역에서는 평균 $0.37mg{\cdot}g^{-1}$, 수심이 낮은 지역에서는 $0.31mg{\cdot}g^{-1}$로 나타나 수위 정도에 따라 차이를 보였다. 이는 식생에서 제공되는 뿌리 삼출물의 증가와, 미생물의 유기물 분해작용의 복합적인 영향에 의한 것으로 판단된다. 반면, 질산염 함량은 수심에 따라 유의한 차이를 나타내지 않았으며, 이는 식생의 유무가 수심보다 질산염의 동태에 주요 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다. 본 연구결과, 습지의 환경조건, 특히 수심이나 식생의 유무에 따라 탄소와 질소의 양적, 질적인 차이가 나타나며, 이는 습지 내에서 진행되는 생지화학적 반응의 시공간적 패턴에 영향을 미칠 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.918-924
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• 2008

이 연구는 습지의 수생 식물이 퇴적물에 유발하는 생지화학적 변화들을 식물이 존재하는 퇴적물과 존재하지 않는 퇴적물의 공극수 및 퇴적물을 비교 분석함으로써 살펴보았다. 현장 실험을 통하여 식물의 생장기간 동안 rhizosphere에서 높은 SO$_4{^{2-}}$ 농도가 관찰되었고, 이는 식물의 뿌리에서 방출된 산소가 주변 퇴적물에 존재하고 있는 sulfide를 산화시킨 결과라 판단된다. 측정된 AVS의 농도는 SO$_4{^{2-}}$ 농도 증가를 보여주기에 충분한 양이 존재하였고, 관찰된 SO$_4{^{2-}}$ 농도를 발생시키기 위해 AVS 산화에 요구되는 산소량은 0.85 g/m$^2$ day로 다른 연구자들의 연구결과와 부합되는 결과를 도출하였다. 식물이 존재하지 않는 퇴적물의 경우 대부분의 AVS가 지표면에 존재하고 있는데 비해 식물이 존재하는 경우 rhizosphere에서 가장 높은 농도의 AVS가 존재하고 있는 것으로 보아 식물의 evapotranspiration에 의해 지표수내 SO$_4{^{2-}}$가 혐기성 상태인 퇴적물 내부로 활발히 이동되어 졌음을 알 수 있다. 그 외에도, 식물에 의해 증가된 유기물은 퇴적물에서 탄소 순환에 중요한 역할을 하는 $\beta$-glucosidase 효소의 활성도를 증가시켰다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권2호
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• pp.120-129
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• 2012

낙동강 하구에 위치한 갯벌 퇴적물에서 2005년 7월부터 2006년 9월까지 퇴적물-수층을 통한 산소와 용존 무기질소 플럭스, 그리고 탈질소화율을 계절별로 조사하였다. 현장 조건 수온에서 퇴적물 배양을 통해 측정된 산소 플럭스의 범위는 $-37.0{\sim}0.5mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, 수온이 증가할수록 퇴적물에 의한 산소소모가 많아져, 수층에서 퇴적물로의 산소 플럭스가 증가하였다. 탈질소화율은 $4{\sim}2732{\mu}mol\;N\;m^{-2}\;d^{-1}$의 범위로 같은 방법으로 측정한 국내 연안의 결과보다 높은 값을 나타냈고 산소 플럭스와 유사한 계절변화를 보였다. 질소동위원소를 이용하여 측정된 탈질 소화율은 수층에서 퇴적물로 유입되는 질산염 플럭스와 높은 상관관계를 보였다. Isotope pairing technique에서 계산되는, 총 탈질소화 중 "수층에서 유입된 질산염을 이용하는 탈질소화($D_w$)"도 수층에서 유입되는 질산염 플럭스와 양의 상관 관계를 보여 수층에서 유입되는 질산염이 탈질소화의 계절변동의 원인임을 시사하였다. 여름철에 질산염농도가 높은 담수의 유입 증가가 낙동강 하구 퇴적물로의 질산염 유입과 탈질소화를 촉진시킨 것으로 추정된다. 낙동강 하구 퇴적물에서 생지화학적 과정의 일반적인 패턴 및 경향을 파악하기 위하여, 이 연구에서 측정된 여러 생지화학적 플럭스를 방향과 크기에 따라 분류하여 보았다. 그 결과, 수온과 질산염 유입 변화에 따라서 여름철에는 수층에서 퇴적물로의 산소와 질산염 플럭스가 높게 나타나고 탈질소화도 높은 반면, 여름철을 제외한 나머지 시기에는 이들 플럭스가 낮아, 갯벌 퇴적물의 생지화학적 과정이 낙동강 담수 유입에 민감하게 반응함을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.471-477
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• 2009

