• 한국해양학회지:바다
• /
• 제26권2호
• /
• pp.110-123
• /
• 2021

시화호 인근 연안 퇴적물에서 유기물 분해 특성, 퇴적물로부터의 영양염 용출 및 주요 조절요인을 파악하기 위해 공극수와 퇴적물 내 지화학 성분, 혐기성 유기물 분해율, 황산염 환원율 및 저층 영양염 용출률을 측정하였다. 연구정점은 소래포구 인근 정점(E0), 송도갯벌 정점(E1), 오이도 선착장 부근 정점(E3), 시화 조력발전소 수문 앞 정점(E5)으로 선정하였다. 유기탄소와 공극수 내 암모니아, 인산염 농도는 정점 E0에서 가장 높게 나타났으며, 외측 해역(정점 E1, E3, E5)으로 갈수록 점진적으로 감소하였다. 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 정점 E0에서 각각 260.6 mmol C m^-2 d^-1와 91.4 mmol S m^-2 d^-1로 외측 정점들보다 각각 4-9배, 6-54배 높게 나타났다. 혐기성 유기물 분해에서 황산염 환원이 차지하는 비율은 정점 E3, E5에서 11-23%로 미미한 것으로 나타났으나, 정점 E0, E1에서는 47-70%로 황산염 환원에 의해 혐기성 유기물 분해가 주도되는 것으로 나타났다. 또한, 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 용존 유기탄소와 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다(r² = 0.795, 0.777). 한편, 정점 E0, E1, E3에서 퇴적물로부터 용출된 무기질소와 무기인은 각각 일차생산자가 요구하는 무기질소와 무기인의 120-510%와 26-178%를 공급하는 것으로 나타났다. 이상의 결과들은, 시화호 인근 연안 퇴적물 내 유기물 분해는 이용 가능한 용존 유기탄소의 공급에 의해 조절되고 있으며, 과도한 유기물 분해는 저층 영양염 용출을 촉진시켜 부영양화를 야기할 수 있음을 의미한다.

• 한국수산과학회지
• /
• 제32권5호
• /
• pp.680-687
• /
• 1999

남해 대륙붕 퇴적물에서 인의 생지화학적 순환을 이해하기 위해 남해에서 채취한 14개 퇴적물 주상시료에 포함된 인의 형태와 공극수를 분석하였다. 건조시킨 퇴적물에서 순차추출을 통해 5 가지 상의 인을 정량화하였다: 1) 약하게 결합되었거나 교환 가능한 인, 2) 철 광물-인, 3) 자생광물-인, 4) 쇄설성 무기인 5) 잔류 유기인. 총 인의 함량은 공극수로 인을 용출시킨 결과로 퇴적물 깊이에 따라 감소하였다. 반응성 인은 총 인의 $20\~50\%$를 차지하며, 철광물-인이 반응성 인의 $70\~80\%$를 차지하여 가장 중요한 상으로 나타났다. 철 광물-인은 퇴적물의 깊이에 따라 감소하였다. 공극수에 용존된 인은 철 광물-인과 거울상으로 대비되어 철 광물이 해수로 되돌려지는 인의 양을 제한하는 인자로 드러났다. 자생광물-인은 총 인의 $5\%$ 미만으로 가장 적은 양을 차지하여 해수로 공급된 반응성 인을 퇴적물로 제거하는 데 크게 기여하지 못하였다. 이것은 대륙붕 퇴적물이 반응성 인을 잠시 보관하고 있지 영구히 제거하고 있지 못함을 의미한다. 분석결과는 해역간에 차이를 보였다. 낙동강 하구역 정점은 육지에서 공급이 많은 까닭에 총 인과 반응성 인을 가장 많이 함유하고 있었다. 이곳에서 퇴적물 표층에 있는 수산화철은 인이 해수로 공급되는 양을 조절하는 것으로 판단된다. 남해 연안역과 동중국해의 표층퇴적물에 포함된 총 인의 농도는 500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$ dry-sediment로 비슷한 수준이었다. 남해 연안역에서는 동중국해역에 비해 철 광물-인을 많이 함유한 대신 쇄설성 무기인의 함량이 적었다. 이러한 차이는 퇴적입자의 물리특성과 생물생산력이 다름에서 비롯될 것으로 예상되는데 이 두 요인은 육지에서 떨어진 거리에 지배될 것으로 예상된다.

