• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
• /
• v.29 no.5
• /
• pp.435-444
• /
• 2023

Suitable environmental conditions in Saemangeum frequently favor phytoplankton growth. There have been occurrences of sudden phytoplankton blooms, surpassing the algae management standards. A model was designed to prevent such blooms using scientific predictive techniques to forecast and regulate the possibility of phytoplankton blooms. We propose effective and efficient algae control measures concerning every phytoplankton species optimized through the policy control of nutrients (DIN, PO4-P) from rivers and controlling lake salinity using gate operations. The probability of phytoplankton blooms was initially forecast using an artificial neural network algorithm based on observations. The model's Kappa number fluctuated from 0.7889 to 1.0000, indicating good to excellent predictive power. The Garson algorithm was then utilized to assess the significance of explanatory variables for every species. Meanwhile, the probability of phytoplankton blooms was anticipated depending on the DIN and salinity value changes. Therefore, the model predicted the precise DIN and salinity concentrations to inhibit phytoplankton blooms for each species. Hence, the green algae model can create effective proactive measures to avoid future phytoplankton blooms in enormous artificial lakes.

• The Journal of Engineering Geology
• /
• v.16 no.4 s.50
• /
• pp.403-409
• /
• 2006

This study was performed to assess the clay impact on alga growth which was a primary producer, in view of food chain in ecosystem. As clay minerals caused turbidity, a low sedimentation, high adsorption capacity with organic matter, adsorption - desorption effect with ionic chemicals, clay minerals were supposed to have a significant effect on the aquatic system. In study we tried to turn out NOAEL (No-observed-adverse-effect-level) of clay materials on the algae growth inhibition using such as kaolinite, sericite and montmorillonite. This study was indicated. (1) In both of kaolinite and sericite, the $72hr-EC_{50}$ of them shows 2,752 mg/L and 2,775 mg/L, respectively. (2) On the other hand, in the case of montmorillonite, the $72hr-EC_{50}$ is not shown a significant difference to that of control samples. (3) It can be explained that is also a very important parameter in an alga growth. Because an alga growth was increased when the permeability of W visible radiation was increased in all clay cases. (4) It is demonstrated alga growth was affected by the characteristics of clay materials. Hence we can assess the $\ulcorner$water environmental risk assessment caused clay materials$\lrcorner$ using the alga growth inhibition level indirectly.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.413-413
• /
• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.290-290
• /
• 2019

최근 우리나라 수자원 오염의 심각성에 관한 인식이 커지고 있으며, 수질 및 조류 관리의 필요성이 다양한 분야에서 증가하고 있다. 우리나라의 경우 초여름부터 장마 이전과 장마 이후부터 10월까지 호소의 영양 단계가 조류의 성장에 충분한 상태이기 때문에 남조류가 대량으로 증식된다. 하지만 기상 조건에 따라 조류의 발생 시기와 발생 정도는 매년 다르게 나타날 수 있다. 한편, 조류를 포함한 수질 모의 모형은 현재의 상태에 대한 정확한 모사를 통해 수질 관리와 미래의 예측 등 다양한 방면으로 활용된다. 따라서 복잡한 현상을 모형을 통해 재현하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 대청호 지역을 대상으로 CE-QUAL-W2 모형을 이용하여 2016년 1월부터 2018년 7월까지 수질 및 조류의 거동을 모의하였다. 금강의 지류 하천인 소옥천에 위치한 옥천천 측정소부터 대청호 내부의 대청댐5 구간을 상류 및 하류 경계로 설정하였고, 수질 및 조류의 모의를 위해 물환경 정보시스템과 실시간 수질 정보시스템의 관측자료 및 대청댐의 운영 자료, 기상청의 기상관측 자료를 수집하였다. 모형의 안정화(warm up) 기간을 고려하여 2015년 1월부터 2018년 7월까지 주요 수질 항목인 수온, 용존산소, 총 인, 총 질소, 클로로필-a에 대한 분석을 수행하였고, 연구대상 지역 내의 대청댐6 지점의 관측값과 모의 결과를 비교 분석하였다. 수온과 용존산소, 클로로필-a의 경우 모의 결과가 관측 값을 비교적 잘 모사하였지만, 총 인과 총 질소의 경우 자동 수질 측정지점의 값과 일반수질 측정 지점의 측정 방법의 차이로 인해 오차가 다소 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 CE-QUAL-W2 모형을 이용한 수질 및 조류 모의에 관한 연구로서, CE-QUAL-W2 모형을 이용한 수질 및 조류 관리에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.160-160
• /
• 2020