물속에 우라닐이온(${UO_2}^{2+}$) 형태로 존재하는 산화우라늄을 철환원세균인 스와넬라균(Shewanella p.)을 이용하여 제거하는 실험을 수행하였다. 용액상의 우라늄 초기농도는 $50{\mu}M$ 이었으며 미생물과의 반응에 의해 점차 그 농도가 감소하였고, 약 2주 후에 거의 대부분의 우라늄이 제거되었다. 우라늄이 제거된 기작은 대부분 미생물 표면에 대한 흡착, 침전 및 광물화에 의한 것이었다. 투과전자현미경으로 관찰한 결과로는 미생물 표면에 흡착되어 점차 결정화되어가는 우라늄이 큰 광물로 성장하고 여러 미생물개체 및 유기분비물과의 결합을 통해 그 크기가 수 ${\mu}m$ 이상으로 커져가는 것을 확인하였다. 이러한 미생물에 의한 우라늄 광물의 성장 및 결합은 방사성폐기물처분장의 우라늄 거동에 큰 영향을 끼칠 수 있으며, 특별히 본 실험에서 관찰한 생지화학적인 금속환원미생물의 역할에 의해 지하 우라늄의 이동이 상당히 지연되는 효과를 거둘 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.53-64
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• 2009

습지는 다양한 생지화학적 반응기작을 통하여 폐수로부터 유입되는 유기오염물질을 완화/정화하는 지역으로 알려져있다. 본 연구에서는 습지에서 다양한 물질의 성상과 거동을 모의하기 위하여 수학적 모형을 개발하였다. 개발한 모형은 1차원 수직 포화 모형으로 이류, 수리학적 분산, 미생물에 의한 생분해, 산화/환원반응, 식생과 조수 등 외부환경의 영향을 고려하였다. 조수의 영향은 퇴적물 내 공극수의 흐름에 주기적인 변화를 일으키고, 계절에 따라 식생은 증발산과 뿌리로부터의 산소공급을 통해 흐름과 근권 내 산화/환원 환경에 영향을 미친다. 개발된 모형을 적용하여 습지퇴적물 내에 존재하는 관심물질의 공간적 및 시간적 분포 모의를 위한 가상의 수치실험을 수행하였다. 또한 대표적인 중금속 오염물질의 하나인 크롬의 습지퇴적물 내 성상과 거동을 모의하였다. 모의 결과는 식생 뿌리와 조수가 습지퇴적물 내 전자수용체, 환원물질, 중금속의 분포에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권1호
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• pp.112-122
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• 2007

석탄회는 독특한 화학조성과 광물학적 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 석탄회의 철산화광물에는 중금속원소들이 다량 농집되어 있어서 침출이 일어나는 환경에서는 토양과 지하수 및 해양오염의 가능성이 높다. 본 연구에서는 해안가에 위치한 당진화력 발전소에서 배출하고 있는 석탄회와 주변 해수와의 반응과정에서 토착 미생물이 어떤 역할을 하는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 해수와 석탄회를 혼합하여 배양기에 60일 동안 보관하면서 물시료와 석탄회 시료를 분석함으로써 박테리아의 활동에 따른 광물의 상변화 및 해수의 지화학적 변화 정도를 살펴보았다. 매립호수에서 해수의 평균 pH는 8.97이다. 지화학적 변화 결과에 비추어 볼 때, 박테리아의 활동은 실험 시작 7일 이후부터 급격하게 활성화되었다. ${SO_4}^{2-}$는 글루코스를 첨가한 시료에서 다른 처리방식에 비해 현저하게 감소하는 경향을 나타낸다. 매립호수에 서식하는 박테리아는 주로 Mn, Fe, Zn와 반응하여 매립호수로부터 금속이온을 제거시킬 수 있을 뿐 아니라 탄산염 광물을 형성하는 과정에서 이산화탄소를 고정시킬 수 있는 역할도 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제20권4호
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• pp.199-205
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• 2015

해양에서 질소와 인은 해양의 주된 일차생산자인 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 원소이다. 우연히도 대양 해수의 N/P 비는 16이란 상수를 보이며, 질산염과 아질산염의 몰농도를 인산염의 몰농도로 나눈 값으로 계산된다. 해양내부의 생태계 역학과 생지화학적 순환 이해에 아주 유용하게 쓰여왔다. 동해는 독자적인 해수연직순환 체제를 보유한 작은 대양의 특성을 가지고 있고 적절한 반응시간과 연구를 위한 접근성이 좋기 때문에 기후변화와 관련된 연구를 진행하기에 적합하고 N/P 비를 이용하여 기후변화에 관련된 환경변화에 관한 논문이 최근에 자주 발표되고 있다. 그런데 인용되는 N/P비는 논문마다 달라서 해석에 혼선을 빚기도 하므로 기존의 영양염 자료 가운데 자료의 품질에 대한 신뢰도가 높은 자료를 선별해서 동해 N/P비의 대표값을 찾아 보았다. 2000년도를 기준으로 동해 전체를 대상으로 계절적 수온약층 아래의 수심이 300 미터를 넘는 해수의 N/P는 $12.7{\pm}0.1$로 괄목할 만하게 좁은 범위로 나타났다. 향후 추가적인 연구를 통한 새로운 N/P 비 값이 제시되기 전까지는 본 연구에서 제시된 값이 사용되어 상이한 N/P 비로 인한 생지화학적인 순환과 생태계 반응에 대한 해석에서 혼선이 최소화 되기를 희망한다.