• 생태와환경
• /
• 제33권4호통권92호
• /
• pp.380-386
• /
• 2000

순수배양한 조류와 자연군집의 식물플랑크톤을 대상으로 유기인삼염해분해효소의 kinectic parameter를 비교하였고, 용존무기인의 농도와 각 parameter와의 관계를 알아보았다. 기질과의 친화력을 나타내는 AP$_{ase}$의 K$_{m}$은 조류의 종마다 매우 상이한 값을 보였다. Chlorella sp.를 제외한 녹조류가 다른 종에 비해 큰 K$_{m}$을 보였고, 규조류와 Chlorella sp.에서 작은 K$_{m}$을 보였다. 순수배양한 남조류 Anabaena flos-aquae에서 extracelluar free enzyme 의 K$_{m}$이 cell-bound enzyme의 K$_{m}$보다 작았다. 자연군집인 소양호에서는 남조류 Anabaena sp. 가 우점하였던 여름의 식물플랑크톤의 K$_{m}$이 규조류가 우점하였던 봄의 군집보다 컸다. AP$_{ase}$ 활성도의 V$_{max}$는 수중의 DIP 농도보다는 식물플랑크톤의 세포내 인의 함량에 직접적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 소양호에서 가을부터 봄까지 extracelluar free enzyme의 활성도가 총 AP$_{ase}$ 활성도의 36${\sim}$97%의 기여를 하였는데, 이는 이 시기에 extracelluar free enzyme이 호수의 인순환에서 매우 중요한 요인으로 작용한다는 것을 시사한다. 그리고 extracelluar free enzyme과 총 AP$_{ase}$의 K$_{m}$이 거의 비슷하였는데, 이는 extracelluar free enzyme이 조류로부터 기인되었기 때문으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.13-24
• /
• 1988

생물학적(生物學的) 유동층(流動層)에 있어서 산소전달(酸素傳達) 시스템을 개발하기 위하여 수심(水深) 32 m 인 U자형 심층폭기장치(深層曝氣裝置)에 대한 관내(管內)의 유체(流體)흐름 특성 및 산소전달(酸素傳達) 특성과 생물학적(生物學的) 유동층내(流動層內)에서의 생물막(生物膜) 특성 및 산소이용(酸素利用) 관계를 연구한 결과, 심층폭기장치(深層曝氣裝置) 관내(管內)의 액체순환을 위한 추진력은 하향관(下向管) 공기주입 위치와 하향공기량(下向空氣量)의 영향을 받으며 액체의 흐름은 플러그류(流) 특성임을 확인하였다. 또한, 관내(管內) 순환유속을 0.52 m/s로 유지시킬 때 $K_La$ 값은 상향관(上向管) 25~30 m 구간에서 최대치를 나타내었고, 심층폭기장치(深層曝氣裝置)로부터 생물학적(生物學的) 유동층(流動層)에 이용될 용존산소 공급효율은 56~81%로 계산되었다. 심층폭기장치(深層曝氣裝置)를 이용한 생물학적(生物學的) 유기폐수(有機廢水) 처리에 있어서 용존산소 농도가 9.2 mg/l 이상인 경우, 생물막(生物膜) 내부의 물질확산 및 대사의 제한인자는 유기물(有機物)이었으므로 처리효율의 저하됨이 없이 유기물(有機物) 부하량(負荷量)을 효과적으로 증대시킬 수 있다.