조류는 계절별 기상 및 수질 조건에 따라 규조, 녹조, 남조의 발생 및 천이가 이루어지는데 최근 기후 변화로 인해 출연종 별 발생 및 천이의 시기 또한 빨라지고 있다. 이 중 남조류의 경우 초여름에 발생하여 급격한 증식으로 대발생되어 녹조현상을 야기하고 이는 해당 수역의 생태계 파괴, 그 이외에도 사회적, 경제적, 환경적인 측면에서 많은 문제를 유발한다. 하천·호소의 조류의 발생과 거동에 대한 이해와 효과적인 대응책 마련을 위하여 현상에 대한 모니터링이 선행되어야 하지만 기존 조사방식은 점, 선 단위의 간헐적 측정을 통해 진행되고 있어 많은 인력과 시간이 필요로 하고 있는 실태이다. 현재 이에 따른 문제 해결을 위한 하천·호소의 원격탐사 기법을 이용한 조류의 발생 및 거동에 대한 모니터링 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 초분광 영상을 이용한 원격 탐사 모니터링을 위한 선행연구를 위해 400-1000 nm에서 NIR(visNIR)파장을 분석할 수 있는 초분광 카메라 CORNING사의 micro HSITM 410 shark와 영상 흔들림 보정을 위한 DJI사의 로닌-MX를, 이용하여 현재 녹조류, 남조류 5종의 배양액과 방사보정을 위해 99% 반사율의 반사판과 함께 촬영하여 영상을 수집하였다. 수집된 영상을 통하여 방사보정 및 해당 Base 제거를 통한 조류의 분광 정보 추출 과정을 통해 조류별 분광 정보를 추출, 분석하여 해당 조류의 분광특성을 파악하고 기초 라이브러리를 구축하여 제시함으로 추후 하천·호소에서의 초분광 영상 기반 원격탐사 모니터링에 적용하고자 한다.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
• /
• v.36 no.1
• /
• pp.24-29
• /
• 2003

In the previous reports, the authors isolated two strains of marine bacteria, Shewanella sp. SR-14, which has Chaetonros sp. growth inhibition activity, and Vibrio alginolyticus, that did not affect growth of the alga. In the present study, fatty acid compositions of diatoms, Chaetoceros calcitrans and Skeletonema costatum, and marine bacteria, Shewanella sp. SR-14 and V. alginolyticus, were analyzed. Changes of fatty acid composition in the diatoms grown with the marine bacteria were also determined. Major fatty acids of Sbewanella sp. SR-14 were 16:1n-7 $(29.4\%)$ and 16:0 $(19.2\%)$ during incubation in peptone broth at $20^{\circ}C$ for 3 days. The compositions of V. alginolyticus detected were 16:0 $(23.7\%),$ 16:1n-7 $(27.7\%)$ and 18:1n-7 $(21.0\%).$ C. calcitrans consisted of 16:1n-7 $(33.3\%),$ 16:0 $(27.1\%)$ and 14:0 $(12.1\%).$ S. costatum mainly contained 16:1n-7 $(28.9\%),$ 16:0 $(21.6\%)$ and 20:5 $(19.8\%).$ When halves of cell numbers of C. calcitrans were moribund cells by Shewanella sp. SR-14, the C. calcitrans and S. costatum simultaneously cultured with the bacteria were harvested by filtration with GE/D glass microfibre filter. In the fatty acid composition of both diatoms, saturated fatty acid contents in both diatoms grown with Shewanella sp. SR-14 were decreased, but unsaturated fatty acid contents were increased. The differences were greater in C. calcitrans than those in S. costatum. During the growth of diatoms with V. alginolyticus, C. calcitrans showed increase of saturated fatty acid contents and decrease of unsaturated fatty acid contents; however, S. costatum did not show sharp difference in fatty acid content. In this study, Shewanella sp. SR-14, which showed growth inhibition activity against C. calcitrans, influenced on the changes of fatty acid contents in the diatom. It was suggested that increased unsaturated fatty acid was synergistically activated algal growth inhibition activity of Shewanella sp. SR-14.

• Korean Journal of Ecology and Environment
• /
• v.44 no.2
• /
• pp.129-135
• /
• 2011

The possibility of nutrient removal during Scenedesmus sp. growth in Lake Paldang, Geongan cheon stream, and the outflow from a wastewater treatment system was examined. Scenedesmus sp. grew well in Lake Paldang water when total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) values were 1.9 and 0.02 mg $L^{-1}$, respectively, and 50% of the nutrients were removed. In Geongan cheon stream, the TN and TP was 3.0 mg $L^{-1}$ and 0.09 mg $L^{-1}$, respectively, chlorophyll-${\alpha}$ reached a maximum of 239~259 $m^{-3}$, and 50% of the nutrients were removed. In the wastewater treatment outflow, where Scenedesmus sp. already existed, the organism grew well without inoculation. Scenedesmus sp. can grow with proper inoculation and physical turbulence in natural waters, such as lake and stream water, and nutrients can be eliminated as phytoplankton growth occurs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.179-179
• /
• 2022

