본 연구는 국내 최대의 수질정화용 인공습지인 시화호 인공습지의 개방수역(open water)에서 식물플랑크톤에 의한 광합성특성 및 유기물생산력을 조사 평가하여 효율적인 습지관리를 위해 open water관리방안의 기초자료를 제공하기 위함이다. 식물플랑크톤의 광합성특성 및 1차 생산력은 유입수의 수질특성과 체류시간이 다른 반월천습지와 동화천습지의 open water에서 조사되었다. 조사기간 동안 시화호 인공습지내 5개 open water에서 식물플랑크톤에 의한 1차 생산력은 $481{\sim}11,275mgC\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위로 연중 부영양화 수준을 보였고 계절과 지점에 따라 변동이 컸다. 시화호 인공습지에서 식물플랑크톤의 P-I curve 모델계수를 통한 광합성특성은 두 습지로 유입되는 유입수의 상반되는 수질특성(인과 질소 농도)에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 최대광합성속도 (Pmax)는 $42{\times}1,014 mgC\;m^{-3}\;hr^{-1}$로 chi. ${\alpha}$ 농도와 양의 상관(R=0.47)을 보였다. 식물플랑크톤의 광합성효율을 나타내는 동화계수(AN)두 습지 모두 고습지와 저습지의 AN값의 차이를 보이지 않았지만 동화천습지의 AN값이 평균 8.5gC $gChl^{-1}\;hr^{-1}$로 반월천습지의 평균 5.8gC $gChl^{-1}\;hr^{-1}$보다 높은 값을 보여 인 농도가 높은 동화천습지에서 식물플랑크톤의 광합성효율이 큰 것으로 나타났다. 두 하천의 수질특성으로부터 식물플랑크톤의 광합성효율은 질소보다 인 농도 그리고 작은 TN/TP와 관련이 있는 것으로 사료된다. 낮은 광도에 대한 광합성능력을 나타내는 초기기울기와 동화계수 사이에는 높은 양의 상관(R=0.81)을 보인 것으로 보아, 낮은 광조건에서 광합성능력이 큰 식물플랑크톤이 광합성효율도 큰 것으로 나타났다. 본 연구에서 시화호 인공습지의 open water에서 식물플랑크톤에 의한 유기물생산이 매우 높은 것으로 보아 식물플랑크톤이 습지의 수질 및 수처리효율에 영향을 미칠 것을 판단된다. 습지의 수처리효율을 향상시키기 위해서는 체류시간을 짧게 해주거나 open water의 면적을 줄여 식물플랑크톤의 증식을 억제하거나 또는 증식한 식물플랑크톤이 습지외부로 유출되지 않도록 하는 관리방안이 필요할 것으로 본다.
인공산성비를 처리하였을 때 작물이 입는 피해양상 상호간의 관계를 알아보기 위하여 벼(일품벼), 콩(만리콩), 감자(대지), 고추(풍촌)에 pH 1.8, 2.3, 2.8인 인공산성비와 PH 6.0인 인공비를 출아 또는 정식 후 30일 부터 수확기까지 2주 간격(감자는 1주 간격)으로 처리하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1. 인공산성비에 의한 잎의 가시적 피해는 벼, 콩, 고추는 pH 1.8과 2.3처리에서는 갈색 반점으로 나타났고, pH가 낮을수록 피해가 더 심했다. 감자는 어느 pH의 인공산성비 처리에서도 가시적 피해가 없었다. 2. 엽록소 함량은 벼와 감자에서는 인공산성비 처리간에 차이가 없었지만 고추와 콩에서는 인공산성비 pH가 낮을수록 잎의 엽록소 함량이 감소하였다. 3. 광합성 능력은 벼에서는 인공산성비 pH간에 차이가 없었다. 그러나 콩, 감자, 고추는 pH 2.8과 6.0에서는 차이가 없었으나 pH 2.8이하에서는 pH가 낮을수록 광합성 능력이 감소하였다. 4. 벼, 콩, 감자의 수량은 인공산성비 pH간에 차이가 없었으나 고추에서는 인공산성비의 pH가 낮을수록 과장, 과경, 1 과중, 주당 과실수, 과실 수량은 감소하였다. 5. 산성비에 대한 내성이 큰 벼와 감자에서는 가시적 피해가 다른 조사형질과는 상관이 없었다. 한편 내성이 약한 콩과 고추에서 가시적 피해는 콩의 엽록소 함량과 광합성 능력, 고추의 광합성 능력과 수량간에 부의 상관이 있었다.