• 한국수산과학회지
• /
• 제40권1호
• /
• pp.39-49
• /
• 2007

Species competition among the toxic dinoflagellates Alexandrium tamarense and Gymnodinium catenatum and the diatom Skeletonema costatum was simulated using a mathematical model. Prior to the model simulation competition experiments using the three species were conducted to obtain data for validation by the simulation model. S. costatum dominated at a density of ${\sim}10^{4}\;cells/mL$ compared to the other species in the medium with dissolved inorganic phosphorus (DIP). The growth of S. costatum was also stimulated by the addition of dissolved organic phosphorus (DOP), such as uridine-5-monophosphate (UMP) or glycerophosphate (Glycero-P), although this species is unable to take up DOP. This implies that the growth of S. costatum may be supported by DIP, which is hydrolyzed by alkaline phosphatase produced from A. tamarense and G. catenatum. The species competition model was run assuming the environmental conditions of northern Hiroshima Bay, Japan, during spring and summer. G. catenatum increased in cell density and neared the level of S. costatum at the end of the calculation. In the sensitivity analyses by means of doubling and halving parameters, depleted DIP had little effect on the cell density of G. catenatum. However the growth of A. tamarense and S. costatum was significantly affected by changes in the parameter values. These results indicate that if DIP depletion is ongoing, species that have a large phosphate pool in their cells, such as G. catenatum, will predominate in the community.

• 유기물자원화
• /
• 제16권3호
• /
• pp.75-82
• /
• 2008

상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 반응조을 이용한 프로피온산의 처리시 고농도 황산염의 영향을 조사하였다. 반응조의 평균 유기물 부하와 수리학적 체류시간은 $1.2kg \;COD/m^3{\cdot}d$와 1.6일로 유지하였다. 황산염이 없는 조건에서 UASB 반응조의 경우 95%의 COD 제거율을 보였으며 황산염이 $2,000mgSO_4^{2-}/L$로 존재하는 경우 용존 황화물의 영향으로 COD 제거율이 83%로 감소하였다. 메탄 생성균과 황산염 환원균의 경쟁관계를 평가하기 위하여 미생물의 상호작용에 관해 조사하였다. $COD/SO_4^{2-}$ 비가 1인 경우 이용 가능한 전자 수용체의 평균 58%가 메탄 생성균에 의해 이용되며 나머지가 황산염 환원균에 의해 사용되었다. 초산과 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도의 경우 미생물이 기질에 적응함에 따라 증가하였다.

• 자원환경지질
• /
• 제42권5호
• /
• pp.471-477
• /
• 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.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제12권3호
• /
• pp.239-243
• /
• 2007

울릉분지의 일부 저층수에서 아질산염의 존재가 확인된 것은 용존산소가 매우 풍부한 환경에서 예상되지 않던 결과로서 괄목할만한 사실이었지만 과학적으로 설명되지 않았다. 오캄의 제안에 따르면 가능한 몇 가지 설명 가운데 대륙사면 표층 퇴적물 안에서 일어나는 탈질산화의 중간산물로써 해수로 유출되는 것이 제반 여건과 가장 잘 부합된다. 그런데 울릉분지에서는 이런 탈질산화에 따른 무기질소의 손실을 보상하는 특별한 방법이 존재하지 않은 것으로 보이며 이는 현재 심해수의 낮은 질소: 인의 비와 일맥상통한다. 여기에 열염순환을 약화시키는 온난화의 효과가 가중될 경우 현재의 생물펌프가 위축될지 또는 현재 식물플랑크톤 군집을 대체하는 새로운 군집으로 바뀌게 될지도 모른다. 그 경우 이는 동해 생태계가 직면하게 될 심각한 도전이 될 것이다. 한편으로는 수중에 산화제가 풍부함에도 불구하고 표층 퇴적물의 유기탄소함량이 아주 높게 나타나서 울릉분지에서 질소(유기물)의 순환에 대해 풀리지 않는 문제가 여전히 남아있다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제2권2호
• /
• pp.151-159
• /
• 1997