최근 화두가 되고 있는 환경문제 중 하나로 녹조현상을 꼽을 수 있다. 녹조란 남세균이 대량 증식함으로써 물빛이 녹색으로 변하는 현상으로, 영양염류 및 수온 등 이화학적 요소뿐만 아니라체류시간과 같은 수리학적 요인까지 모두 충족되었을 때 발생한다. 심하면 고밀도의 스컴(scum)을 형성하며 독소와 악취를 동반하기도 한다. 유해 남세균이 생성하는 마이크로시스틴(microcystin, MC)이 함유된 물을 입 또는 코로 섭취시 간을 손상시킨다는 보고가 있으며, 최근 해외에서는 MC가 미세먼지처럼 공기 중에 떠다니다 수변에서 생활하는 사람의 호흡기로 들어가 건강 피해를 줄 수 있다는 연구가 속속 나오고 있다. 본 연구는 우리나라 최초의 수질개선용 댐인 영주댐을 연구 대상으로 삼아 수질 모델링을 구축하고 영주댐 운영에 따른 댐 상·하류 조류 변화를 정량적으로 분석하였다. 조류의 강도를 추정하는데 클로로필-a 농도를 사용하였으며, 분석 도구로는 국립환경과학원이 수질예측 및 평가 시 사용하는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 활용하였다. 대상 구간의 실제 폭, 하상고 분포 등을 고려하여 수표면 격자망을 구현하였으며, 환경부에서 제공하는 수위 및 DO, TN, T-P, 클로로필-a 등을 활용하여 EFDC 모형의 수리 및 수질 재현성 검토를 하였다. 검·보정된 EFDC 모형으로 영주댐의 방류량 변화 및 댐의 개방과 같은 수리학적 요인을 제어하여 특정 지점의 조류 변화를 분석하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.35 no.4
• /
• pp.791-799
• /
• 2015

This study focuses on the algae growth restraining. Many researches on a critical damage from algae growth are published, but it is hard to find how th restrain. Abnormal algae increasing is a problem, because it makes red tides, biodeterioration, etc. Therefore this study aims to decrease the damage from algae growth. Some metal ions have been used microorganism killing materials from old times. Especially, Cu ions are highly effective. Based on these uses of the metal ions, a functional mortar which restrains algae growth is developed. The mortar contains soluble glass which dissolve in water. The soluble glass was made of Cu ions and phosphates. When the soluble glass is dissolved, Cu ions are soaked out stably from the soluble glass. Culture mediums which incubate algae were made to evaluate the developed mortar specimens. Culture mediums were filled with fresh water and sea water. Algae were incubated for fourteen days in culture mediums. The evaluating methods are measuring volume of the dissolved organic carbon and the chlorophyll. Using these two measurements, the mortar specimens are judged that can restrain algae or not. According to the result, the functional mortars of culture medium filled with fresh and sea water shows similar trend. The functional mortar for restraining algae growth performs that's role well.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
• /
• v.8 no.2
• /
• pp.111-120
• /
• 2003

To describe dinoflagellate cysts from Gwangyang Bay, surface sediment samples were collected at 20 sites by the TFO core sampler on 24 August 2001, in coupled with a phytoplankton investigation by surface seawater sampling. More than 17 genera, 36 species of dinoflagellate cysts were Identified from the sediment samples of Gwangyang Bay, consisting of 14 species of gonyaulacoid, 14 species of protoperidinioid, 3 species of diplopsalid, 2 species of gymnodinioid, 1 species of tuberculodinioid and calciodinellid, respectively. Cyst concentrations in Gwangyang Bay varied from 115 to 2,188 cysts/g, and generally increased toward a western part of the study area. The highest cyst concentration was observed at St. 11 located in the northwestern region with 11 genera and 19 species(2,188 cysts/g), while the lowest value with 6 genera and 9 species(115 cysts/g) was observed at St. 3 located in the center of the study area. The predominant dinoflagellate cyst was Spiniferites bulloideus, followed by Alexandrium sp., Brigantedinium simplex and S. delicatus. The motile forms of eight dinoflagellate cysts recorded in the sediment samples were also observed in the seawater: Polykrikos swartzii/kofoidii complex, Scripssiella trochoidea, Protoperidinium claudicans(cyst name: Votadinium spinosum), P. pentagonum(: Trinovantedinium capitatum capitatum), P. conicum(: Selenopemphix quanta), P. leonis(: Quinquecuspis concretum), P. conicoides(: Brigantedinium simplex), Gonyaulax spp.(: Spiniferites spp.). In this study, heterotrophic dinoflagellate cysts show the highest concentration at St. 6 where the highest density of diatoms simultaneously observed from surface water sample. This result suggests that the grazing of heterotrophic dinoflagellates on the diatoms in high concentration caused the higher concentration of heterotrophic dinoflagellate cysts.