접목을 실시할 때 접수와 대목의 적정한 생육은 접목을 용이하게 할 뿐만 아니라 활착 후 접목묘의 묘소질 지속에도 커다란 영향을 미칠 수 있다. 자연광 조건에서 육묘를 실시하면 묘의 생육이 불균일하여 묘소질이 일정치 않게 된다. 그러므로 인공광을 이용한 폐쇄된 환경 조건에서 육묘가 바람직하나, 대목용 박에 대한 적정 광합성 유효광량자속 또는 광주기가 제시되지 않고 있다. 본 연구의 목적은 대목용 박의 초기 생육에 미치는 광합성 유효광량자속과 광주기의 영향을 구명하는 데 있다. (중략)
자연계에 배출되는 유기물함유폐수는 Figl 에 나타난 바와 같이 미생물의 생태적변동에 의해 정화된다. (표 1참조)이 자연현상을 인공장치에 의해 효율좋게 정화시키는 연구를 20수년전부터 개시하여 Test plant 및 Pilot plant을 작제하여, 검토하여 현재는 Fig. 2.에 나타난 바와 같은 실용화 plant가 다수, 가동하게 되었다. Fig. 2의 flow pheet를 개약설명한다. 먼저 폐수원액은 vibrating filter를 통과시키므로서 고형물은 제거된다. 이 용액을 구기조(Aeration tank)에 투입하여, 맹렬히 통기하면서, 호기분해를 행한다. 1 일간, 포기후, 호기성균체를 포함한 용액을 다음의 광합성세균배양조에 이행시켜, 4 일간 체류시키므로서 광합성세균등을 증식시킨다. 그후 응집침전제를 첨가하여, 광합성세균등의 Bacterial mass는 회수된다. 그 상맥부는 최종적으로 포기되고, (동기, 한랭에 있어서는 산포여상 Contact oxidation tower를 통과시킨다.) 소량의 침전제을 분리한 후 방류한다, 광합성세균이용에 의한 수처리기술의 특징은 1) 농후유기폐수를 희석하지 않고 정화처리할 수 있다. 2) 표3에 나타난 바와같이 적용할 수 있는 폐수의 종류는 많다. 3) 부산물로서 회수한 균체는 축산사료나 수산사료로서 이용할 수 있다. 표4 및 표5는 산난계 및 부화직후의 치어의 첨가사료 로서 이용한 일예이다.
인공광하의 풍동 내에서 $CO_2$ 농도와 기류속도 제어가 플러그묘 개체군의 생육에 미치는 효과를 분석하고자 시도된 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 인공광하에서 묘개체군의 줄기 길이 및 직경, 초장, 순광합성속도 등에 미치는 기류속도의 영향은 저농도의 $CO_2$ 조건보다는 고농도의 $CO_2$ 환경에서 분명하게 나타났다. 기류속도가 증가할수록 줄기 길이가 감소하였는 데, 이와 같은 결과는 $CO_2$ 농도가 높게 유지되는 조건에서 분명하게 나타났다. $CO_2$ 농도가 높은 조건에서 줄기 직경은 기류속도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 묘개체군의 초장은 $CO_2$ 농도가 낮게 유지되는 조건에 비해서 $CO_2$ 농도가 높게 유지되는 경우에 작게 나타났다. 묘개체군의 순광합성속도는 0.7m.s$^{-1}$의 기류속도에서 최대치가 나타났으며, 이러한 결과는 $CO_2$ 농도가 높게 유지될 때 더욱 분명하게 나타났다. $CO_2$ 농도가 950$\mu$mol.mol$^{-1}$를 유지할 때 묘개체군의 순광합성속도는 310$\mu$mol.mol$^{-1}$인 경우에 비해서 약 46% 정도 높게 나타났다. 그러므로 인공광하에서 묘소질이 우수한 플러그묘의 육묘에 $CO_2$시용이 효과적일 것이다.
농산물은 기후와 시장동향에 따라 물량, 품질, 가격이 변동하고 산지에 따라 상품규격이나 품종이 다양하기 때문에 적기에 수출물량을 공급하고 지속적으로 확보하는 것이 어려운 문제로 대두되고 있다. 따라서 앞으로 농산물의 국제 경쟁력은 상품의 고품질화와 시장의 변화에 따른 상품의 안정적 공급에 달려 있다고 할 것이다. 연구결과에 의하면 작물이 안정적으로 생장하고 고품질의 수확물을 지속적으로 생산하기 위해서는 적정 일일적산 광합성유효광양자속을 균일하게 공급할수 있어야한다. (중략)
본 논문은 이산화탄소 고정 과정이 포함된 인공 광합성 과정을 모사하기 위하여 지구상에 흔히 존재하는 촉매 재료를 이용해 개발한 광화학 반응 시스템(인공나뭇잎)과 시스템 에너지 포집 및 변환 능력에 대한 성능을 조사하기 위한 기초 연구 결과를 제시한다. 본 연구에서 개발한 시스템은 태양광 전지의 전면부에 산화코발트를 도핑 하여 물의 전기분해로 인한 산소 발생이 태양전지 표면에서 직접 발생하도록 하였고, 후면 기판 표면에는 이산화탄소 변환 반응을 위한 효율적인 촉매로 $MoS_2$를 도핑 하여, 전선이 없는 구조로 구성하였다. 직접 태양광 연료 변환 시스템은 약4.5%로 이산화탄소를 일산화탄소와 수소로 변환하여 지속 가능한 연료(합성가스)의 형태로 생산하며, 이는 음극에서 촉매 변환 효율이 75%이상이 될 수 있음을 의미한다. 본 연구는 물의 광분해뿐만 아니라 태양광에 의해 유도된 이산화탄소 전환 과정을 하나의 시스템에서 동시에 실현하여 자연적 광합성 과정을 좀 더 성공적으로 모사할 수 있는 시스템 개발에 기여하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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