1995년 6월, 남해안 통영지역 가두리양식장 해수-퇴적물 경계면에서 입자상유기물의 수직유입량과 용존산소의 소모량, 영양염류의 용출량을 관측하였다. 입자상유기물의 수직유입량은 저층고정식 sediment trap을 이용하였으며, 용존산소의 소모량과 영양염류의 용출량은 benthic chamber method로 측정하였다. 가두리양식이 연안부영양화에 미치는 영향과 가두리에서 유출된 입자상유기물의 확산강도를 정량하기 위해, 가두리 아래(수심 약 18 m, Cage Site)와 가두리에서 수평으로 약 100 m 가량 떨어진 곳(수심 약 32 m, Control Site)의 해수-퇴적물 경계면에서, 암모니아와 인산염, 규산염의 용출량을 비교하고, 탄소와 질소와 인의 mass balances를 추정하였다. 관측결과, 가두리정점(Cage Site)으로는 6400 mg C $m^{-2}d^{-1}$의 입자상유기물이 유입되었고, 동시에 230 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$ 이상의 용존산소가 소모되었다. 따라서 탄소의 경우, 가두리 아래 해저면으로 공급되는 유기 입자의 약 40%에 달하는 양이 해수-퇴적물 경계면에서 분해되며 (ca. 2400 mg C $m^{-2}d^{-1}$), 나머지 약 60%는 퇴적되어 매몰되는 것으로 보인다. (ca. 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$) 그러나 대비정점(Control Site)에서는 가두리정점에 비해 상대적으로 적은 양의 유기물유입과(ca. 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$), 낮은 용존산소소모율이 관측되었다(75 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$). 관측결과는 가두리에서 투기되는 대부분의 입자상유기물이 가두리 아래 해저면에 집중적으로 퇴적되고 있음을 보여주며, 가두리 부근 해저면으로 확산되는 입자상유기물의 양은 가두리에서 멀어질수록 급속히 감소함을 시사한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제9권3호
• /
• pp.12-19
• /
• 2004

정제된 Aldrich 휴믹산(PAHA)과 한외 여과된 다양한 크기의 PAHA 성분들(PAHA UF fractions)을 이용하여 여러 고리 방향족 탄화수소(PAH)와의 결합 메커니즘을 조사하였다. 유기탄소 결합계수($K_oc$)는 전통적인 Stern-Volmer 형광 소광법과 변형 형광 소광법 두 가지를 이용하여 구하였다. 구해진 Pyrene $K_oc$ 값은 PAHA 농도와 자유 용존 pyrene 농도에 의존하였다. 이러한 비선형 흡착결합 양상은 두 물질간의 흡착성 고유상호작용이 존재한다는 것을 암시하였다. 상대적으로 분자크기가 작은 naphthalene은 중간 크기의 PAHA UF fractions과의 결합에서 높은 $KK_oc$ 값을 보여준 반면 분자 크기의 큰 PAH,즉 pyrene의 경우에는 PAHA UF fractions 크기가 크면 클수록 더 결합이 잘 되었다. 이러한 두 PAH 물질간의 불일치한 크기별 결합양상은 현재까지 제시된 고유 결합 메커니즘들 중의 하나 인 크기별 배제(size exclusion) 효과로 잘 설명되었다. 다양한 pH 조건하에서의 PAH $K_oc$ 실험에서는 일반적으로 pH가 낮아질수록 휴믹산의 산성작용기가 중화되고 그에 따라 휴믹산내의 소수성 영역이 커짐으로 인해 pyrene과 휴믹산과의 결합정도는 커졌다. 그러나 큰 사이즈의 PAHA UF fraction(>100K Da)을 사용한 실험에서는 낮은 pH가 아닌 특정 pH 범위에서 또 하나의 높은 pyrene $KK_oc$ 값을 보여줌으로서 크기별 배제 효과가 존재함을 뚜렷이 보여주었다. 이러한 크기별 배제 효과는 휴믹산의 홀(hole)구조가 PAH 크기에 적합하게 구성되어 있는 조건(휴믹성분 크기 혹은 pH)에서만 작용하는 것으로 보인다.